ধাক্কা

ধাক্কা হ'ল নিউটনের তৃতীয় সূত্র দ্বারা পরিমাণগতভাবে বর্ণিত একটি প্রতিক্রিয়া বল। যখন কোনও সিস্টেম কোনও ভর এর উপর কোনও অভিমুখে ত্বরণ সৃষ্টি করে তখন ঐ ত্বরণ সম্পন্ন ভর ঐ সিস্টেমের উপর সমান মান সম্পন্ন বিপরীতমুখী বল সৃষ্টি করে। কোনও পৃষ্ঠে লম্ব দিক বরাবর বা সাধারণ পৃষ্ঠ বরাবর যে বল ক্রিয়া করে সেটিকেই বলা হয় ধাক্কা। তাই বল এবং ধাক্কা আন্তর্জাতিক একক পদ্ধতি (এসআই) তে নিউটন (প্রতীক: N) একক ব্যবহার করে পরিমাপ করা হয়। ১ কিলোগ্রাম ভরের কোনও বস্তুতে ১ মিটার প্রতি বর্গ সেকেন্ড হারে ত্বরণ সৃষ্টি করতে যে বল প্রয়োগ করতে হয় তাকে এক নিউটন বলা হয়। মেকানিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং (যান্ত্রিক প্রকৌশল) এ মূল লোড (বোঝা) এর (যেমন সমান্তরাল হেলিক্যাল গিয়ার বা পেঁচালো গিয়ার) উপর প্রযুক্ত সমকোণীয় বলকে ধাক্কা হিসাবে উল্লেখ করা হয়।

একটি প্র্যাট এবং হুইটনি এফ ১০০ জেট ইঞ্জিন পরীক্ষা করা হচ্ছে। এই ইঞ্জিনটি গ্যাসের জেট তৈরি করে ধাক্কা সৃষ্টি করতে পারে। এর উদ্দেশ্য হ'ল তা দিয়ে জেট বিমান চালানো।

উদাহরণ

এইরোফয়েল এর প্রস্থচ্ছেদে প্রযুক্ত বল

একটি স্থির-ডানার উড়োজাহাজ-এ যখন বিমানের বিপরী দিকে বায়ুর চাপ থাকে তখন সামনের দিকে ধাক্কা উৎপন্ন হয়। এই ব্যাপারটি বহু উপায়েই করা হয়ে থাকে যেমন, প্রপেলার এর ঘূর্ণনন ব্লেড অথবা আবর্তনকারী পাখা দিয়ে জেট ইঞ্জিন এর পেছন থেকে বাতাস বের করে দিয়ে অথবা রকেট ইঞ্জিন থেকে গরম গ্যাস নির্গত করে। সামনের ধাক্কা বায়ু প্রবাহের ভর এবং বায়ু প্রবাহের গতি বেগ এর পার্থক্যের গুণফলের সমানুপাতিক হয়। বিপরীত ধাক্কা উৎপাদন করা যায় পরিবর্তনশীল-পিচ প্রপেলার ব্লেডগুলির পিচকে উল্টো দিকে চালিয়ে তার সহায়তায় অথবা জেট ইঞ্জিনের থ্রাস্ট রিভার্সার ব্যবহার করে। রোটারি ডানার বিমান এবং থ্রাস্ট ভেক্টরিং ভি / এসটিএল বিমানের ওজনকে সহায়তা করার জন্য ইঞ্জিন থ্রাস্ট ব্যবহার করা হয় এবং সেই ধাক্কার ভেক্টর যোগফল পেছন থেকে সামনের গতি নিয়ন্ত্রণ করে।

মোটরবোট ধাক্কা উৎপাদন করে (বা বিপরীত থ্রাস্ট) যখন প্রপেলারগুলিকে জলের পিছনে (বা সামনে) ত্বরান্বিত করা হয়। প্রপেলারের মাধ্যমে জল প্রবাহের বিপরীত অভিমুখে ভরবেগ এর সমষ্টি হয় কার্যকরী ধাক্কা। তারই জোরে বোট সামনে এগিয়ে যেতে পারে।

