De Derde Bewegingswet van Newton, ook bekend als de actie-reactiewet, speelt een cruciale rol bij het begrijpen van hoe raketten werken en zichzelf door de ruimte voortstuwen. De wet stelt dat er voor elke actie een gelijke en tegengestelde reactie is. In de context van raketten manifesteert dit principe zich op de volgende manier:

1. Actie (raketuitlaat): Terwijl de raketmotor ontsteekt, stoot hij hogesnelheidsgassen of drijfgas uit zijn mondstuk. Volgens de derde wet van Newton creëert deze uitstoot van massa een actiekracht in de tegenovergestelde richting. Deze kracht is de stuwkracht die de raket voortstuwt.

2. Reactie (raketbeweging): De uitdrijving van drijfgas genereert een gelijke en tegengestelde reactiekracht op de raket zelf. Deze reactiekracht werkt in de richting tegengesteld aan de uitlaatgassen en duwt de raket naar voren. De grootte van deze reactiekracht hangt af van de massa van het uitgeworpen drijfgas en de snelheid waarmee het wordt uitgestoten.

In wezen genereert de motor van de raket stuwkracht door tegen het uitgestoten drijfgas te duwen. De kracht die door de motor op het voortstuwingsmiddel wordt uitgeoefend, resulteert in een gelijke kracht die in de tegenovergestelde richting op de raket inwerkt, waardoor deze voorwaarts accelereert. Dit actie-reactiemechanisme zorgt ervoor dat raketten de zwaartekracht kunnen overwinnen en ruimtevluchten kunnen maken.

De vergelijking voor het berekenen van de stuwkracht geproduceerd door een raket wordt gegeven door:

$$Stuwkracht =\dot{m} V_{uitlaat}$$

Waar:

- Stuwkracht is de kracht die op de raket inwerkt in Newton (N)

- $\dot{m}$ is de massastroomsnelheid van het drijfgas in kilogram per seconde (kg/s)

- $V_{exhaust}$ is de snelheid van de uitlaatgassen ten opzichte van de raket in meter per seconde (m/s)

Door het massadebiet van het voortstuwingsmiddel of de uitlaatsnelheid, of beide, te vergroten, kan de door de raket geproduceerde stuwkracht worden vergroot. Dit principe ligt ten grondslag aan de verschillende voortstuwingstechnieken die worden gebruikt in raketmotoren, zoals raketten met vaste brandstof, raketten met vloeibare brandstof en ionenstuwraketten.

De derde wet van Newton verklaart ook waarom raketten beter presteren in het vacuüm van de ruimte vergeleken met de atmosfeer van de aarde. Bij afwezigheid van luchtweerstand en zwaartekracht wordt de reactiekracht die wordt gegenereerd door het uitgestoten drijfgas effectiever omgezet in voorwaartse beweging, wat resulteert in een grotere acceleratie en een lager brandstofverbruik.

Samenvattend vormt de derde bewegingswet van Newton de fundamentele basis om te begrijpen hoe raketten stuwkracht genereren en ruimtevaart tot stand brengen. Het benadrukt de wisselwerking tussen de werking van het uitstoten van drijfgas en de reactiekracht die de raket voortstuwt, waardoor menselijke verkenningen en wetenschappelijke missies buiten de atmosfeer van de aarde mogelijk worden.