Eylemsizlikle Tahrik - Newton'ın Hareket Yasaları - Momentumsuz Hareket
 

Eylemsizlikle tahrik - Newton'ın hareket yasaları - Momentumsuz hareket



Uzayda, kuvvet alanlarından (YERÇEKİMİ gibi) uzakta bulunan bir kütleyi hareket ettirebilecek yalnızca bir tek mekanizma bilinmektedir.

«Mermi ve tüfek
Ne var ki, CAYROSKOP'larla yakın zamanlarda yapılan deneyler, bu aygıtların, günümüzün roketlerinde olduğu gibi arkasından atılan maddenin yitirilmesi durumuyla karşılaşılmadan harekete geçirilebileceğini ortaya çıkarmıştır. Roketler, sevk yakıtının yalnızca bir kez kullanılması nedeniyle, pahalı aygıtlardır.


Newton'ın hareket yasaları:

Roketin ilkesi, NEWTON YASALARI'yla açıklanabilir. Ortaya çıkan kimyasal enerji, yakıtın ivmelendirilerek roketten atılması için kullanılır. İkinci hareket yasasına göre, yakıtın kütlesini ivmelendiren bir kuvvet ya. da itme kuvveti vardır (kuvvet, kütle ile ivmenin çarpımına eşittir). Üçüncü hareket yasasına göre de, yakıta bir kuvvet etkiyorsa. roketin gövdesine de karşıt yönde eşit bir kuvvet, etkide bulunmalıdır. Bu kuvvet, roketin, yakıta karşıt yönde hareket etmesine neden olur.
Roket, atılan yakıtı toplayabilecek bir mekanizmayla donatılabilseydi, yakıt yeniden kullanılabilirdi. Ama atılan yakıtın toplanabilmesi için, önce hareketsiz duruma getirilmesi gerekir. Bu da rokete geriye doğru bir kuvvet uygulayıp, roket ilkesini ortadan kaldıracağından, söz konusu mekanizmayla başarılı sonuç alınamaz. Ama cayroskop kullanılarak bu tür bir düzenleme yapılabilir.



Cayroskoplar ve dönen cisimler:

Newton'un ikinci hareket yasası, yani kuvvetin kütle ile ivmenin çarpımına eşit olduğunu belirten yasa,dönen cisimlere uygulandığında (Bk. DİNAMİK) şu sonuç elde edilir:
Döndürme momenti (tork), eylemsizlik momenti ile açısal ivmenin çarpımına eşittir. Döndürme momenti bir döndürücü etkidir; eylemsizlik momenti, kütlenin dönmeye ya da çevrilmeye karşı gösterdiği «direnç
Bir cayroskop, ortogonal yalpa çemberleri (eksenleri dik açılarda duran, halkalar) üstüne monte edildiğinde, başka bir hareket türü gözlemlenebilir: Çemberlerden birine değişmez döndürme momenti uygulandığında, ikinci çember değişmez bir açısal hızla döner.

Bu olaya «presesyon Bir cayro böylece, iki yoldan biriyle harekete geçirilebilir; Açısal ivmenin ortaya çıktığı normal yol, açısal hızın ortaya çıktığı presesyon yolu. Cayronun harekete geçirildiği yolu, mekanik düzenleme belirler.


Momentumsuz hareket:

Momentumun korunumu, presesyon düzlemindekiler dışında, hiç bir momentum değişikliğinin ortaya çıkmasını gerektirmez ve cayro halkasının üstündeki döndürme momenti bir anda kaldırılırsa, presesyon yapan halka, aşağı yukarı sıfır zaman içinde durur.

Kuramsal olarak, hiç bir «ölü ağırlık
Dolayısıyle, cayronun «ideal Bu önemli sonuç, iki halkanın eksenleri ile cayroskop ekseninin bir noktada kesişmediği durumlarda, büyük bir potansiyel kazanır. Böyle bir sisteme örnek olarak, bir tür oyuncak olan ve bir cayro ile bir kuleden oluşan «dengeli cayro Bunda, döndürme momenti, yerçekimi kuvveti tarafından doğrudan cayro tekerleğine uygulanır. Dikey kuvvetse, cayro ekseninin bağlandığı kule tepesinden etkir. Bu durumda döndürme momenti ekseni, cayro eksenine dik, mil ile kulenin tam ara noktasında yeralan yatay bir çizgi olur. Böylece iki eksen, uzayda gelişigüzel yeralmış iki doğru durumundadır.

Bu sistem kaygan bir yüzey üstüne konup presesyona geçirildiğinde, kule ne devrilir, ne de kayar. Cayronun kuleye göre kaydırılmış bir durumda bulunmasına ve onun çevresinde dönmesine karşın, kulenin üstünde hiç bir merkezkaç kuvvet bulunmamaktadır. Ayrıca, presesyon yapan cayronun yolu üstüne bir cisim konursa, cayro bu cisme çarptığında cisimde tepki ortaya çıkmaz ve cayro, yerçekimi kuvveti alanında bulunan herhangi bir cisim gibi yere düşer. Bu özellikler, presesyon ekseni çevresinde bir momentum bulunmadığını ortaya koymaktadır.

Bir tahrik sistemi:

Tepki sisteminde geri toplanabilir «tepki maddesi
Bu ilkenin uygulanabileceği iki sistem vardır. Sözgelimi cayro, 180° presesyon yapmaya bırakılıp,ardından presesyon durdurulup (presesyon momentumu bulunmadığından, durdurma hiç bir kuvvet gerektirmez), mermi ve tüfek ilkesi kullanılarak, eksen yönünde bir kuvvetle başlangıç noktasına döndürülebilir. Böylece desteklerinin hareket etmesi sağlanacaktır. Bir başka yöntem de, cayronun 180° boyunca serbest presesyona bırakılıp, kuvvet uygulama yoluyla (ivme altında) 360°'lik turu tamamlamaya zorlanmasıdır. Bu da, net bir kuvvetin doğmasına yolaçar.

İki uygulamada da, itkili bir hareket yerine, düzgün bir hareket elde etmek için birden çok cayro kullanılabilir. İlk itme, bir kuvvet değil de bir döndürme momenti olduğu için, uzayda kullanılacak olan cayrolar çifter çifter kullanılmalı ve sistemi dengeleme amacıyla, gerek cayro millerinin dönüş yönü, gerek momentlerinin yönü birbirine karşıt doğrultuda olmalıdır.