Spinta
La spinta è una forza o una spinta. Quando un sistema spinge o accelera la massa in una direzione, c'è una spinta (forza) altrettanto grande nella direzione opposta. In matematica e fisica, questo è descritto dalla seconda e terza legge di Isaac Newton. La spinta è usata per descrivere la forza con cui un motore spinge. Può essere usata per molti tipi di veicoli e motori come razzi, barche a motore, eliche e motori a reazione.
La spinta si misura in "libbre di spinta" negli Stati Uniti e in newton nel sistema metrico. 4,45 newton di spinta equivalgono a 1 libbra di spinta. Una libbra di spinta è quanta spinta ci vorrebbe per mantenere un oggetto di una libbra immobile contro la forza di gravità sulla terra.
Curva di spinta per un motore a razzo Estes A10-PT. Una curva di spinta mostra quanta spinta (in newton) il motore produce nel tempo (in secondi). Questo ha anche informazioni sull'impulso, la quantità di carburante e l'impulso specifico
Spinta rispetto alla potenza
Una domanda molto comune è come confrontare il numero di spinta di un motore d'aereo con la potenza meccanica di un motore a pistoni (il tipo di motore nelle automobili e in molti aerei con eliche). È difficile confrontare questi due. Questo perché non misurano la stessa cosa esatta. Un motore a pistoni non muove l'aereo. Fa solo girare l'elica, che muove l'aereo. Per questo motivo, i motori a pistoni sono valutati in base a quanta potenza danno all'elica.
Tuttavia, un motore a reazione non ha un'elica - spinge l'aereo muovendo aria calda dietro di sé. Un modo utile per misurare la potenza di un motore a reazione è di quanta potenza il motore a reazione dà all'aereo attraverso la sua forza di spinta. Questo è chiamato "potenza propulsiva del motore a reazione". La potenza è la quantità di forza necessaria per spostare qualcosa su una distanza, divisa per il tempo necessario a spostare quella distanza:
P = F d t {\displaystyle \mathbf {P} =\mathbf {F} {\frac {d}{t}}} 
,
Dove P è la potenza, F è la forza, d è la distanza e t è il tempo. Per un motore a razzo o a reazione, la forza equivale alla spinta prodotta dal motore. La distanza divisa per il tempo si chiama anche velocità. Quindi la potenza è uguale alla spinta per la velocità
P = T v {\displaystyle \mathbf {P} =\mathbf {T} {v} 
,
Dove T è la spinta e v è la velocità. Questa è la potenza erogata dal motore ad una certa spinta o velocità. La potenza propulsiva di un motore a reazione aumenta con la sua velocità.
Spinta rispetto al peso
Quando la spinta di un razzo o di un motore viene paragonata al peso, si chiama rapporto spinta-peso. Il numero che deriva da questo confronto non ha unità, perché è un rapporto. Un rapporto in questo caso significa che la spinta del motore (in Newton) è divisa per il peso (in Newton). Lo scopo di questo confronto è quello di mostrare quanto bene si comporta il motore o il veicolo, per esempio quanta accelerazione. È un numero che può essere usato per confrontare vari tipi di motori come quelli degli aerei, dei jet, dei razzi o delle automobili.
Questo numero di confronto può cambiare mentre il motore è in funzione. Questo perché il peso del motore si alleggerisce man mano che il carburante viene utilizzato. Il rapporto spinta-peso utilizzato per confrontare effettivamente i motori è il numero trovato quando il motore è in funzione per la prima volta.
La spinta si misura in "libbre di spinta" negli Stati Uniti e in Newton nel sistema metrico. 4,45 Newton di spinta equivalgono a 1 libbra di spinta. Una libbra di spinta è quanta spinta ci vorrebbe per mantenere un oggetto di una libbra immobile contro la forza di gravità sulla terra.
Esempi
Un aeroplano produce una spinta in avanti quando l'aria viene spinta nella direzione opposta al volo. La spinta è data dalle pale rotanti di un'elica. La spinta può anche essere fatta da una ventola rotante che spinge l'aria fuori dal retro di un motore a reazione. Un altro modo è l'espulsione di gas caldi da un motore a razzo.
La spinta inversa è l'opposto della spinta in avanti. In questo modo l'aria viene spinta allo stesso modo del movimento del corpo. La spinta inversa può essere usata per aiutare la frenata dopo l'atterraggio. Questo può essere fatto reindirizzando la spinta in un motore turbofan o a reazione o cambiando l'angolo delle pale di un aereo ad elica.
Gli uccelli normalmente ottengono la spinta durante il volo sbattendo le ali.
Una barca con un motore produce spinta o spinta inversa quando le eliche vengono girate per spingere l'acqua all'indietro (o in avanti). La spinta che ne deriva spinge la barca nella direzione opposta a quella in cui viene spinta l'acqua.
Un razzo è spinto in avanti da una forza di spinta grande quanto la forza che il gas di scarico fa quando esce dall'ugello del razzo. La forza che il gas di scarico esercita è chiamata velocità di scarico. La velocità viene misurata rispetto al razzo. Perché il lancio verticale di un razzo funzioni, la spinta iniziale deve essere più forte del peso del razzo.
| Motore | Spinta (N) | Rapporto spinta/peso |
| F-15C Aquila | 155,240 | 1.12 |
| F-16 Fighting Falcon | 76,300 | 1.095 |
| J-58 (motore del jet SR-71 Blackbird) | 150,000 | 5.2 |
| Boeing 747-400 (Motori) | 1,008,000 | 6.3 |
| F-1 (motore del razzo Saturn V 1° stadio) | 7,740,500 | 94.1 |
| Spinta e rapporto spinta-peso per diversi motori | ||
Forze su una sezione trasversale di un alettone
Domande e risposte
D: Che cos'è la spinta?
R: La spinta è una forza o una spinta che si verifica quando un sistema spinge o accelera una massa in una direzione, provocando una forza altrettanto grande nella direzione opposta.
D: Come viene descritta la spinta in matematica e fisica?
R: La seconda e la terza legge di Isaac Newton descrivono il concetto di spinta in matematica e fisica.
D: A quali tipi di veicoli e motori si applica la spinta?
R: La spinta si applica a molti tipi di veicoli e motori, come razzi, motoscafi, eliche e motori a reazione.
D: Come viene misurata la spinta negli Stati Uniti?
R: Negli Stati Uniti la spinta si misura in "libbre di spinta".
D: Come si misura la spinta nel sistema metrico?
R: Nel sistema metrico, la spinta si misura in newton.
D: Quanti newton di spinta equivalgono a una libbra di spinta?
R: 4,45 newton di spinta equivalgono a 1 libbra di spinta.
D: Cosa rappresenta una libbra di spinta?
R: Una libbra di spinta rappresenta la quantità di spinta necessaria per mantenere un oggetto di una libbra in movimento contro la forza di gravità sulla Terra.
