Razzo nel vuoto

Testo

Un razzo accende i motori nello spazio profondo. Su cosa “spinge”, visto che non c’è aria? Spiega il principio fisico in cinque righe.

Soluzione

Il razzo non ha bisogno di “spingere” contro qualcosa di esterno: spinge contro il gas che espelle lui stesso. Considera il sistema isolato razzo + gas: nello spazio profondo non ci sono forze esterne, quindi la quantità di moto totale si conserva. Parti da fermo, $\vv{p}_\text{tot}=0$. Il motore espelle una massa di gas $m_g$ all’indietro con velocità $-v_g$. Per conservare la quantità di moto totale, il razzo (massa $m_r$) deve acquistare velocità in avanti: $m_g\,(-v_g) + m_r\,v_r = 0 \;\Rightarrow\; v_r = \frac{m_g\,v_g}{m_r} > 0$ Il meccanismo è il terzo principio di Newton: il razzo spinge il gas indietro, il gas spinge il razzo avanti con forza uguale e contraria. Nessuna delle due forze richiede l’aria. Il vuoto non è un ostacolo: anzi elimina la resistenza aerodinamica, quindi un razzo funziona ancora meglio nello spazio che nell’atmosfera. $\ev{\text{Reazione del gas espulso: } \vv{p}_\text{razzo}+\vv{p}_\text{gas}=0 \text{ conservata; il vuoto elimina l'attrito}}$

Collegamenti

Argomenti: Quantità di moto e urti Concetti: Conservazione della quantità di moto · Terza legge di Newton · Quantità di moto Oggetti: Razzo