ROCKET SCIENTIST HATE THEM?!?! THIS SIMPLE TRICK WILL GET YOU TO SPACE IN ONLY 7 MINUTES?!!?!!!

Hei, bloggen!

 

Her er en enkel oppskrift på en rakettmotor:

Ingredienser:

- En boks
- Et dryss hydrogenmolekyler
- Saks

Fremgangsmåte:

Fyll boksen med hydrogenmolekylene. Bruk saksa til å klippe et hull i bunnen av boksen, slik at molekylene slipper ut, og fyll jevnlig med nye molekyler. Smak til med salt og pepper. 

Bildet kan inneholde: linje, diagram.

Okei, det er kanskje ikke helt sånn man lager en rakettmotor, men det er faktisk en boks med partikler som unnslipper via et hull! La oss forklare med den søteste karakteren som noensinne har kommet fra dere jordboere; Wall-E!

Outer Space Animation GIF by Disney Pixar

Hva er det som gjør at Wall-E flytter på seg?

Det korte svaret? Trykket. Men hvorfor er det sånn, og hva er egentlig trykk?Bildet kan inneholde: linjekunst, rosa, linje, sirkel.


Se for deg at du er fanget i en liten boks. Trykket er den kraften du greier å utføre på boksen ved å sparke å slå veggene fra innsiden. Dersom vi øker temperaturen kraftig inne i boksen, vil du nok begynne å slå og sparke med noe høyere intensitet. Slik vil trykket stige. Omtrent slik er det molekylene til Wall-E har det inni brannslukningsapparatet. Deres hastighet vil øke med temperaturen, og dermed vil trykket også øke. 


Bevegelses-hva-for-noe?

Når det er høyt trykk i brannslukningsapparatet vil det, dersom vi åpner trykkammeret, fyke ut mange molekyler med høy hastighet, og dermed stor bevegelsesmengde. Det er denne bevegelsesmengden, som er avhengig av massen og hastigheten, som gir Wall-E en hastighet bakover (Dette eksperimentet kan en prøve ut ved å f.eks. sitte på en kontorstol og fyre av et brannslukningsapparat. Dette gjøres på eget ansvar, og med stor fare for kjeft i etterkant... hehe.) Bevegelsesmengden til et objekt sier altså noe om hvordan det beveger seg!

Men hvorfor har dette noe å si for bevegelsen til Wall-E? 

Mens han farer rundt i verdensrommet er det ingen krefter som virker på Wall-E, bortsett fra dette brannslukningsapparatet. Derfor sier vi at bevegelsesmengden er bevart. Altså den samlede bevegelsesmengden til molekylene fra brannslukningsapparatet er den samme bevegelsesmengden som Wall-E får. Dermed vil vi, med kunnskapen om hvor fort molekylene beveger seg og hvor mange molekyler det er, klare å finne ut hvor fort Wall-E beveger på seg. 

Bildet kan inneholde: tekst, lilla, stemning, skrift, fiolett.

 

Akkurat slik med Wall-E og brannslukningsapparatet vil det være med rakettmotoren vår. Fordi denne boksen vi har snakket om er nemlig vårt forbrenningskammer! Og for at raketten vår skal fortsette oppover må det kontinuerlig fylles inn nye molekyler i kammeret slik at trykket og bevegelsesmengden holdes konstant. Og det som gjør at trykket i forbrenningskammeret holdes konstant er at nytt drivstoff fylles på etterhvert.


Men hvordan skal vi holde trykket konstant?

Se for deg at du sitter på nynorskeksamen, med ordboka under nesa, dette går greit fordi du er helt vilt god i nynorsk (dette er selvsagt hypotetisk). Dessverre er det slik at i år er det veldig mange flere som er rågod i nynorsk enn vanlig. Dette betyr at når karakterene omsider kommer får du en dårligere karakter enn forventet. Dette er fordi karakterene normalfordeles (selv om alle nekter for det). Det er flest folk som får middels gode karakterer, fordi det rett og slett er sannsynlig at de fleste er middels gode. Det vil derfor være en "kvote" med gode karakterer, som gjorde at du ikke fikk din, selv om du fortjente den. 

Kanskje denne normalfordelingen ikke stemte for ditt kull, men det er nok sannsynlig at det stemte for de foregående kullene (selv om de også nekter for at det stemte). Fordi en slik normalfordeling, eller en Gaussisk fordeling, kan en se overalt! For eksempel et terningkast med to terninger. Det finnes seks kombinasjoner som gir oss tallet syv, mens det vil være symmetrisk færre kombinasjoner for seks og åtte, fem og ni og så videre utover. Et annet eksempel er lengden på dere jordboeres klumplingnende tentakler, ved navn føtter. Hastigheten til våre molekyler vil også fordele seg Gaussisk! 

 

Bildet kan inneholde: linje, tekst, plott, skrift.

Her ser vi at hastighetene fordeler seg mest på midten, altså rundt gjennomsnittshastighet. Mens det vil symmetrisk avta for høyere og lavere hastigheter.

Noe spennende og merkelig vi oppdaget da vi undersøkte dette, var at dersom vi så på det forventede avviket fra gjennomsnittet, kalt standardavviket, så får man de samme tallene om og om igjen! 68%, 95% og 97%. Dette viser seg å være sannsynligheten for at man er innenfor ett, to, eller tre slike standardavvik. La oss si at du har høyden på alle i et fotballag. Det vil være 68% sannsynlig at du trekker ut en tilfeldig person som vil være en viss høyde i nærheten av gjennomsnittshøyden, denne avstanden er da standardavviket. Dette synes vi var veldig interessant!

 

Men hvorfor måtte vi ha hydrogenpartikler, spør du?

Vi ønsker at molekylene i gassen ikke kolliderer med hverandre, men heller går gjennom hverandre, slik som spøkelser på tv for 10 år siden. Vi ønsker også at molekylene har det vi kaller elastiske støt med veggene i boksen. Altså at molekylene vil sprette tilbake med akkurat samme hastighet og vinkel som de hadde da de traff veggen, bare med motsatt fortegn (se for deg sprettet til den perfekte sprettballen i vakuum). I tillegg til dette vil vi at molekylene i gassen skal være jevnt fordelt i boksen, eller uniformt fordelt som det også heter. 

Disse tre tingene:

- Spøkelsesfaktor (ingen kollisjoner)

- Sprettballfaktor  (elastiske støt)

- Jevnt-fordeligsfaktor (Uniform fordelt)

er det som gjør at vi kan kalle en gass ideell. Og hydrogenpartikler er en ganske god tilnærming til en slik ideel gass. De fleste gasser er egentlig det, men ingen er helt perfekte ideelle gasser. Så vi får ta til takke med det vi finner her på Mørkerius. 

 

Så hva i alle dager har alt dette å gjøre med raketten vår?

Jo, hastigheten er korrelert med trykket. Akkurat som om du var fanget i en liten boks! Når vi vet at molekylenes hastigheter burde være Gaussisk fordelt, kan vi begynne å simulere rakettmotoren vår! Dette skal vi fortelle mer om... i neste blogginnlegg!

 

Forrige innlegg                                                                   Neste innlegg

 

Kilder:

(1) https://gfycat.com/easygoingsmugaustralianfurseal

(2) https://newcastlebeach.org/image/wall-e-fire-extinguisher/2509329.html

Publisert 8. sep. 2020 18:04 - Sist endret 13. sep. 2020 13:21
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

Ikke UiO- eller Feide-bruker?
Opprett en WebID-bruker for å kommentere