Autor:
Charles Brown
Data Utworzenia:
10 Luty 2021
Data Aktualizacji:
14 Móc 2024
Zawartość
Rakiety ilustrują trzecie prawo Newtona: „Każde działanie ma równoważną i przeciwną reakcję”. Uważa się, że pierwsza rakieta to drewniany gołąb o napędzie parowym, wynaleziony przez architektów z Tarent w IV wieku pne. Chińczycy zastąpili parę rurami prochowymi, aw rakietach konstruowanych przez Konstanina Ciołkowskiego i Roberta Goddarda paliwo ciekłe. W tym artykule nauczysz się pięciu sposobów budowy własnej rakiety, od najprostszej do najbardziej złożonej. Na końcu artykułu znajdziesz dodatkową sekcję, która wyjaśnia niektóre zasady, którymi kieruje się konstrukcja tych rakiet.
Kroki
Metoda 1 z 5: Rakieta pęcherzowa
Przywiąż koniec nici do szycia lub nici wędkarskiej do wspornika. Możliwe wsporniki obejmują oparcia krzeseł i klamki do drzwi.
Przełóż nić przez słomkę. Te przedmioty będą działać jako system sterowania, który będzie kierował ścieżką rakiety.- Miniaturowe zestawy rakiet zwykle mają słomkę przymocowaną do korpusu rakiety. Ta słoma przechodzi przez metalowy kołek na wyrzutni, aby utrzymać rakietę prosto.
Przywiąż drugi koniec nici do innego wspornika. Rozciągnij go dobrze przed zawiązaniem.
Nadmuchaj pęcherz i przytrzymaj końcówkę pęcherza, aby zapobiec wyciekowi powietrza. Możesz użyć palców, spinacza do papieru lub spinacza do bielizny.
Przyklej pęcherz do słomy.
Wypuść powietrze z pęcherza, a rakieta przemieści się od końca do końca linki.- Możesz eksperymentować z różnymi typami pęcherza i słomy, aby przeanalizować sposób podróży rakiety. Możesz także zmienić kąt linii, aby zobaczyć, jak wpływa na przebytą odległość.
- Można stworzyć łódkę w podobny sposób: Przetnij karton mleka na pół. Wywierć otwór w podstawie i przeprowadź przez niego końcówkę pęcherza. Napełnij pęcherz i umieść łódź w wannie przed wypuszczeniem powietrza, aby się poruszało.
Metoda 2 z 5: Rukola słomiana
Wytnij prostokątny pasek papieru. Powinien być trzykrotnie dłuższy niż szerokość: sugerowane wymiary to 12 cm na 4 cm.
Owinąć pasek ciasno wokół ołówka lub szpilki. Umieść go blisko czubka ołówka, ponieważ jego część powinna znajdować się poza krawędzią.
- Użyj ołówka lub szpilki, która jest trochę grubsza niż słomka, ale niewiele.
Przyklej koniec paska, aby nie spadł. Umieść taśmę na długości.
Złóż resztki, aby utworzyć końcówkę lub stożek. Przyklej dzióbek, aby zachował swój kształt.
Usuń ołówek lub szpilkę.
Sprawdź, czy nie ma wycieku powietrza na czubku rakiety. Spróbuj usłyszeć odgłosy powietrza dochodzące z boku lub z czubka rakiety, obserwując skrzyżowanie, aby sprawdzić, czy nie ma ruchu spowodowanego uderzeniem. Zablokuj wycieki i przetestuj ponownie, aż ich nie będzie.
Dodaj skrzydła do otwartej części rakiety. Ponieważ ten model jest wąski, łatwiejsze może być dodawanie skrzydeł parami zamiast układania ich pojedynczo.
Włóż słomkę do otwartej strony rakiety. Upewnij się, że wystaje poza rakietę, abyś mógł ją złapać palcami.
Przedmuchaj mocno przez słomę. Rakieta poleci, napędzana twoim oddechem.