রকেট এ রকেট ইঞ্জিনের অগ্রভাগের দহন কক্ষ থেকে নির্গত নিষ্কাশন গ্যাস এর ভরবেগের পরিবর্তন সময়-হারের সাথে ত্বরান্বিত হয়। এতে একই মাত্রায় বিপরীত দিকে ধাক্কা বল সৃষ্টি হয় এবং তাতেই রকেটের অগ্রগমন ঘটে। এটিই রকেটের নিষ্কাশন বেগ যা রকেটের ভরকে সময়-হারে বহিষ্কার করে বা গাণিতিক ভাষায়:

$\mathbf {T} =\mathbf {v} {\frac {\mathrm {d} m}{\mathrm {d} t}}$

যেখানে T হ'ল উৎপাদিত ধাক্কা (বল),${\frac {\mathrm {d} m}{\mathrm {d} t}}$ হল সময়ের সাপেক্ষে ভরের পরিবর্তনের হার (নিঃশেষিত ভরের প্রবাহের হার) এবং v হ'ল রকেটের সাপেক্ষে নির্গত গ্যাসের গতি।

রকেটের উল্লম্ব উৎক্ষেপণের জন্য লিফ্টঅফ অবস্থানে প্রাথমিক ধাক্কা অবশ্যই তার ওজনের চেয়ে বেশি হওয়া উচিত।

তিনটি স্পেস শাটল এর মধ্যে মূল ইঞ্জিনটি ১.৮ মেগানিউটন ধাক্কা উৎপাদন করতে পারে এবং স্পেস শাটল দুটির প্রতিটি সলিড রকেট বুস্টার ১৪.৭ মেN (৩৩,০০,০০০ পা-বল) এবং একত্রে ২৯.৪ MN ধাক্কা উৎপাদন করতে পারে।

অপরদিকে সিম্পলিফায়েড এইড ফর ইভা রেসকিউ (এসএএফইআর) এ ২৪ টি ধাক্কা উৎপাদক রয়েছে যার প্রতিটি ধাক্কা উৎপাদন করে ৩.৫৬ N (০.৮০ পা-বল)।

এয়ার-ব্রিথিং বিভাগে রেডিও-কনট্রোল্ড এয়ারক্র্যাফ্ট উদ্ভাবিত এএমটি-ইউএসএ এটি-১৮০ (AMT-USA AT-180) জেট ইঞ্জিনটি ধাক্কা উৎপাদন করে ৯০ N (২০ পাউন্ড-ফোর্স) জিই৯০ - ১১৪বি ইঞ্জিনটি বোয়িং ৭৭৭ - ৩০০ইআর এর সাথে লাগানো হয়েছে। এটি গিনেস বুক অফ ওয়ার্ল্ড রেকর্ডস দ্বারা "বিশ্বের সবচেয়ে শক্তিশালী বাণিজ্যিক জেট ইঞ্জিন" হিসাবে স্বীকৃত। এতে ধাক্কা সৃষ্টি হয় ৫৬৯ kN (১২৭,৯০০ lbf)।

ধারণা

ধাক্কা থেকে ক্ষমতা

ধাক্কা উৎপন্ন করতে প্রয়োজনীয় শক্তি এবং ধাক্কার বল অরৈখিক উপায়ে সম্পর্কিত হতে পারে। সাধারণভাবে $\mathbf {P} ^{2}\propto \mathbf {T} ^{3}$। এখানে আনুপাতিকতা ধ্রুবক পরিবর্তিত হয় এবং সমাধান সূত্র:

${\frac {\mathrm {d} m}{\mathrm {d} t}}=\rho A{v}$

$\mathbf {T} ={\frac {\mathrm {d} m}{\mathrm {d} t}}{v},\mathbf {P} ={\frac {1}{2}}{\frac {\mathrm {d} m}{\mathrm {d} t}}{v}^{2}$

$\mathbf {T} =\rho A{v}^{2},\mathbf {P} ={\frac {1}{2}}\rho A{v}^{3}$

$\mathbf {P} ^{2}={\frac {\mathbf {T} ^{3}}{4\rho A}}$

লক্ষ্য করা যেতে পারে এই গণনাগুলি কেবল তখনই বৈধ হবে যখন আগত বায়ু স্থির অবস্থা থেকে ত্বরণ লাভ করে - যেমন যখন বাতাসে ভেসে থাকবে।

