吸管火箭
2015-08-13
“3—2—1—点火!发射!”随着指挥官的口令,一艘火箭正喷出耀眼的火柱,昂扬起飞,大地震颤,空气中全是机器的轰鸣声。其实,无论是小型火箭——导弹,还是火箭中的大哥大——运载火箭,它们起飞的原理都基本相同,都是运用了反作用力。利用反作用力,我们在家里也能发射火箭!
在围观火箭发射的过程中,为什么会感到大地在颤抖呢?这是因为火箭上升的力量是大地给予的,如果大地不够坚硬,是发射不了火箭的。因此,所有的火箭发射基地的地基都要格外坚固。那么,我们该用什么来模拟火箭发射的基地呢?
我们先找一个空的饮料瓶,它将为你的火箭提供充足的起飞动力。将饮料瓶的瓶盖取下来,钻一个孔,准备一粗、一细两根长度相近的吸管,再将细吸管插入孔内,钻入瓶中一部分(如图1)。然后用彩泥将吸管与孔之间的空隙进行密封,当挤压饮料瓶时,所有的气体都只能通过细吸管向外喷。接着将粗的吸管套在细的吸管之上(如图2)。最后用彩泥将粗吸管上面的开口封死。这样,一个吸管火箭就做好了(如图3)。
所有的工作都做好之后,就可以和小伙伴们比一比,看看谁的火箭飞得更高、更远。
告诉大家小窍门
为了让火箭飞得更高和更远,有的人可能会选用更大的饮料瓶,但其实是适得其反的。换了大瓶子,成绩反而不如之前小瓶子好了。这是为什么呢?
其实气管火箭之所以能够发射出去,是因为瓶子挤压,使得瓶内压力升高,多余的气体被挤压出来,顺着细吸管进入粗吸管——也就是吸管火箭的内部,吸管火箭和细吸管之间有空隙,气体可以从空隙中流出,但如果瓶内气体喷出的速度很快,力量很大,空隙不足以将所有的气体流出,此时多余的气体就会撑开吸管火箭头部的彩泥和细吸管之间的空间,让吸管火箭依靠惯性发射出去。
明白这个道理,我们就知道饮料瓶的空间只要比吸管火箭大,就足够让吸管火箭发射出去了。在这个基础上,如果气体喷出的速度越快,力量越强,那么吸管火箭得到的发射力量就越大,发射的距离就越远,高度就会越高了。所以,选用更容易变形的小饮料瓶,反而更容易获得佳绩。
吸管火箭的原理
吸管火箭的发射原理和运载火箭的发射原理一样,都利用了牛顿第三定律(Newton's third law)。定律表明:当两个物体互相作用时,彼此施加于对方的力,其大小相等、方向相反。所以,当运载火箭起飞的时候,在附近观看的人们才会有地动山摇的感觉,这巨大的震动来自于火箭施加于地面的作用力,而地面对于火箭的反作用力则让火箭飞出了地球。那么,你现在是否可以解释我们吸管火箭能够发射出去的原理了呢?