Domanda:
Come fa un Razzo a ...?
ironmember
2013-05-25 11:29:03 UTC
... a spingere nel vuoto ? il gas espulso con la fiamma ecc. *su cosa fa leva* dal momento che *nello Spazio c'è il Vuoto * ? p.s. sono andato a leggermi le domande e risposte simili alla mia ma nessuna risposta premiata mi ha convinto , *nemmeno l'onnipresente sciorinatura della Terza Legge della dinamica* , se *la c'è il vuoto* qualunque getto di gas , di aria , di fiamma , di quel che volete dovrebbe propagarsi senza sforzo perché non ci dovrebbe essere attrito : Se c'è attrito NON c'è il vuoto ( mi sembra Lapalissiano ) , quindi ci deve essere una diversa spiegazione del fenomeno. Qualcuno ha una qualche spiegazione ? Grazie per le risposte .
Otto risposte:
Cipriano
2013-05-25 11:30:19 UTC
Fa leva sulla parte della camera di combustione opposta all'ugello di scarico,

che é chiusa.



E dato che il gas da quella parte non puó uscire,

la spinge in senso opposto a quello dell'uscita dei gas.



Il movimento avviene solo PER REAZIONE.



Normalmente, per "motore a reazione", si intende quello degli aerei.

Per quelli dei missili e simili si parla di "motore a razzo".



Ma anche il motore a Razzo é un motore a reazione,

anzi, il motore a reazione per eccellenza,

perché, a differenza di quelli degli aerei, lavora in condizioni ideali

(senza la resistenza del mezzo).



Un'altra dfferenza fra il comune motore a reazione e quello a razzo

é che quello comune (degli aerei) puó funzionare solo nell'aria,

perché da essa prende l'ossigeno necessario alla combusrione.



Quello a razzo, invece (anche se puó funzionare anche nell'aria)

deve portare con sé combustibile e comburente,

perché é fatto soprattutto per funzionare nel vuoto,

dove trova il suo ambiente ideale.



Per il motore a razzo, l'aria, anche se in essa puo funzionare,

non solo non é necessaria, ma é un vero e proprio ostacolo,

dato che da una parte offre resistenza ai gas che escono, diminuendone la velocitá,

e dall'altra offre resistenza allo spostamento del razzo.



Spero che sia chiaro, ma voglio chiarirtelo meglio con un esempio.



Immagina un barattolo nel vuoto chiuso da una parte e aperto dall'altra.

se al suo interno avviene una esplosione,

la il gas che esce dalla parte aperta, trovandosi nel vuoto,

non incontra nessuna resistenza, e il suo effetto é nullo.



Dalla parte chiusa, invece, trova la resistenza del fondo, e lo spinge



----------

la reazione puó avvenire non solo con i gas, ma anche con la luce!



Perció, se vai nello spazio, stai attento con l'uso di quell'arma che ha fra le mani:

se spari un flash troppo potente, potrebbe spingerti indietro

analogamente a quanto succede quando spari con un fucile!



.

ULTIMA PRECISAZIONE:

anche negli aerei a reazione, quello che li fa muovere é SOLAMENTE la reazione.



Non é il gas che colpisce l'aria quello che li fa muovere,

ma sempre e solo la reazione dalla parte opposta.



L'unico caso in cui la presenza dell'aria puó essere vantaggiosa

é quando si tratta di frenare,

perché, anche se un oggetto come lo shuttle

viene frenato dai motori a razzo co la oro reazione

anche l'aria contribuisce a frenarlo.



Ma tu stesso hai visto che guai ha causato la presenta dell'aria!



-----------

allora facciamo cosí per semplificare le cose.

imagimna il barattolo sospeso a un filo dal soffitto, ovviamente nell'aria.

ma IMMAGINIAMO che l'afia non ci sia.



se avviene una esplosione, le spinte esercitale sulle pareti si elidono a vicenda,

e restano solo die: la sinistra e la destra.

se l'apertura del barattolo é a sinistra,

l'esplosione fa pressione sul fondo a destra, e lo spinge verso destra.

La spinta verso sinistra, se fosse nel vuoto, non avrebbe nessun effetto.

Stando nell'aria potrebbe spingere a sinistra l'aria esistente.

ma l'aria non fa parte del barattolo, e quella spinta non ha influenza sl barattolo.



Quella che invece ha influenza sul barattolo é l'aria esterna a destra, che lo frena.

Perció funzina meglio nel vuoto.

Nel vuoto, se to potessi soffiare con la bocca,

il tuo fiato si perderebbe nelo spazio senza nessun effetto.

