Gamma č. 036 (Měsíční dobrodružství (III.))

Autor: Jarda Pecka <gamma(at)oranzovestranky.cz>, Téma: Měsíční dobrodružství, Vydáno dne: 07. 02. 2006

Měsíční dobrodružství (III.), základy raketového pohonu (III.)

Všechno, o čem jsme v tomto seriálu mluvili doposud, se týkalo dopravních prostředků, které se přímo opírají o zem nebo mohou využít ke svému pohybu dynamického odporu a setrvačné hmotnosti vody nebo vzduchu. V úplně jiné situaci se nachází raketa, které její okolí, jímž cestuje, neposkytuje žádné médium, o něž by se mohla opřít. Raketě tedy nezbývá žádná jiná možnost pohonu než reaktivní princip ve své nejčistší podobě. Jak takový pohon funguje, si můžete sami vyzkoušet, máte-li k dispozici loďku nebo ještě lépe vozík s dobře namazanými koly na hladkém povrchu.



Měsíc


Naložte si na svůj dopravní prostředek dostatečné množství pohonného média - čím těžší, tím lépe; můžete použít písek, kamení, nebo třeba i několik kbelíků vody. Pak na loďku či vozík nastupte, zastavte ho na místě a začněte vyhazovat pohonné médium jedním směrem co největší rychlostí: váš dopravní prostředek se ihned dá do pohybu opačným směrem. To je klasická ilustrace zákona o zachování hybnosti (součin hmotnosti a rychlosti, m.v): stejnou hybnost, jakou udělíte odhazovanému pohonnému médiu, získá (v opačném směru) váš dopravní prostředek. V našem příkladu bude ovšem vaše hybnost neustále snižována odporem vody nebo vzduchu, případně třením ložisek a valivým třením kol (ve všech těchto případech bude konečným produktem teplo; žádná energie se tedy nikde neztratí).


Čím větší je nepoměr mezi celkovou hmotností dopravního prostředku a hmotností odvrhovaného média, o to je získaná rychlost nižší; chceme-li proto při daném tempu úbytku pohonného média získat vyšší rychlost, je třeba zvýšit i rychlost jeho odvrhování.


Příklad s vozíkem dobře ilustruje dvě základní vlastnosti rakety: za prvé skutečnost, že zíkladní podmínkou vysoké účinnosti je co nejvyšší výstupní rychlost pohonných plynů raketového motoru, a dále efekt narůstajícího zrychlení: jak se v raketě postupně snižuje zásoba paliva, její hmotnost klesá, a pokud se působící síla nemění, uděluje stále lehčí raketě čím dál větší zrychlení. Tento efekt lze ještě zesílit použitím vícestupňové rakety, kdy se stupně s vypotřebovaným palivem odhazují a v závěru pak motor posledního stupně urychluje těleso, jehož hmotnost je proti startovní hodnotě několikanásobně nižší. (V našem příkladu můžeme použít několik spřažených vozíků a po vyprázdnění je postupně odpojovat; v důsledku tření však účinek vícestupňového pohonu v tomto případě ani zdaleka nebude tak zjevný jako u rakety.)

(pokračování příště)