Di chuyển trong vũ trụ

Động vật di chuyển nhờ vào bước chân tiến lên phía trước
Xe chạy được nhờ bánh xe lăn tròn cuộn trên mặt đường
Tàu chạy được nhờ chân vịt xoay tạo lực đẩy vào khối nước
Máy bay cánh quạt bay được nhờ chong chóng xoay hút không khí

Nhìn chung mọi vật thể trên trái đất chuyển động có thể bằng cách này hay cách khác (theo 4 phương cách trên) nhưng đều dựa trên lực quan trọng: MA SÁT. Nhưng “ngoài” không gian làm gì có ma sát để di chuyển? (đến không khí mà còn không có nữa là).

Vậy để di chuyển được trong gian người ta phải làm thế nào?

Tàu vũ trụ dựa trên nguyên tắc gì để bay được vào không gian?

Để bay được vào không gian, trước tiên tàu vũ trụ phải thắng được lực hút của trái đất. Muốn thế nó phải có một vận tốc cực lớn và một nguồn nhiên liệu khổng lồ để vượt ra ngoài tầng khí quyển.

Vậy nên tàu vũ trụ thường gồm 2 phần:

  • Phần tên lửa đẩy tàu thoát khỏi lực hút trái đất: Phần này thường lớn hơn tàu vũ trụ rất nhiều, để chứa đủ nhiên liệu đưa tàu vượt ra lớp khí quyển vào không gian, chúng sẽ rời tàu khi hết nhiên liệu sau đó. Khi rời bệ phóng với tốc độ cực lớn, thân tên lửa sẽ phải ma sát với không khí (oxy) nên sẽ bị cháy. Cho nên vật liệu làm vỏ tên lửa phải bền chắc, chịu nhiệt hơn vỏ máy bay.
  • Phần tàu vũ trụ
    Định luật phản lực của Newton, một cách dễ hiểu, đó là “khi tạo 1 lực đẩy trong không gian thì sẽ phát sinh 1 lực khác theo hướng ngược lại”. Tàu vũ trụ sẽ phụt khối nhiên liệu cháy nổ về phía sau để đẩy thân tàu tiến lên phía trước.
    Trong không gian, do không có lực hút trái đất nào cản trở nên việc đi lại việc di chuyển nhẹ nhàng như ta bơi hoặc đẩy vật nặng trôi trong nước vậy. Do đó, chỉ cần 1 lực nhẹ là có thể đẩy tàu vũ trụ tiến lên.

Vậy phương cách di chuyển của máy bay và tàu vũ trụ có gì khác nhau?

Nói về máy bay, hiện có hai loại: máy bay cánh quạt và máy bay phản lực.

  • Máy bay cánh quạt, dùng quạt đẩy không khí để bay. Một hình tượng dễ hiểu trong tự nhiên là cách bơi của con cá và con mực: máy bay cánh quạt tương tự như con cá bơi bằng vây để quạt nước tạo lực đấy nâng và tiến lên phía trước. Còn với con mực ống thì lại bơi (giật lùi) bằng phản lực. Tức là hút nước vào miệng và phụt mạnh ra bằng miệng để tiến về phía sau.
  • Máy bay phản lực bay tương tự như tàu vũ trụ là cũng sử dụng phản lực để bay, khác nhau là một thứ dùng quạt để quạt không khí về phía sau, một thứ dùng nhiên liệu cháy nổ phụt về phía sau.
    Sự khác nhau chủ yếu ở “cách lái” và “lực nâng”. Ở máy bay, nhờ có cấu tạo của cánh mà dòng không khí chạy ở phía mặt trên cánh và phía mặt dưới cánh khác nhau nên tạo ra lực đẩy nâng máy bay lên theo lực nâng khí động học Bernuli của không khí, và được lái nhờ lực cản của không khí. Nhưng trong không gian không có không khí nên lái và nâng tàu vũ trụ đều chỉ có một cách duy nhất là dùng phản lực của nhiên liệu cháy, nổ mà thôi.

Cách di chuyển trong không gian

Tùy theo sức mạnh của lực đẩy phản lực là bao nhiêu mà ta có tốc độ của tàu vũ trụ là tốc độ vũ trụ cấp 1; 2 và 3. Với tốc độ vũ trụ cấp 1 (11,2km/s) tàu vũ trụ sau thời gian 1 giây bay được một đoạn đường cong mà vị trí sau thấp hơn vị trí trước đúng bằng chiều cong xuống của trái đất và lúc đó trái đất cũng quay được một góc như thế cho nên ta thấy tàu vũ trụ giống như là vẫn đứng yên tại một điểm và do đó ta gọi là vệ tinh địa tĩnh. Tiếp đó nếu tàu vũ trụ bay với tốc độ vũ trụ cấp 2 (khoảng trên 13km/s) thì quĩ đạo bay quanh trái đất sẽ là hình elip giống như trái đất quay quanh mặt trời. Còn nếu với tốc độ vũ trụ cấp 3 (trên 15km/s) thì tàu vũ trụ sẽ bay quanh trái đất với bán kính lớn dần và vĩnh viễn đi vào không gian

Tóm lại

  • Vân tốc vũ trụ cấp 1: quỹ đạo la đường tròn (vệ tinh của trái đất)
  • Vận tốc vũ trụ câp 2 : Quỹ đạo là hình Elipp
  • Vận tốc vũ trụ câp 3 : Quỹ đạo là hình Parabol (vào trong không gian , vì không còn chịu lực hút của trái đất)

Đó  chính là 3 đường conic mà hồi cấp 3 chúng ta đã được

Chuyến trở về

Tham khảo thêm

Trong vũ trụ La bàn chỉ hướng nào? Khi ném đi 1 chiếc pumerang trong vũ trụ nó có quay trở lại hay không?