Ma tu ti sposteresti indietro per la reazione dell'aria nel retro della tua bocca.



Se l'esemio del barattolo ti sembra complicato, togliamogli le pareti e lasciamo solo il fondo.

A fianco del fondo, sulla parte sinistra, avviene una esplosione.

Su cosa fa effetto?

l'unica cosa che puó fare é spingere quel fondo di barattolo verso destra.

In tutte le altre direzioni non succede nulla, soprattuto nel vuoto.

Nell'aria te l'ho giá detto: il fondo del barattolo puó incontrare qualche resistenza,

e nelle altre direzioni si creerá un'onda d'urto.

Nell'aria il fondo del barattolo finirpa ´per fermarsi per la resistenza del mezzo

(spesso un po' impropriamente chiamato atttrito).

nel vuoto continuerá la sua corsa per inerzia,

finché non intervenga un'altra forza a modificarne il moto.



.--------

@ iron e @ Fox.

Anche quella del remo é una reazione, ma di tipo diverso.

In quel caso se non erro si chiama reazione vincolare.



Da questo punto di vista, tutti i motori sarebbero a reazione.

e non solo i motori,

ma anche il movimento di un pallone colpito da un calciatore,



meglo comunque non mischiare le cose ...



-

@ll'armiere:

e cosa sono questi motori "ha" reazione?

li hai inventati tu?.



I razzi, in ogni caso, sono motori a reazione per eccellenza,

e non solo quelli spaziale, ma anche quelli di fine d'anno.



@ VALER:

bella quella del New York Times - non la sapevo!

Sempre gli stessi questi giornalisti!
Tymoty
2013-05-26 02:43:35 UTC
Ciao, il vuoto non ha importanza, si applica la terza legge della dinamica :

Sembrerebbe, invece, come hai detto tu, mancando l'aria ( ma non è così)

impossibile mettere in moto un veicolo nello spazio vuoto, dove viene a mancare qualsiasi

“punto di appoggio ” che eserciti una spinta. E' ancora la III legge della dinamica a venirci in

aiuto; , il funzionamento del motore a reazione.

Il combustibile brucia all'interno del razzo; i gas prodotti nella combustione tendono espandersi,

esercitando così una spinta sul razzo che si mette in moto; il razzo, a sua volta, esercita una forza

uguale e contraria sui gas di scarico, che fuoriescono all'indietro, attraverso un'apposita apertura.



Ciao.



@@@ Ti aggiungo :. Sostanzialmente un propulsore a razzo è come un cannone dove la parte del proiettile è interpretata dai gas combusti, oppure come il cilindro di un motore a scoppio dove il pistone è sempre interpretato dai gas. Solo che nel caso della propulsione a razzo, non si sfrutta l'azione dei gas sul fondello di un proiettile o sulla testa di un pistone, ma la pressione che si genera sulla testa della camera di scoppio e l'effetto dinamico dovuto ai gas che fuoriescono. Insomma, il razzo funziona utilizzando il "rinculo". In pratica il razzo è un cilindro cavo con un'estremità aperta dentro al quale viene bruciato del combustibile. I gas generati dalla combustione cercano una via d'uscita rimbalzando contro le pareti e la trovano solo rimbalzando contro l'estremità chiusa. Se poi all'estremità aperta si mette un'ostruzione che diminuisce il diametro dell'apertura, la pressione dei gas nel cilindro aumenta, quindi anche la forza che si scarica sull'estremità chiusa e la velocità con cui i gas escono dal cilindro. Tale riduzione dell'estremità aperta è un trucco per aumentare la velocità e la pressione ben noto ai fabbricanti di fuochi d'artificio, ma si può sperimentare anche otturando con un dito il flusso di acqua che esce da una canna. Una volta fuori dal cilindro però i gas possiedono ancora un'energia che può essere assorbita sagomando opportunamente gli ugelli d'uscita, i grandi coni visibili dietro ai razzi. A suo tempo il professor Goddard scoprì che in presenza di atmosfera il rendimento dei propulsori a razzo DIMINUIVA, mentre nel vuoto AUMENTAVA, perché la pressione atmosferica smorza la forza generata dal razzo.



Saluti.
sparviero
2013-05-27 07:21:02 UTC
Parto chiarendo la questione terminologica che effettivamente non è banale perchè solitamente per motore a reazione si intende il motore turbogetto (o jet per dirla all'inglese) degli aerei e non quelli a razzo. In realtà sono entrambi "a reazione" e infatti nella terminologia più specifica sono chiamati endoreattori (razzi) ed esoreattori (jet), perchè la differenza sta nel fatto di essere dipendenti o meno dall'atmosfera. Gli endoreattori portano al loro "interno" tutto quello di cui han bisogno e quindi sono praticamente indifferenti all'ambiente esterno se non per la questione dell'adattamento dell'ugello, in ogni caso il loro "habitat naturale" è il vuoto perchè è dove funzionano meglio.