আনুপাতিকতা ধ্রুবকের বিপরীতে নিখুঁত ধাক্কার "দক্ষতা" হবে চালিত তরলের প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্র ($A$) এবং তরলের ঘনত্বের ($\rho$) সমানুপাতিক। এর থেকে এটাই ব্যাখ্যা সহ বুঝতে সুবিধা হয় যে জলের মধ্যে চলাচল কেন সহজতর এবং কেন জলযানের চেয়ে বিমানে অনেক বড় প্রপেলারের প্রয়োজন হয়।

ধাক্কা থেকে পরিচালনসাধ্য ক্ষমতা

একটি খুব সাধারণ প্রশ্ন হ'ল কীভাবে একটি জেট ইঞ্জিনের ধাক্কা হারকে পিস্টন ইঞ্জিনের ক্ষমতার হারের সাথে তুলনা করা যায়। এই পরিমাণ সমতুল্য নয় বলে এদের তুলনা করা কঠিন। পিস্টন ইঞ্জিন বিমানকে নিজেই চালিত করে না (প্রপেলার এটি করে)। তাই পিস্টন ইঞ্জিন সাধারণত প্রপেলারকে কতটা ক্ষমতা সরবরাহ করে তার দ্বারা নির্ধারিত হয়। তাপমাত্রা এবং বায়ুচাপের পরিবর্তন বাদে এই পরিমাণটি মূলত নির্গমণ (থ্রোটল) সেটিংয়ের উপর নির্ভর করে।

জেট ইঞ্জিনের কোনও প্রপেলার থাকে না। সুতরাং কোনও জেট ইঞ্জিনের পরিচালনসাধ্য ক্ষমতা নির্ধারিত হয় নিম্নলিখিতভাবে তার ধাক্কা দ্বারা। ক্ষমতা হ'ল সেই বল (F) যা কোনও কিছুকে একটি দূরত্বে (d) স্থানান্তরিত করতে যে সময় (t) লাগে:

$\mathbf {P} =\mathbf {F} {\frac {d}{t}}$

রকেট বা বিমানটি যদি একটি নির্দিষ্ট গতিতে চলমান থাকে তবে সময়ের সাথে অতিক্রান্ত দূরত্বকে ভাগ করে প্রাপ্ত গতি হবে তার ক্ষমতা যা তার ধাক্কা বারের সংখ্যা:

$\mathbf {P} =\mathbf {T} {v}$

এই সূত্রটি খুব বিস্ময়কর ঠেকলেও এটিই ঠিক: এটিই কোনও জেট ইঞ্জিন এর বৃদ্ধিপ্রাপ্ত গতির পরিচালনসাধ্য ক্ষমতা (বা উপলব্ধ ক্ষমতা )। যদি গতি শূন্য হয় তবে পরিচালনসাধ্য ক্ষমতা শূন্য হবে। যদি কোনও জেট বিমান পুরো নির্গমণ অবস্থায় কোনও স্থির টেস্ট স্ট্যান্ডের সাথে সংযুক্ত থাকে তবে জেট ইঞ্জিন কোনও পরিচালনসাধ্য ক্ষমতা সৃষ্টি করতে না পারলেও ধাক্কা অনবরত উৎপাদিত হবে। পিস্টন ইঞ্জিন–প্রোপেলার সমন্বয়েরও একই সূত্রে পরিচালনসাধ্য ক্ষমতা রয়েছে এবং তা শূন্য গতিতেও শূন্য হবে। তবে সেটি হবে অবশ্যই ইঞ্জিন–প্রোপেলার সেটের। বিমানটি সচল থাক বা না থাক ইঞ্জিন একাকী তার নির্ধারিত ক্ষমতা নির্দিষ্ট হারে উৎপাদন করে চলবে।

এখন কল্পনা করা যাক শক্ত শৃঙ্খলটি ভেঙ্গে গেল এবং জেট ও পিস্টন বিমান গতিশীল হল। কম গতিতে:

পিস্টন ইঞ্জিনে নির্দিষ্ট ১০০% ক্ষমতা থাকবে এবং গতির সাথে প্রপেলারের ধাক্কা পরিবর্তিত হবে
জেট ইঞ্জিনে নির্দিষ্ট ১০০% ধাক্কা থাকবে এবং গতির সাথে ইঞ্জিনের ক্ষমতা পরিবর্তিত হবে