(phần trả lời của anh bebu )

Trước hết về cái bumerang, nó coi vậy mà không phải vậy, vì việc nó quay về nơi xuất phát không phải dựa trên lực ma sát. Lúc đầu tôi đã hiểu nhầm cái bumerang này và rất nhiều người cũng như vậy.
Cấu tạo cái bumerang không hề là điều bí mật, nhưng làm được một cái ưng ý thì rất là không dễ dàng. Nếu dùng công thức vật lý, nó rất phức tạp khi phải tính toán vừa dựa trên nguyên lý của con quay hồi chuyển, vừa dựa trên lực nâng khí động học như cách máy bay trực thăng, vừa tính đến kết cấu giảm thiểu ma sát và bù động năng….Tuy vậy một thổ dân da đỏ khi chế tạo bumerang của mình chả cần học vật lý, chỉ cần kinh nghiệm, cảm nhận và kiến thức truyền miệng mà vẫn làm ra cái vũ khí bumerang xịn hơn bất kỳ máy móc hiện đại nào ngày nay.
Tiềp tục với khái niệm về lực ma sát trong vũ trụ. Nhưng phải mở rộng khái niệm này đã.

Khi mặt đường tiếp xúc với bánh xe và không khí trượt trên vỏ ngoài của chiếc xe, nó sinh ra lực ma sát mà ta đang nói đến, nhưng có hai nguyên nhân khác nhau: ma sát bánh xe-mặt đường đựơc tính theo hệ quả lực hấp dẫn tức trọng lực, còn ma sát vỏ xe-không khí thì không có liên quan. Một nhà du hành VT bay trong con tàu liên hành tinh với tình trạng không trọng lực sẽ chỉ chịu lực ma sát này.
Nhưng trong khoảng không VT, không gần một ngôi sao nào để chịu lực hấp dẫn rõ rệt, không có không khí xung quanh, một con tàu VT sẽ chịu lực cản nào nhỉ?

Theo lý thuyết thì trường hợp này được coi như con tàu sẽ ” chuyển động đều”, nhưng là đều trong bao lâu? Còn cái gì quanh nó có thể gây lực cản?

Chúng ta biết các lý thuyết về ” gió mặt trời” và thậm chí có dự án tàu VT dùng lực đẩy này đã được tính toán là khả thi, tức là trong khoảng không nhất định gần một ngôi sao khi hướng chuyển động ra xa, tàu có thể được gia tốc bằng lực đẩy như vậy. Thế thì khi tới gần một ngôi sao khác, nó có thể bị cản cũng bởi chính lực đó, đấy là một phần câu trả lời.

Tiếp tục bỏ qua “gió mặt trời”, ta đi đến khái niệm trường điện từ. Ai cũng biết ánh sáng là sóng điện từ, và nếu có ánh sáng tức là có trường điện từ, dù là bước sóng không nhìn thấy. Vậy trong VT, con tàu vẫn phải trôi trong đêm đen tràn ngập trường điện từ yếu ớt, và thậm chí nó không hề yếu vì nhà du hành sẽ phải thấy ti tỉ ngôi sao rực rỡ khắp phía, chẵng phía nào kém phía nào bao nhiêu.
Thế vậy trường  ĐT có lực cản không? Theo lý thuyết vẫn là “có” nếu trong tàu chứa một vật thể quay tròn hoặc chính tàu quay tròn (nhiều dự án cho con tàu quay để sinh lực hấp dẫn nhân tạo). Trường hợp có vật thể quay trong trường điện từ sẽ sinh trường cảm ứng và theo đó là điện trở, có điều trở kháng sẽ hoặc lối tàu tới, hoặc ghìm tàu lại tuỳ thuộc hướng từ lực. Chúng cực nhỏ nhưng vẫn là có, theo khái niệm tuyệt đối của tương đối.
Như thế trong mọi trường hợp, khi đã ra ngoài VT, không có khái niệm lực ma sát cổ điển nữa, mà là trở kháng điện từ hay hấp dẫn hay một thứ gì nữa mà ta chưa biết thì đúng hơn.
Một vật thể vật chất bay trong VT, theo thuyết tương đối sẽ bị co hẹp theo hướng bay tuỷ thuộc vận tốc, mà khi bằng c thì kích thước dọc của nó sẽ là vô cùng nhỏ tức ~ 0, khiến chúng “tan tành” và là giới hạn của chuyển động vật thể vật chất.
Một chiếc “Bumerang vũ trụ” sẽ phải có chuyển động quay tự thân và lao ngang rất nhiều trường hấp dẫn cùng điện từ trường mạnh mẽ gần các sao và tinh vân, để rồi có thể quay về nơi xuất phát với thời gian hàng triệu hay tỷ năm, với xác suất cực nhỏ nữa vì không ai có thể tính toán các lực cản một cách tương đối chính xác được, kể cả một thổ dân giỏi nhất hay một máy điện toán mạnh nhất vũ trụ !!!
Vả khi quay về cố hương, Trái đất chắc hẳn không còn tồn tại nữa rồi…


http://vatlyvietnam.org/forum/showthread.php?t=7511
http://vn.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080219175859AALgpQZ

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

2 × 2 =