Geri it ki ileri gidesin

Bir roket, kütleyi geriye fırlatarak hareket eder. Bütün numara bundan ibarettir. Roketin dışarı attığı her şeye (gerçek bir rokette sıcak gaz, şişe roketinde su jeti) egzoz denir. Roket egzozu geriye doğru ittiğinde, egzoz da roketi ileri doğru iter.

Bu, Newton’un üçüncü yasasıdır: A nesnesi B nesnesini ittiğinde, B nesnesi de A nesnesini eşit büyüklükte ve zıt yönde bir kuvvetle geri iter. Bu iki kuvvet bir çifttir. Farklı nesneler üzerinde etkili oldukları için birbirlerini yok etmezler. Egzoza uygulanan itme, egzozun geriye doğru hızlanmasını sağlar; rokete uygulanan itme ise roketin ileri doğru hızlanmasını sağlar.

Aynı fikir momentum ile de yazılabilir; momentum, kütle ile hızın çarpımına eşittir (p = m v). Sisteme dışarıdan hiçbir şey itme uygulamıyorsa toplam momentumu değişemez. Bir roket ve egzozu durgun hâlde başlar; bu yüzden toplam momentumları sıfırdan başlar ve sıfır olarak kalır:

m_rocket × v_rocket + m_exhaust × v_exhaust = 0, bu nedenle m_rocket × v_rocket = −m_exhaust × v_exhaust

Eksi işareti, iki hızın zıt yönleri gösterdiğini söyler.

Hiç roket olmayan bir düşünce deneyi: Çok kaygan buzun üzerinde duran 60 kg kütleli bir patenci, 3 kg kütleli bir topu ileriye doğru 10 m/s hızla fırlatıyor. Top 3 × 10 = 30 kg·m/s momentum kazanır; bu nedenle patenci geriye doğru aynı miktarda momentum kazanmalıdır: v = 30 ÷ 60 = 0,5 m/s hızla diğer yöne gider. Roket, çok küçük bir topu tekrar tekrar ve son derece hızlı fırlatan bu patenci gibidir.

Roket neye karşı itiyor? Havaya değil, yere de değil. Beraberinde taşıdığı kendi egzozuna karşı itiyor. Bu yüzden roket, itebileceği başka hiçbir şeyin olmadığı boşlukta da çalışır. Hatta orada biraz daha iyi çalışır; bunu Dünya 4'te göreceksin.

Bu, bir zamanlar bazı insanlar için şaşırtıcıydı. 1920'de bir gazete başyazısı, roketin uzayda çalışabileceğinden şüphe etmişti; çünkü roketin “karşı itebileceği hiçbir şey” olmayacağını düşünüyordu. Aynı gazete, Apollo 11 Ay'a doğru yol alırken, Temmuz 1969'da bir düzeltme yayımladı.