In realtà se si considerasse anche il funzionamento di un motore ad elica si potrebbe considerare un motore a reazione perchè la spinta è ottenuta prendendo l'aria atmosferica e accelerando all'indietro in modo simile(anche se nelle modalità parecchio diverso) al motore jet.

Ecco forse il modo migliore di capire perchè un motore a razzo funziona benissimo nel vuoto è considerare proprio questo, l'elica non spinge perchè "fa presa" sull'aria come se fosse una scala a pioli ma perchè la accelera all'indietro ottenendo spinta in avanti. Un motore a razzo questo lo realizza con i gas che espelle(con inoltre il vantaggio di non essere obbligato ad espellerli a velocità maggiori di quella di volo perchè non li ha catturati dall'ambiente).

Anche l'esempio del rinculo del fucile è molto comprensibile e perfettamente calzante.
Valer
2013-05-25 14:45:44 UTC
bella e articolata risposta di Cipriano, anche nelle precisazioni.



Vorrei solo aggiungere un particolare che mi pare di aver colto nella domanda "... a spingere ..."

Qui non si tratta affatto di spingere su qualcosa, come nel caso dei remi o del camminare.

Se con un fucile spari un proiettile ricevi dal fucile una forza opposta pari alla variazione della quantità di moto al proiettile. Questa è la forza che spinge il razzo. Forse l'esempio del fucile a molla spiega bene: la molla è carica, quando il proiettile parte la molla spinge da una parte il fucile e dall'altra il proiettile. La spinta sul fucile è quella che spinge il razzo. Invece della molla nei razzi abbiamo la pressione interna alla camera di combustione.



La convinzione che fosse necessario spingersi su qualcosa è stata molto radicata negli anni fino al primo dopoguerra. Probabilmente era dovuta al fatto che un'elica di aeroplano funziona spingendo indietro aria e quindi facendo credere che anche un aereo a reazione dovesse fare altrettanto; il turboreattore aiuta la confusione a chi non ha ancora le idee chiare. Un articolo del New York Times ridicolizzava gli allora futuribili voli spaziali per le stesse ragioni.



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Forse può incuriosirti il fatto che proprio l'assenza di aria favorisca i razzi nello spazio in quanto consente di espellere i gas di scarico a velocità maggiore, quindi con maggiore quantità di moto e dunque con maggiore spinta di reazione. Vedi l'ottima risposta di Sparviero a domanda analoga.



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@armiere e Cipriano:

sulle definizioni è sempre un problema a intendersi: wiki italiano=inglese la mette così:

"Un motore a reazione o motore a getto è un motore che... .... Questa definizione comprende propulsori a turbogetto, a turboventola, a RAZZO, statoreattori, pulsoreattori e ad idrogetto"

(solo le maiuscole sono mie)



@Sparviero: se ci leggi aiutaci tu almeno con le definizioni !
Nicola
2016-06-09 10:33:10 UTC
Usa la forza impressa sull'atmosfera terrestre e poi una volta uscito dall'atmosfera terrestre nello spazio poiché non c'è attrito il razzo continua ad andare avanti
?
2013-05-25 19:40:45 UTC
Buon giorno, NON E' VERO che CIPRIANO “non ne abbia detta una giusta”

(dopotutto le ultime disavventure di questa sezione l'hanno un po' disinibita da certi rigorismi di savoir-faire?). Forse ha insistito troppo sulla propulsione del razzo a mezzo di esplosioni e combustioni, che evocano l'idea d'una liberazione di energia del tipo esplosione d'una bomba – e che forse è all'origine della domanda che chiede, in un certo senso, dov'è il mezzo sul quale produrre gli effetti di “attrito” di quel tipo.

Ma OSO affermare (dall'alto della mia IN-competenza in fisica;) che OGNI equivoco dovrebbe essere stato rimosso (annullato, cancellato, annientato, spedito per sempre nel dimenticatoio) dalla risposta di @VALER, che riduce (giustamente e sacrosantemente) la faccenda a UN FATTO MECCANICO (puramente meccanico!).

