Rakiety ilustrują trzecią zasadę dynamiki Newtona: „Dla każdej siły działania zawsze będzie siła reakcji o równej wielkości, ale przeciwnej w kierunku”. Pierwsza rakieta mogła być napędzanym parą gołębiem leśnym, wynalezionym przez Archytasa z Tarentu w IV wieku p.n.e. Następnie para utorowała drogę dla wyrzutni prochu chińskiego, a następnie rakiet na paliwo płynne, zaprojektowanych przez Konstanina Cielkowskiego i wdrożonych przez Roberta Goddarda. W tym artykule opisano pięć sposobów na zbudowanie własnej rakiety, od prostych do bardziej złożonych; z dodatkową sekcją na końcu artykułu, która wyjaśnia niektóre zasady, które działają podczas budowania rakiet.
Krok
Metoda 1 z 5: Rakieta balonowa
Krok 1. Przywiąż jeden koniec sznurka lub żyłki do podparcia
Możesz użyć oparcia krzesła lub klamki jako podparcia.
Krok 2. Prześledź linię przez słomę
Nitka i słomka posłużą jako system prowadzący do kontrolowania toru lotu rakiety balonowej.
Modelowe urządzenia rakietowe zwykle używają słomek o podobnej długości, które są przymocowane do korpusu rakiety. Te słomki są przewleczone przez metalowe słupki na wyrzutni, aby podtrzymać rakietę przed startem
Krok 3. Przywiąż drugi koniec do innego wspornika
Upewnij się, że nić/sznurek jest napięty przed związaniem.
Krok 4. Wysadź balon
Ściśnij koniec balonu, aby zapobiec ucieczce powietrza. Możesz użyć palców, spinaczy do papieru lub szpilek do ubrań.
Krok 5. Przyklej balon do słomy taśmą
Krok 6. Usuń powietrze z balonu
Twoja rakieta poleci wzdłuż linii, od jednego końca do drugiego.
- Możesz spróbować zrobić rakiety balonowe z okrągłymi balonami zamiast długich, a także różnymi słomkami o różnej długości, aby dowiedzieć się, jak skuteczne są te słomki w prowadzeniu ścieżki rakiety balonowej. Możesz także zwiększyć kąt lotu rakiety balonowej, aby zobaczyć, jak wpływa to na zasięg rakiety.
- Pokrewnym narzędziem, które możesz również wykonać, jest łódź odrzutowa: przetnij karton mleka na pół. Zrób dziurę w dnie i przełóż balon przez otwór. Napompuj balon, a następnie umieść łódkę w wannie wypełnionej niewielką ilością wody i wydmuchaj powietrze z balonu.
Metoda 2 z 5: Rakieta wystrzelona przez Słomkę
Krok 1. Wytnij kwadrat papieru
Ten kawałek powinien mieć około trzy razy większą szerokość: zalecany rozmiar to 11,43 cm x 3,81 cm.
Krok 2. Owiń ten kawałek ciasno wokół ołówka lub gwoździa
Owiń go na końcach zamiast na środku. Odcięta część powinna zwisać nad końcówką ołówka lub paznokcia.
Upewnij się, że używasz ołówka lub gwoździa, który jest nieco grubszy niż słomka, ale nie za gruby
Krok 3. Przyklej odcięte krawędzie papieru, aby zapobiec ich wypadaniu
Użyj taśmy wzdłuż długości, wzdłuż paska papieru.
Krok 4. Złóż wiszące końce na zewnątrz, aby utworzyć szpic lub stożek
Użyj taśmy na tej części stożka, aby utrzymać kształt.
Krok 5. Wyjmij ołówek lub gwóźdź
Krok 6. Sprawdź, czy nie ma wycieków powietrza
Dmuchnij delikatnie z odsłoniętej części papierowej rakiety. Posłuchaj odgłosu powietrza uciekającego z boków lub końców stożka i poczuj szwy po bokach i na końcach dla przepływu powietrza. Użyj taśmy do uszczelnienia wszelkich wycieków i spróbuj ponownie, aż nie będzie można wykryć żadnych wycieków.
Krok 7. Dodaj płetwę ogonową na odsłoniętej części papierowej rakiety
Ponieważ papierowe rakiety są wąskie, możesz przymocować wykonane oddzielnie płetwy do końców rakiety. Będzie to łatwiejsze niż wykonanie trzech lub czterech różnych płetw bezpośrednio na odsłoniętej części rakiety.
Krok 8. Włóż słomkę do otwartej części rakiety
Upewnij się, że słoma jest wyciągnięta z rakiety na tyle długo, abyś mógł ją chwycić palcami.
Krok 9. Wydychaj mocno przez słomkę
Rakieta wzbije się w powietrze, napędzana siłą twojego oddechu.