- Zawsze kieruj rakietę w górę i nigdy nie celuj w nikogo.
- Zmieniaj tryb konstrukcji rakiety, aby zobaczyć, jak wpływa na jej lot. Możesz także zmieniać intensywność oddechu, aby ocenić, jak zmienia ona przebytą odległość.
- Zabawka podobna do tej rakiety składa się z kija z plastikowym stożkiem na jednym końcu i plastikowego spadochronu na drugim. Spadochron należy założyć na pręt, który należy włożyć do tekturowej tuby. Po dmuchnięciu tuby stożek powinien wystrzelić pręt, który po osiągnięciu maksymalnej wysokości opadnie otwierając spadochron.
Metoda 3 z 5: Rakieta kontenerowa ze zdjęciami
Wybierz żądaną długość rakiety. Dobra miara to 15 cm, ale w razie potrzeby można zamontować większą lub mniejszą rakietę.
- Dobra średnica to 4 cm, ale o tym pomiarze decyduje średnica komory spalania rakiety.
Zdobądź pojemnik na rolkę fotograficzną jako komorę spalania. Szukaj kontenerów u programistów fotograficznych i studiów fotograficznych, które nadal kręcą na kliszy.
- Poszukaj pojemnika, którego pokrywa ma wewnętrzny, a nie zewnętrzny zamek.
- Jeśli nie możesz znaleźć pojemnika, możesz użyć pustej butelki po lekarstwach z zatrzaskowym wieczkiem. Jeśli nie znajdziesz jednego z nich, wytnij korek, który będzie pasował do otworu butelki.
Złóż rakietę. Najłatwiej to zrobić, owinąć wokół pojemnika paskiem papieru, tak jak to zrobiłeś ołówkiem podczas robienia rakiety ze słomy. Ponieważ kontener rolkowy wystrzeli rakietę, sklej koniec papieru przed całkowitym zwinięciem.
- Pamiętaj, aby podczas mocowania konstrukcji rakiety skierować wylot kontenera na zewnątrz. Pysk posłuży jako ustnik rakiety.
- Zamiast wysuwać czubek rakiety z pojemnika, tworząc stożek, można utworzyć oddzielną dyszę, wycinając krążek papieru, wycinając jego środkową krawędź i składając go jak stożek. Następnie przymocuj stożek taśmą lub klejem.
- Dodaj skrzydła. Ponieważ ta rakieta jest szersza niż papierowy model, przyciąć i zamocować skrzydła indywidualnie. Możesz także wybrać trzy skrzydła zamiast czterech.
Zdecyduj, gdzie chcesz wystrzelić rakietę. Zaleca się otwartą lokalizację, ponieważ rakieta może osiągnąć znaczną wysokość po wystrzeleniu.
Wypełnij 1/3 pojemnika wodą. Jeśli źródło wody nie znajduje się blisko wyrzutni, załaduj rakietę do góry nogami lub weź wodę do butelki, aby napełnić pojemnik na miejscu startu.
Tabletkę musującą przełamać na pół i wrzucić na pół do wody.
Zakryj pojemnik i obróć rakietę po prawej stronie na platformie startowej.
Pozostań w bezpiecznej odległości. Gdy tabletka się rozpuszcza, uwalnia dwutlenek węgla. Ciśnienie będzie rosło, aż pokrywa pojemnika eksploduje, odpalając rakietę.
- Zamiast wody możesz napełnić połowę pojemnika octem. Zamiast tabletki musującej można użyć łyżeczki (lub 5 gramów) sody oczyszczonej. Ocet, kwas (kwas octowy), reaguje z wodorowęglanem sodu, zasadą, tworząc wodę i dwutlenek węgla. Te produkty są bardziej lotne niż woda i tabletki musujące, więc oddal się od rukoli szybciej - i uważaj, aby nie przesadzić ze składnikami, ponieważ możesz wysadzić pojemnik.
