 1. 작용과 반작용의 법칙
어떤 물체가 다른 물체에 힘을 가하면 그 물체는 힘을 가한 처음 물체에 같은 크기의 힘을 반대 방향으로 미친다. 이러한 두 힘의 작용을 작용과 반작용 법칙 또는 뉴턴의 제3법칙이라 하고 로켓이 날아가는 것도 이와 같은 원리이다. 로켓은 엔진 속의 연료가 연소되면서 강한 압력의 가스를 만들고 이것이 노즐 밖으로 밀려 나올 때 로켓의 내부와 둘레의 압력차로 인해 추진력이 발생되는 것이다.
|
 |
2. 모든 힘은 홀로 존재할 수 없다.
어떤 힘이 물체에 작용하게 되면 그 힘에 대하여 반대 방향으로 작용하는 다른 힘이 존재하게 된다. 이 두 힘을 '작용과 반작용'이라고 한다. 이 실험에서 풍선속의 공기가 바깥공기를 밀어내면 바깥공기도 풍선을 같은 크기의 힘으로 반대 방향으로 밀게 된다. 이 힘에 의해서 풍선이 앞으로 나아가게 되는 것이다.
3. 로켓이 하늘을 나는 이유는?
중력이 지구상의 모든 물체를 잡아당기는 데 인공위성이나 로켓은 어떻게 지구로부터 멀리 날아갈 수 있을까? 물위에서 배를 타고 있을 때 어떻게 하면 배가 움직일 수 있는지 알아보자. 타고 있는 배 뒤쪽을 손으로 민다면 아무리 밀어도 배는 움직이지 않는다. 그러나 배에 타고 육지에 있는 돌을 밀면 배는 움직인다. 그렇다면 배 뒤쪽을 밀 때 움직이지 않는 까닭은 무엇인가? 이것은 배가 나가기 위해서는 반대쪽에 힘을 주어야 한다. 또, 나란히 있는 그네 두 개에 각각 두 사람이 타고 다른 쪽에 탄 친구의 그네 줄을 당기면 상대편의 그네도 내쪽으로 당겨 오지만 내 그네도 상대편 쪽으로 당겨진다. 이와 같이 어느 한쪽으로 힘을 주면 그 반대쪽으로 힘을 받게 된다. 이것을 '작용과 반작용'이라고 한다. 풍선이 줄을 따라 힘차게 앞으로 나아갈 수 있는 것도 바로 풍선 속에 있던 공기가 내뿜어지면서 바깥의 공기를 밀어 내기 때문이다.
[응용발전]
 1. 작용 반작용 현상
작용 반작용 현상은 스케이트장에서 쉽게 경험할 수 있습니다. 스케이트를 신고 얼음 위에서 벽을 밀어본 적이 있습니까? 손으로 벽을 밀면 벽의 반작용을 받아서 몸이 뒤로 움직이게 됩니다. 손이 벽을 미는 것은 작용이라 하고 벽이 손을 미는 것을 반작용이라 합니다. 또 몸무게가 비슷한 친구와 마주서서 친구의 가슴을 밀어보는 것도 좋은 방법입니다.이 경우 친구와 나는 반대 방향을 향해 비슷한 속도로 멀어져갑니다.
2. 광자로켓
공상 과학 소설에서 흔히 등장하는 광자로켓도 작용 반작용의 원리를 이용한 것입니다. 일반적인 화학로켓은 화학 반응에서 나오는 폭발력으로 움직이지요? 광자로켓은 이와 달리 오목거울 형태의 거대한 반사경을 꼬리부분에 붙이고 반사경의 초점 부분에서 물질과 반물질이 반응하여 광자를 생성하고 이 빛이 반사경에 부딪쳐 발생하는 반발력으로 움직입니다. 광자로켓은 이론적으로 빛의 속도인 시속 30만킬로미터에 가깝게 빨리 날아갈 수 있습니다. 현재의 로켓으로는 가장 가까운 별까지도 수백년이 걸린다고 하지요? 광자로켓으로는 그 거리를 몇년 내에 갈 수 있습니다. 이 때문에 지난 1930년대 독일의 젱거(Eugen Saenger)이 가능성을 제시한 후 수많은 과학자가 광자로켓을 연구했습니다. 광자를 100퍼센트 반사하는 반사경과 강력한 빛을 만들고 광자를 방출하는 광원의 개발 등 기술적인 문제들이 많이 남아있습니다.
3. 이온로켓
이온로켓은 연료를 음이온이나 양이온으로 바꾸어 주는 전극을 이용합니다. 양이온은 가속전극을 사용해서 가속되고 분사됩니다. 음전하나 양전하를 띤 이온은 서로 끌어당깁니다. 로켓을 추진하는데 사용되는 것이 바로 이 이온의 특성입니다. 이온이 아주 작기 때문에 출발할 때는 화학로켓보다 느리지만 점차 가속도를 붙여 더 멀리, 더 빨리 날수 있다고 합니다. 이온로켓은 갈 수 있는 거리가 화학로켓보다 멀고 광자로켓보다 짧습니다. 미국의 항공우주국(NASA)에서는 조만간 이온로켓을 발사해 태양계 밖을 탐험한다고 합니다. | |
2009-04-01
![[과학향기 Story] 스페이스X 스타십, 집으로 돌아와 주차까지 완료!](/jnrepo/upload/cmBbs/202411/eaf95266a6704f4c98ddc0bb8f1c7a3f_1732666475340.png)
![[핫클립] 5대 우주 강국으로 도약하기 위한 우주항공청의 비전](/jnrepo/upload/cmBbs/202409/24e88f5cac7e44f998b7cb6f27b3dd4c_1725533428965.jpg)
