آیرودینامیک موشک ها

از نظر لغوی آیرودینامیک از دو کلمه یا ریشه یونانی، آیرو به معنی هوا و دینامیک به معنی نیرو تشکیل یافته است. از آنجا که پرواز موشک یا هواپیما بر اساس اصول این علم استوار است، از این رو آنرا تئوری پرواز نیز می گویند. حال که با تعریف آیرودینامیک و مفاهیم ریشه ای کلمه آیرودینامیک آشنا شدیم مواردی از قوانین مکانیک که مطالعه آنها، درک مفاهیم پرواز را آسان می کند، معرفی می نماییم.

 

نیوتن اولین کسی بود که قوانین حرکت ذره را بیان نمود. این قوانین که کماکان در مکانیک مورد استفاده می باشد به قرار زیر است:

 

طبق این قانون اگر بر اجسام ساکن نیرو وارد شود همواره ساکن باقی می ماند. همچنین اگر به اجسامی که با سرعت ثابت در یک خط مستقیم حرکت می کنند نیرویی وارد نشود سرعتت انها همواره ثابت می ماند. به نیرویی که باعث می شود جسم در حالت سکون، ساکن و در حالت حرکت با سرعت ثابتی حرکت نماید، نیروی ماند یا اینرسی گفته می شود.

 

ماند یا اینرسی خاصیت همه اجسام است. به عبارت دیگر، اجسام عادی طبق خاصیت ماند در برابر هر تغییری که در سرعت آنها حاصل می شود، مقاومت می نمایند. برای مثال دوچرخه ای که با سرعت 20 کیلومتر در ساعت حرکت می کند، دارای نیرویی است که سعی می کند سرعت آن در همان حد 20 کیلومتر در ساعت بدون کاهش یا افزایش ثابت بماند.

 

این نیرو که همان نیروی اینرسی اجسام متحرک است، کم کم با رکاب زدن دوچرخه سوار و نیز به علت وجود اصطکاک لاستیک ها با سطح زمین و برخورد بدن دوچرخه سوار و بدنه دوچرخه با مولکول های هوا نقش و اثر خود را از دست می دهد و کم کم متوقف می شود. از اینرو برای به حرکت درآوردن اجسام ساکن و هم برای افزایش یا کاهش سرعت اجسام متحرک نیروهایی لازم است که بتواند بر نیروهای ماند یا اینرسی غلبه کند.

 

به نیرویی که باعث می شود جسم در حالت سکون، ساکن و در حالت حرکت با سرعت ثابتی حرکت نماید، نیروی ماند یا اینرسی گفته می شود

 

هرگاه بر جسمی که با سرعت ثابت حرکت می کند نیرویی وارد نشود تغییر حرکت آن متناسب با مقدار آن نیرو و جهت آن در امتداد آن نیرو خواهد بود. به عبارت دیگر کاهش یا افزایش سرعت اجسام  متناسب با مقدار نیروییست که از سمت معینی بر آنها وارد می شود و سمت ادامه حرکت نیز به سمت آن نیرو بستگی دارد. به علاوه هرچه اجسام سنگین تر باشند، برای تغییر حرکت به نیروی بیشتری نیاز خواهند داشت. بدین معنی که سرعت اجسام سبک تر، راحت تر و سرعت اجسام سنگین تر دیرتر و دشوارتر تغییر می کند. در نتیجه می توان گفت که مقدار تغییر حرکت اجسام با جرم انها نسبت عکس دارند.

 

این قانون که بسیار معروف است می گوید برای هر عملی عکس العملی است مساوی با آن و در جهت مخالف آن. این همان عملی است که در موتورهای عکس العملی جت و توربوجت ملاحظه شد. برای درک بهتر موضوع کافیست بادکنکی را پر از باد نموده و دهانه آن را کمی شل نماییم، در صورت رها شدن بادکنک ملاحظه می شود که هم زمان با خالی شدن باد، بادکنک حرکت نموده و جهت حرکت آن بر خلاف خروج باد است.

 

خروج گازهای داخل بادکنک عملیست که عکس العمل آن همان حرکت بادکنک به جلو است. چون دهانه بادکنک خیلی نرم است، لذا مسیر هوایی که از آن بیرون می آید متغیر است، در نتیجه حرکت بادکنک نیز به تبعیت از مسیر باد تغییر می نماید.

 

بر طبق این قانون، هر جسم سنگین اجسام سبک اطرافش را به طرف خود جلب نموده و به وسیله اجسام سنگین تر از خود جذب می شود. نیروی کشش این نوع اجسام نیروی جاذبه نامیده می شود که مقدار آن با فرمولی قابل محاسبه است.