Metoda 4 z 5: Rakieta zapałek
Wytnij mały trójkąt z folii aluminiowej. Trójkąt musi być równoramienny, z około 2,5 cm u podstawy i 5 cm od środka podstawy do wierzchołka.
Weź zapałkę.
Ustaw wykałaczkę na szpilce. Ustaw je tak, aby czubek szpilki dotykał najgrubszej części główki wykałaczki.
Owiń aluminiowy trójkąt wokół główki wykałaczki, zaczynając od górnego końca. Zwiń go mocno, ale uważaj, aby nie przesunąć kołka. Po zakończeniu trójkąt powinien wystawać około 6 mm poza głowę.
Użyj paznokci, aby docisnąć folię do główki zapałki. Spowoduje to zbliżenie osłony do główki i lepsze zdefiniowanie kanału utworzonego przez kołek.
Ostrożnie wyjmij szpilkę z wnętrza aluminium. Uważaj, aby nie podrzeć papieru.
Złóż spinacz do papieru, aby stał się wyrzutnią.
- Złóż zewnętrzną fałdę pod kątem 60º. Będzie to podstawa wyrzutni.
- Złóż wewnętrzną zakładkę w górę iw dół, aby utworzyć otwarty trójkąt. W tym miejscu będziesz wspierać głowę meczu.
Umieść wyrzutnię w miejscu, w którym chcesz wystrzelić rakietę. Zaleca się wybranie miejsca na zewnątrz, ponieważ ta rakieta może podróżować na znaczne odległości. Unikaj bardzo suchych miejsc, ponieważ kij może spowodować pożar.
- Oczyść teren wokół rakiety przed jej wystrzeleniem.
Umieść rakietę na platformie startowej, końcówką do góry. Powinien spoczywać pod kątem 60º. Jeśli kąt jest mniejszy, wyreguluj zagięcie spinacza.
Wystrzel rakietę. Zapal zapałkę i umieść jej płomień pod główką zapałki owiniętą folią aluminiową. Rakieta musi zostać wystrzelona, gdy jest zapalona.
- Miej pod ręką wiadro wody, aby całkowicie zgasić rakiety.
- Jeśli spadnie na ciebie rakieta, przestań się poruszać, rzuć się na ziemię i tarzaj, aż ogień zostanie ugaszony.
Metoda 5 z 5: Wodna rakieta
Przygotuj dwulitrową butelkę PET, która posłuży jako komora ciśnieniowa rakiety. Ponieważ ta rakieta jest tworzona z butelki, jest znana w niektórych miejscach jako rakieta butelkowa. Istnieje fajerwerk o podobnej nazwie, ale w kilku miejscach jest zabroniony. Rakieta opisana poniżej nie jest nielegalna.
- Usuń etykietę z opakowania odcinając ją w miejscu, gdzie nie jest przyklejona. Uważaj, aby nie zeskrobać ani nie przekłuć butelki, aby jej nie osłabić.
- Wzmocnij butelkę mocną taśmą klejącą. Obecne butelki mogą wytrzymać ciśnienie do 7 funtów na centymetr kwadratowy (lub 689,48 kilopaskali), ale powtarzane rzuty zmniejszają ciśnienie utrzymywane bez pęknięcia butelki. Przyklej kilka pętelek taśmy wokół środka butelki i do połowy jej końców.
- Zaznacz punkty, w których chcesz zamocować skrzydła za pomocą markera. Jeśli planujesz użyć czterech skrzydeł, narysuj linie oddzielone o 90º. Jeśli chcesz użyć pięciu skrzydeł, narysuj linie oddzielone o 120º. Owiń pasek papieru wokół butelki i zrób znaki przed przeniesieniem ich do samej butelki.
Zbuduj skrzydła. Ponieważ plastikowa rakieta jest stosunkowo trwała, bez względu na to, jak jest wzmocniona, będziesz potrzebować wytrzymałych skrzydeł. Twardy karton może trochę wytrzymać, ale lepszym rozwiązaniem jest plastik użyty w teczkach i segregatorach.
