Vorrei sapere come fanno le navicelle spaziali o gli astronauti a spostarsi nello spazio,nonostante essi si trovino nel vuoto. Mi spiego meglio: l’astronauta per spostarsi dovrebbe utilizzare qualcosa che funge da propulsore (forse aria compressa?), ma questa propulsione deve poter fare attrito con qualcosa, per poter spingere l’astronauta “o sbaglio?”. Mi potreste spiegare meglio il concetto?

Il principio di azione e reazione
vale anche nello spazio. Prendiamo un ipotetico astronauta: ebbene questo
si muove nello spazio perché nel propulsore si producono pressioni
altissime che causano l’espulsione di gas e radiazione ad alta velocità
in direzione opposta a quella del movimento. In pratica il propulsore
“rincula” i gas e le radiazioni espulse dalle reazioni di combustione
o altro. L’astronauta essendo fissato solidamente al propulsore, sarà
spinto in avanti da questo “rinculo”. 

Possiamo trattare la questione da un
punto di vista classico, e prendiamo la legge della conservazione della
quantità di moto
che afferma: se non vi sono perturbazioni
esterne, la quantità di moto totale deve rimanere costante. La
quantità di moto (Q.M.) è il prodotto della massa per la
velocità. Nel caso dell’astronauta fermo abbiamo che la Q.M.del
sistema è nulla perchè è nulla la velocità.
Anche nel caso in cui l’astronauta sia in movimento in seguito all’accensione
dei motori la Q.M. del sistema deve essere nulla perché il prodotto
della sua massa per la sua velocità – deve essere uguale e opposto
al prodotto della massa dei gas espulsi per la loro velocità. Non
essendoci attriti, sia l’astronauta che i gas espulsi dalla combustione
manterranno il loro moto e continueranno ad allontanarsi in maniera imperturbata. 

Esempio ….. 

Dati

M=massa
sistema (M+M)


V=velocità
sistema (V+V


M=massa
astronauta


V=velocità
dell’astronauta


M=massa
carburante


V=velocità
dei gas espulsi


Legge di conservazione Q.M.

1) Motori spenti

MV=0

(V=0
e V=0)

2) Accendiamo i motori

MV+MV=0
Affinchè sia verificata l’equazione 


V deve
essere diversa da zero

Il che vuol dire che la reazione
espelle la massa M di carburante a
una velocità V ma per il teorema
della conservazione la massa M dell’astronauta
deve aquistare una velocità V
in modo tale che la quantità di moto totale rimanga costante. Il
conto però non è così semplice: in realtà la
massa dell’astronauta è composta dalla massa del suo corpo (compresa
la tuta spaziale) + il carburante residuo, che continua ad essere espulso
dalla reazione sotto forma di gas. Questo comporta una continua e costante
accellerazione del nostro astronauta che continua ad espellere massa a
una velocità V diversa da zero.