Gyakorlati példa az impulzus megmaradás tételére

Alkalmazzuk a pontrendszer impulzusára vonatkozó ismereteinket egy, a hétköznapi életben megfigyelhető problémára!

Valószínűleg sokan ismerik a következő jelenséget: ha egy vízen úszó csónakban előre lépünk, a csónak is elindul, de ellenkező irányban. Ezt legjobban akkor lehet megfigyelni, ha a csónak orrával a stéghez állunk úgy, hogy a csónak merőleges legyen a stégre. Amikor előremászunk, hogy kiszálljunk a csónakból, a csónak orra eltávolodik a stégtől. A magyarázatot az impulzusmegmaradás adja. A csónak és a benne lévő ember jó közelítéssel zárt rendszernek tekinthető, mert a föllépő külső erők összege nulla. (A csónakra és a benne lévő személyre ható nehézségi erővel egyensúlyt tart a felhajtóerő, lévén úszó testekről van szó, a csónak mozgását akadályozó közegellenállási erő pedig kis sebességeknél elhanyagolható.) A csónak a benne lévő személlyel együtt kezdetben mozdulatlan. Összimpulzusuk nulla, ezért mindvégig nullának is kell maradnia. Mivel az impulzus vektormennyiség, a zérus összeg úgy lehetséges, hogy amennyiben a csónak utasa elindul előre, a csónak hátrafelé mozog.

A rakéta meghajtás elve

Az impulzusmegmaradás tételével a rakéták hajtóművének működését is megmagyarázhatjuk. Meglepő módon egészen a XIX. század végéig úgy gondolták, hogy nem lehet a világűrben repülni, mert a repüléshez mindenképpen szükség van a levegőre. Az orosz Ciolkovszkij ismerte föl elsőként a rakétahajtás elvét. Ennek lényege, hogy a rakéta és a benne lévő hajtóanyag alkot egy rendszert, és a rakétából kiáramló nagy sebességű égésgáz tolja előre a rakétát. Mivel a gáz tolóereje belső erő, a rendszer összimpulzusát nem változtatja meg. Hogy az összimpulzus ne változzék, a rakétának a gáz áramlásával ellentétes irányba kell mozognia.

Kísérlet rakéta meghajtásra

A rakétahajtást kísérlettel is szemléltethetjük. Egy szódásszifonnak arra a részére, amellyel a patront szoktuk becsavarni a szifonba, két felfüggesztő drótot szerelünk.Ezen fölfüggesztők segítségével a szerkezetet egy kifeszített vékony huzalra akasztjuk. A rakétamodell a fölfüggesztők végén található hurkok miatt könnyen csúszhat a huzalon. Ezután belehelyezünk egy patront, amit gombostű segítségével kiszúrunk. A kiáramló széndioxid előre hajtja a kis rakétát, amely nagy sebességgel száguld végig a pályán.

A rakétahajtás