avaruusfysiikkaa

”Veneraketti”
Soutaja istuu veneessä, mukanaan 10 kpl 1 kg kiviä.
Veneen, soutajan ja kivien yhteinen massa on 150 kg.
Soutaja heittää kivet sekunnin välein nopeudella u=10 m/s
taaksepäin. Minkä nopeuden v vene saa viimeisen kiven
jälkeen?
Yhteismassa M 0 = 150 kg
kivien massa m = 10 kg
kivien nopeus u = 10 m/s
Kivien heittely keventää venettä, alussa yhteismassa 150 kg,
lopussa 140 kg, joten keskimäärin yhteismassa M = 145 kg
Liikemäärä säilyy:
Mv = mu
mu 10 kg ⋅10 m/s
v= = ≈0,69 m/s
M 145 kg
Rakettimoottorin työntövoima
dm
k = dt
u
Oletetaan, että palokaasuvirta on vakio k (kg/s)
ja kaasujen nopeus on vakio u. Kaasujen suihkutus
vaatii Newtonin II lain perusteella voiman F, joka
on kaasun saaman impulssin (liikemäärän) derivaatta:
d dm
F = (mu) = u = ku
dt dt
Voiman ja vastavoiman lain mukaan raketti työntää
kaasuja ja kaasu rakettia vakiovoimalla F = ku
Raketti lähtee siis kiihtyvään liikkeeseen.
2