- Najpierw musisz narysować skrzydła i stworzyć wycięty model. Niezależnie od tego, jak je narysujesz, ułóż formę, którą można złożyć na pół, aby ją wzmocnić i tak, aby dotykała przynajmniej miejsca, w którym butelka zwęża się.
- Wytnij model i użyj go jako prowadnicy do cięcia materiału skrzydła.
- Złóż skrzydła i przymocuj je taśmą do korpusu rakiety.
- W zależności od konstrukcji wyrzutni lepiej nie tworzyć skrzydeł, które wychodzą poza wylot butelki / ustnika rakiety.
Utwórz końcówkę rakiety i sekcję ciężarków. Będziesz potrzebować do tego drugiej dwulitrowej butelki dla zwierząt.
- Wytnij podstawę butelki.
- Umieść ciężarek na górnej części pokrojonej butelki. Użyj kawałka modeliny lub kulki gumek. Umieścić dolną część wewnątrz górnej części, podstawą skierowaną w stronę wylotu butelki. Przyklej je na miejscu i włóż do podstawy butelki, która służy jako komora ciśnieniowa.
- Dziób może być wykonany z wszystkiego. Możesz używać od zakrętki do butelki z PVC lub plastikowej rurki. Po wybraniu tego, co chcesz, przymocuj na stałe do górnej części wyciętej butelki.
Sprawdź równowagę rakiety, opierając ją na palcu wskazującym. Musi balansować nad komorą ciśnieniową (podstawą pierwszej butelki). W przeciwnym razie zdejmij sekcję z ciężarka i wyreguluj ją.
- Po zlokalizowaniu środka masy zważ rakietę. Powinien ważyć około 200 g i 240 g.
Utwórz wyrzutnię / stoper. Istnieje kilka urządzeń, które można wykorzystać do wystrzelenia rakiety wodnej. Najprostszy to zawór i korek, które mieszczą się w otworze komory ciśnieniowej.
- Znajdź korek, który idealnie pasuje do wylotu butelki. Być może trzeba go trochę przyciąć.
- Zdobądź system zaworowy, taki jak stosowany w oponach samochodowych i rowerowych. Zmierz jego średnicę.
- Wywiercić otwór w środku korka wiertłem o tej samej średnicy co zawór.
- Oczyść trzpień zaworu i umieść kawałek taśmy na zębatej części i otworze.
- Wkręcić zawór w otwór korka i uszczelnić go silikonowym lub uretanowym uszczelniaczem. Pozostawić uszczelkę do całkowitego wyschnięcia przed usunięciem taśmy.
- Przetestuj zawór, aby upewnić się, że powietrze przepływa przez niego swobodnie.
- Przetestuj korek, umieszczając niewielką ilość wody w komorze ciśnieniowej, zakładając korek i ustawiając rakietę pionowo. W przypadku stwierdzenia wycieków należy ponownie uszczelnić zawór i przetestować go. Po upewnieniu się, że nie ma wycieków, wykonaj test ponownie, aby określić ciśnienie wymagane do wyjęcia korka z butelki.
- Aby uzyskać instrukcje, jak zbudować bardziej wyrafinowany system uruchamiania, odwiedź http://www.sciencetoymaker.org/waterRocket/buildWaterRocketLauncher.htm.
Wybierz miejsce startu rakiety. Podobnie jak w przypadku rolki filmu i rakiet zapałkowych, zaleca się otwartą przestrzeń. Ponieważ rakieta wodna jest większa niż inne, będziesz potrzebować jeszcze większego i równiejszego obszaru.
- Podniesiona powierzchnia, na przykład stół piknikowy, doskonale sprawdza się w sytuacjach, w których występują małe dzieci.
Wystrzel rakietę.
