Il razzo

Il razzo: si spinge buttando indietro il gas

Un razzo nello spazio non ha niente contro cui spingere: si muove espellendo gas all’indietro ad alta velocità. Ogni sbuffo porta via un po’ di quantità di moto verso dietro, e il razzo ne guadagna altrettanta in avanti. La somma resta zero.

Velocità del razzo —
Massa rimasta —
Quantità di moto totale —
Velocità finale u · ln(m₀ / m) —
v = u · ln(m₀ / m) (equazione di Tsiolkovsky)

Ogni volta che il razzo espelle una piccola massa di gas Δm con velocità u verso dietro, per la conservazione della quantità di moto guadagna una velocità Δv = u Δm / m in avanti. Il razzo non spinge contro l’aria: nel vuoto funziona anche meglio.

Più il razzo si alleggerisce, più ogni sbuffo lo accelera. Sommando tutti i piccoli passi si ottiene l’equazione del razzo v = u ln(m₀ / m): la velocità finale dipende dalla velocità del gas e dal rapporto fra la massa iniziale e quella finale, non da quanto in fretta si brucia il carburante.

Per questo i razzi veri sono quasi tutti carburante e si costruiscono a stadi, che si staccano quando sono vuoti. Le barre mostrano la quantità di moto del razzo e quella di tutto il gas espulso: sempre uguali e opposte.

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