Buonasera a tutti,
sono nuovo qui e questo è il mio primo post (secondo per la verità. Il primo è stato quello di presentazione).
Lo scopo di questa conversazione, che spero diventi tale, è quello di arrivare ad una spiegazione tecnica e comprensibile ad una domanda che mi sono posto guardando i video delle partenze degli shuttle ed i discorsi legati al progetto Apollo.
Dunque, il punto di partenza della discussione potrebbe essere la domanda seguente.
I razzi usati per le missioni Apollo (Sarturn V, corretto) e quelli usati per gli shuttle, al fine di dare spinta alla massa e raggiungere la velocità di fuga, usano propellenti di tipo chimico.
Ora, la mia domanda non è anto sui combustibili usati per dare spinta, quanto del motivo per cui la combustione dà una effettiva spinta.
In altri termini, quale è la spiegazione fisica del fatto che bruciando un combustibile si ottiene una spinta nel senso opposto?
Provo a rispondermi da solo: la combustione spinge in senso opposto perchè opera in un mezzo, cioè l’atmosfera terrestre, miscela di gas, ossigeno, azoto, ecc. ecc… Ora, lo spostamento di questo fluido verso il centro di gravità, innescato dalla combustione, provoca una reazione contraria spingendo il razzo (e moduli ad esso ancorati) verso l’alto cn una certa accelerazione. Corretto?
L’ulteriore riflessione è: se questo è vero, il razzo funziona in presenza di atmosfera poichè c’è un mezzo (l’aria) che lo consente. Nello spazio, dove non c’è atmosfera, ma c’è il vuoto (quasi totale), questo non sarebbe possibile. Corretto?
Non vorrei appesantire troppo i più esperti con ulteriori errori e domande. Per adesso mi fermo qui. Sperando che da quanto ho scritto, possa nascere una discussione interessante anche e soprattutto per i meno esperti come me.
Grazie anticipato a tutti quanti interverranno nel post.
Provo a darti un po’ di risposte (ed è tutto molto più semplice di come credi):
1- solo per precisare: non sono solo i razzi Saturn e lo shuttle ad utilizzare propulsione chimica. Qualunque razzo utilizzato come primo stadio (che quindi parte da terra) e la grande maggioranza degli stadi superiori utilizzano propellenti chimici.
2- il fatto che anche gli stadi superiori e i motori di manovra siano in gran parte chimici ti fa capire che la tua spiegazione non regge: questi vengono utilizzati soprattutto nel vuoto, e funzionano benissimo
3- i motivi per cui i gas di combustione escono a grande velocità dagli ugelli dei razzi vanno ricercati nella termodinamica dei gas: semplificando al massimo, tu hai dei gas compressi a pressioni elevatissime che entrano in camera di combustione, questi reagiscono con l’ossidante durante la combustione aumentando la loro temperatura; mantenendo costante la pressione, per la legge dei gas perfetti, l’aumento della temperatura provoca un grande aumento di volume, tanto più veloce quanto più energia rilascia la combustione; essendo l’uscita da una parte soltanto della camera di combustione ( e grazie alla conformazione dell’ogiva) i gas escono a forte velocità in una direzione ben precisa e vengono ulteriormente accelerati dal fatto che, uscendo dalla camera di combustione la loro pressione può diminuire aumentando ulteriormente il loro volume.
Se non ricordo male c’era una discussione, molto precisa in effetti, sul funzionamento fisico di un motore a reazione. Quando la trovo, ti posto il link.
Comunque nel funzionamento del razzo l’atmosfera influisce poco, in effetti solo come resistenza. Infatti ogni motore a razzo si porta dietro combustibile e comburente per far avvenire la reazione che scatena la fuoriuscita di gas ad alta velocità dall’ugello: questo flusso di gas genera una reazione uguale ma con verso opposto (terzo principio del moto, se non ricordo male). Questo è quello che spinge il tuo razzo verso l’alto.
In realtà invece dei gas potresti sparare fuori dagli ugelli ad alta velocità bulloni, pallini da caccia o paperette di plastica, ed avresti comunque la spinta, senza fuoco e fiamme. Si usano i combustibili perché bruciando si auto-proiettano fuori ad altissima velocità.
Il “calcinculo” al Luna Park é ottimo per capire il principio di azione e reazione.
Proprio l’altra sera su NAT GEO ho visto una puntata di ManVsViral che parlava proprio di questo.
Li facevano l’esperimento facendo volare una piattaforma con getti di acqua e spiegavano benissimo la cosa ma non trovo il video…