(Intendiamoci, - anche Cipriano aveva parlato di sola meccanica, ma forse l'uso di scoppi, camere di scoppio, motori a combustione, esplosioni ecc aveva fatto rimanere il discorso sull'idea, i n questo caso controintuitiva, d'uno - “spostamento d'aria”)

Ricapitolando, - un razzo sta viaggiando, tranquillamente - ,immaginiamo - lungo la sua traiettoria inerziale, senza spinte da nessuna parte. Ebbene, se volesse modificare (in qualsiasi direzione) la sua traiettoria e/o velocità, basterebbe che potesse SPARARE una cannonata (praticamente un colpo di fucile) dalla parte opposta (e quindi anche per rallentare il suo moto, e -"frenare"). Se QUESTO fosse un modo più vantaggioso, (più efficiente e meno dispendioso) non c'è dubbio che tutte le navicelle e veicoli spaziali sparerebbero cannonate, fucilate e mitragliate di proiettili per spostarsi nello spazio. (e l'effetto sarebbe lo stesso),Ciao a tutti:-
Foxharrier
2013-05-25 11:58:49 UTC
Non è mica che il principio di azione e reazione sia quello della barca a remi, eh?
?
2013-05-25 15:47:51 UTC
CIPRIANO non ne hai detta una giusta...

un motore è a reazione quando ha rapporti di differenze di entalpia tra rotore o girante chiamala come ti pare, e tutto lo stadio ovvero rotore e distributore, comprese tra zero ed uno. Esempio: turbine, turbogetti,turbopompe,turbocompressori ecc ecc.

i razzi non sono motori a reazione, non hanno stadi quindi non posso esserlo per definizione, sono endoreattori ed è come paragonare un piatto di pasta con un albero, non ha senso.



la risposta di FOX ha pienamente senso, perchè motore a reazione per come lo intendi tu è un qualsiasi motore che sfrutta il principio di azione e reazione esteso, ovvero il mutuo interagire di due fluidi che ne provoca spostamento contiguo, per l appunto tutti sarebbero motori a reazione, ma non è cosi perchè l ho spiegato sopra.



RISPOSTA ALL UTENTE DELLA DOMANDA: semplicemente per il primo principio della dinamica. non c è bisogno di far leva su niente.

Un corpo nello spazio coi motori spenti è in stato di quiete, o come preferisco dire, in moto rettilineo uniforme ( poi se vuoi con v=0 ma sempre rettilineo uniforme è ) , per il primo principio un corpo rimane in tale stato finchè non agisce su di esso una forza esterna che ne modifichi la quiete, un razzo espellendo a gran velocità progressivamente il suo combustibile crea un campo di forze che agisce sull uniformità del suo stesso moto, da qua la spinta.







NOOOO NON SONO MOTORI A REAZIONE I RAZZI, NON HANNO STADI DI ROTORI E STATORI QUINDI NON POSSONO AVERE NESSUN GRADO DI REAZIONE SONO ENDOREATTORIIIIIIII





valter mi fido di piu della mia laurea in ingegneria meccanica che di wikipedia se permetti. non s è mai sentito che un endoreattore sia un motore a reazione, non puo esserlo, non ha gradi di reazione, non ha stadi, li ho studiati in corsi completamente diversi come giusto che sia, non ha senso paragonarli, figurati dire che sono la stessa cosa. anzi se vuoi metterla sul fine, non è neanche un motore.

Un motore è a reazione quando sviluppa in girante un delta P a differenza di uno ad azione che il delta P lo sviluppa soltanto tra distributore e girante o statore e rotore chiamali come vuoi, quel delta P provoca un conseguente delta h anche all interno della stessa girante, delta h che rapportato al delta h totale dello stadio (rotore+statore) da un valore, che è necessariamente compreso tra 0 ed 1 e si chiama grado di reazione, che definisce un certo tipo di macchina operatrice (compressore) o motrice (turbina) come motore a reazione, a differenza di altri motori dove in girante non hanno ne cambi di pressione ne (conseguentemente) di entalpia, il cui grado di reazione è ovviamente = 0.

Gli endoreattori non possono rientrare nella definizione di motore a reazione perchè per prima cosa non sono neanche un motore, ed in oltre anche se vuoi erroneamente chiamarli motori, non hanno ne un funzionamento, ne sono composti da organi, che possono farlo rientrare nella definizione di motori a reazione, famiglia della quale fanno parte invece turbopompe turbocompressori turbine turbogetti turboeliche ecc ecc. te capi?



CIT wikipedia:

Il motore a razzo, o più correttamente endoreattore, è un motore a reazione, cioè sfrutta il principio di azione e reazione



una barca a remi allora è una macchina a reazione


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