- Wypełnij wodą od 1/3 do 1/2 komory ciśnieniowej. (Możesz dodać trochę barwnika spożywczego, aby wywołać kolorowe „wyczerpanie” przy uruchomieniu). Możliwe jest również wystrzelenie rakiety bez dodawania wody do komory, ale wymagane ciśnienie może być inne i konieczne będzie ponowne zmierzenie.
- Włożyć wyrzutnię / korek w otwór komory ciśnieniowej.
- Podłącz wąż pompki rowerowej do zaworu spustowego.
- Ustaw rakietę pionowo.
- Pompuj powietrze, aż osiągnie ciśnienie, z jakim korek zostanie wydalony. Może wystąpić niewielkie opóźnienie, zanim zostanie wyrzucony i wystrzelona rakieta.
Części rakiet i ich działanie
1. Użyj paliwa, aby podnieść rakietę i przenieść ją w powietrze. Rakieta leci, kierując strumień spalin w dół przez jeden lub więcej ustników. Silniki rakietowe działają na zasadzie mieszania paliwa ze źródłem tlenu (utleniaczem), co pozwala im pracować w kosmosie i atmosferze ziemskiej.
- Pierwsze rakiety były napędzane paliwami stałymi. Te typy obejmują chińskie fajerwerki i pociski wojenne, a także cienkie rakiety używane przez statki kosmiczne. Większość tych modeli ma w środku otwory, w których paliwo i utleniacze spotykają się i zapalają. Silniki używane w miniaturowych rakietach wykorzystują paliwo stałe w połączeniu z różnymi obciążeniami, aby zwolnić spadochron po wyczerpaniu się paliwa.
- Rakiety wykorzystujące paliwa ciekłe mają oddzielne zbiorniki ciśnieniowe z paliwami takimi jak benzyna lub hydrazyna oraz ciekłym tlenem. Materiały te są pompowane do komory spalania u podstawy rakiety; wydech jest następnie uwalniany przez zwężający się ustnik. Głównymi paliwami napędowymi rakiet kosmicznych były rakiety na paliwo ciekłe wspierane przez zewnętrzny zbiornik paliwa ładowany pod promem podczas startu. Rakiety Saturn V na misji Apollo również były paliwem płynnym.
- Wiele statków używa rakiet do zmiany kierunku w przestrzeni. Te rakiety nazywane są pędnikami manewrowymi. Moduł serwisowy dołączony do modułu dowodzenia statku kosmicznego Apollo i plecaki używane przez astronautów również miał te silniki.
2. Zmniejszyć opór powietrza za pomocą stożkowej dyszy. Powietrze ma masę, a im gęstsze, tym więcej zawiera obiekty, które próbują się poruszać. Rakiety muszą być uproszczone (o wydłużonych i eliptycznych kształtach), aby zminimalizować tarcie występujące podczas lotu w powietrzu, które powoduje, że mają spiczaste dzioby.
- Rakiety przenoszące ładunki (astronauci, satelity lub głowice) zwykle przenoszą je blisko dzioba. Na przykład moduł dowodzenia Apolo został zwężony.
- Stożkowa dysza zawiera również systemy naprowadzania rakiety, aby zapobiec zejściu z kursu. Systemy te mogą obejmować komputery pokładowe, czujniki, radary i radia w celu dostarczania informacji i kontrolowania toru lotu. (Rakiety Goddard korzystają z systemu kontroli żyroskopów).
3. Wyważ rakietę wokół jej środka masy. Ogólna waga rakiety musi być zrównoważona wokół pewnego punktu, który gwarantuje lot bez upadków. Ten punkt można nazwać punktem równowagi, środkiem masy lub środkiem ciężkości.
- Środek masy waha się od rakiety do rakiety, ale generalnie znajduje się gdzieś powyżej komory ciśnieniowej lub paliwowej.
