Az űrhajósok pontosan mivel és miként mozognak az űrben?

a kiáramló gáz a "fúvókára" hat ahol kiáramlik belőle nem pedig a "közegre"

hatás ellenhatás

Valóban a hatás-ellenhatás, erő-ellenerő alapján működik,

vagy számolhatsz az impulzus-megmaradással, pl:

A 100 kg-os űrhajós kienged 0,2 kg 500 m/s sebességű gázt, akkor az őt 1 m/s sebességre gyorsítja ellenkező irányba.

( 0,2*500 = 100*1 )

A kérdezőnek: Te mindenképpen valami olyan meghajtási módot képzelsz el, amihez a külső közegbe "kapaszkodva" hajtaná magát a hátirakéta. Mintha az evező eltolná a vizet, a propeller a levegőt. Valójában mindkét esetben a meghajtás arra alapul, hogy a közegben (vízben, levegőben) mozgatott testre közegellenállás hat, és ennek az ereje az, amivel előrejutni tudunk.

Jogos, az űrben nincs semmilyen anyagi közeg, ezért a közegellenállásra épülő klasszikus meghajtási módszerek nem működnek. Egy másik jelenséget kell kihasználni, ami független a környezettől. A neve hatás–ellenhatás, vagy akció–reakció. A lényege az, hogy ha te ellöksz magadtól egy testet, akkor annak impulzust (másik szóval lendületet) adsz, amely a test sebességének és tömegének a szorzata, m·v.

Az impulzusmegmaradás törvénye, a fizika egyik legfontosabb törvénye azt írja elő, hogy zárt rendszerben levő testekre az impulzusaik összege nem változik. Amikor te fogod az ellökni tervezett testet, akkor vegyük úgy, hogy más erő nem hat rátok, így fizikai, kinematikai szempontból zárt rendszert alkottok. Emiatt a test impulzusának és a te impulzusodnak az összege mindig állandó marad, amíg valami harmadik test (vagy például a légellenállás) "kívülről" be nem avatkozik, behatolva a zárt rendszeretekbe.

Most jön a lényeg: az m1 tömegű testnek adtál egy v1 sebességet, az impulzusa I1=m1·v1 lett. A rendszer impulzusa csak akkor maradhat állandó, ha a te impulzusod (I2) értéke –I1 lesz, ekkor az impulzusok összege 0, ennyi volt kezdetben. Vagyis úgyszólván "a semmiből" sebességet szerzel, csak azzal, hogy kizárólag a te hatásodra a másik test mozogni kezdett. Furcsa, de akkor is így van, és a Világegyetemet mozgató fizikai hatásoknak ez az egyik legfontosabbika.

Ha pedig neked lett egy –I1 impulzusod, akkor az m2·v2, amibe m2 helyére a te tömegedet kell behelyettesíteni, és megkapod a te sebességedet, aminek az iránya ellentétes lesz az ellökött testével.

Például ha egy csónakban ülve (ami a súrlódást lenne hivatott kiiktatni a példánkból) te elhajítasz egy 2 literes palacknyi vizet 5 méter per szekundum sebességgel, akkor a 2 kg tömegű (1 l víz 1 kg) testnek az impulzusa I1=2·5=10 kgm/s lett. A te tömeged a csónakkal együtt legyen 110 kg, a képlet I2=m2·v2, ebből m2=110 kg, I2=–I1, azaz –10 kgm/s. A képletből v2=I2/m2, vagyis a csónakkal együtt az ellenkező irányú (!) sebességed 0,091 m/s lett (0,33 km/h). Így a vizespalack impulzusával együtt a te és a csónak impulzusa összesen ugyanannyi maradt, mint amennyi volt. Mivel kezdetben, tegyük fel, a csónak állt, akkor az összeg 0. És ha visszafelé kiszámolod, 2 kg · 5 m/s + 110 kg · (–0,091 m/s) = 0, amennyi a kezdeti összimpulzus volt. És mindehhez teljesen lényegtelen volt, hogy mi van körülötted.

A sebesség nem sok, de ha újabb palackokat hajigálsz ki a csónakból, gyorsulni fogsz. Az benne a jó, hogy ha nem palackonként dobod el a vizet, hanem cseppenként, a jelenség hajszálpontosan ugyanaz marad.

Az "űrhajó" a sebességét úgy tudja növelni, ha az eldobott testeknek nagyobb sebességet ad, növeli a v1-et. Egy jetski hajtóműve a kilövellt víznek elég nagy sebességet ad, és ez elég impulzust jelent a saját meghajtásához. Merthogy a jetski is a hatás–ellenhatáson alapuló meghajtással működik, más szóval reaktív hajtást használ.

A hátirakéta a gáz molekuláit lövi ki. Jelentéktelen a tömegük, de ha elég nagy sebességet kapnak és elég sokan vannak, az általuk megszerzett impulzus már számottevő lesz. Az űrhajósok egyébként sem mozoghatnak gyorsan az űrben, mert minden irányváltoztatásnak is a rakétával kell megtörténnie, lassan, átgondoltan, száguldozás nélkül.

Az ide vonatkozó törvényeket és tételeket még meg tudod nézni egy kis összefoglalóban, Fizika sietőknek a címe, itt találod: [link]