- Podczas gdy ładunek pomaga unieść środek masy ponad komorę ciśnieniową, zbyt duży ładunek spowoduje, że ciężar rakiety skoncentruje się na górze, co utrudni utrzymanie jej skierowanej do góry przed startem. Z tego powodu obwody scalone zostały wbudowane w komputery statków, aby zmniejszyć ich wagę (technologia ta doprowadziła do wykorzystania chipów w kalkulatorach, zegarkach na rękę, komputerach osobistych, a ostatnio w tabletach i smartfonach).
4. Ustabilizuj lot skrzydłami. Skrzydła zapewniają prosty lot rakiety, tworząc opór powietrza przed zmianą kierunku. Niektóre skrzydła są zaprojektowane tak, aby wystawały poza ustnik rakiety i utrzymywały ją w pozycji pionowej przed startem.
- W XIX wieku Brytyjczyk William Hale wymyślił inny sposób wykorzystania skrzydeł do stabilizacji lotu. Stworzył otwory wydechowe obok skrzydeł w kształcie łopatek, które tłoczyły gazy i obracały rakietę, aby nie zboczyła z kursu. Ten proces nazywa się stabilizacją spinu.
Porady
- Jeśli lubisz budować którąś z powyższych rakiet, ale chcesz mieć większe wyzwanie, wybierz się na hobby składania miniaturowych rakiet. Rakiety te są sprzedawane od późnych lat pięćdziesiątych XX wieku w zestawach montażowych i mogą być wystrzeliwane z silnikami czarnoprochowymi do wysokości 500 metrów.
- Jeśli trudno jest wystrzelić rakietę pionowo, zamontuj ją na gąsienicach, aby wystrzelić poziomo (w istocie rakieta pęcherzowa jest rakietą na gąsienicach). Pojemnik na film fotograficzny możesz przyczepić do wózka z zabawkami, a rakietę do deskorolki. Nadal konieczne będzie znalezienie otwartego obszaru z wystarczającą ilością miejsca.
Ostrzeżenia
- Nadzór osoby dorosłej jest zalecany w przypadku rakiet wystrzeliwanych przez coś silniejszego niż ludzki oddech.
- Zawsze noś okulary ochronne podczas wystrzeliwania latających rakiet (każda rakieta inna niż rakieta pęcherzowa). W przypadku większych rakiet, takich jak woda, zaleca się również kask.
- Nigdy nie celuj rakietą w nikogo innego.
Niezbędne materiały
- Gogle (do latających rakiet)
- Hełm (dla dużych rakiet)
Rakieta pęcherzowa:
- Pęcherz moczowy
- Szycie lub żyłka wędkarska (od 3 do 5 m)
- Słoma
- Spinacz do papieru lub spinacz do bielizny
- taśma klejąca
- Miejsca do zawiązania końcówek nici
W przypadku rukoli ze słomy:
- Słoma
- Arkusz tektury
- Nożyce
- Ołówek
- taśma klejąca
W przypadku rakiety z pojemnikiem na filmy fotograficzne:
- Arkusz tektury
- Pojemnik na film fotograficzny 35 mm lub butelka na lekarstwa (z pokrywką wtykową)
- Nożyce
- taśma klejąca
- woda
- Tabletka lub tabletka musująca
- Ocet (zamiast wody)
- Soda oczyszczona (zamiast tabletki)
- Ołówek
- Klej
- Ręczniki papierowe
Rakieta z zapałkami:
- Pudełko na zapałki
- Papier aluminiowy
- Nożyce
- Szczypce (opcjonalnie)
- Kołek
- Spinacz
Do rakiety wodnej:
- Dwie dwulitrowe butelki PET
- Zakreślacz
- Plastikowe teczki
- taśma klejąca
- Korek z tworzywa sztucznego lub korka
- Trzonek zaworu (do dętek opon samochodowych lub rowerowych)
- Wiertarka z wiertłem o rozmiarze trzonka zaworu
- Foka
- Pompka do opon z manometrem