- Zawsze kieruj słomę i rakietę w górę, a nie na kogoś, kiedy ją odpalasz.
- Zmieniaj sposób budowy rakiety, aby zobaczyć, jak modyfikacje wpływają na jej lot. Zmieniaj także intensywność oddychania przez słomkę, aby zobaczyć, jak wpływa to na odległość, jaką może przelecieć Twoja rakieta.
- Ta papierowa zabawka przypominająca rakietę składa się z patyka z plastikowym stożkiem przymocowanym do jednego końca i plastikowego spadochronu przymocowanego do drugiego. Spadochron składa się na patyku, który następnie wkłada się do tekturowej rury dmuchawy. Po wydmuchaniu plastikowy stożek złapie powietrze i wystrzeli różdżkę. Gdy osiągnie maksymalną wysokość, drążek opadnie i uruchomi spadochron.
Metoda 3 z 5: Rolka filmu rakietowego
Krok 1. Zdecyduj, jak długo/wysoką rakietę chcesz zbudować
Dobra długość/wysokość rakiety to 15 cm, ale jeśli chcesz, możesz ją wydłużyć lub skrócić.
Dobra średnica to 3,75 cm, ale o rzeczywistej średnicy decyduje średnica komory spalania rakiety
Krok 2. Przygotuj rolkę/rolkę folii
Ten walec będzie komorą spalania Twojej rakiety. Możesz otrzymać rolki filmu ze studiów fotograficznych, które nadal używają filmu.
- Poszukaj rolki folii z osłoną, która wygląda jak korek, która wchodzi do otworu rolki, a nie jest przyklejona na zewnątrz.
- Jeśli nie możesz znaleźć rolki folii, możesz użyć pustej butelki po lekarstwach na receptę z zatrzaskową pokrywką. Jeśli nie możesz go znaleźć, możesz użyć korka, który ładnie wpasuje się w otwór butelki.
Krok 3. Złóż rakietę
Najłatwiejszym sposobem na zrobienie korpusu rakiety jest owinięcie rolki folii paskiem papieru w taki sam sposób, jak owija się ołówek lub gwóźdź podczas robienia rakiety wystrzeliwanej przez słomkę. Ponieważ rolki będą wystrzeliwać rakiety, warto przymocować papier do rolek za pomocą taśmy lub kleju - przed owinięciem ich wokół pojemnika.
- Upewnij się, że wylot rolki lub butelki z tabletkami jest skierowany na zewnątrz podczas mocowania obudowy rakiety. Usta będą służyć jako dysza rakietowa.
- Zamiast odginać końce korpusu rakiety od rolek w stożki, możesz utworzyć oddzielne stożki, wycinając okrąg papieru od krawędzi do środka i składając papier w stożek. Stożki można przymocować taśmą lub klejem.
- Dodaj płetwy. Ponieważ średnica tej rakiety jest grubsza niż rakiety papierowej, którą wystrzeliwujesz ze słomką, przetnij każdą płetwę pojedynczo, aby je przymocować. Upewnij się również, że używasz trzech płetw zamiast czterech.
Krok 4. Określ miejsce startu rakiety
Polecamy miejsce na otwartej, otwartej przestrzeni, ponieważ rakieta może osiągnąć dość dobrą wysokość po wystrzeleniu w to miejsce.
Krok 5. Napełnij wałek wodą do 1/3 pełnej
Jeśli źródło wody nie znajduje się w pobliżu wyrzutni, być może będziesz musiał przenosić rakietę do góry nogami lub nosić wodę osobno i napełnić rolki na wyrzutni.
Krok 6. Przekrój tabletkę musującą na pół, a drugą włóż do wody
Krok 7. Zamknij rolki i obróć rakietę tak, aby była prostopadła do wyrzutni
Krok 8. Odsuń się na bezpieczną odległość
Gdy tabletka zaczyna się rozpuszczać, uwalnia dwutlenek węgla. Ciśnienie będzie się kumulować, aż pęknie i zwolni osłonę rolki, umożliwiając wystrzelenie rakiety.
Oprócz wody możesz napełnić wałek octem do połowy wysokości. Zamiast tabletek musujących możesz użyć 1 łyżeczki (5 g) sody oczyszczonej. Ocet, który jest kwasem (kwas octowy), będzie reagował z sodą oczyszczoną (która jest podstawowym składnikiem), wytwarzając wodę i dwutlenek węgla. Jednak ocet i soda oczyszczona są bardziej lotne niż woda i tabletki musujące, więc będziesz musiał wydostać się z rakiety znacznie szybciej – a użycie zbyt dużej ilości obu chemikaliów może zniszczyć wałki
Metoda 4 z 5: Mecze rakietowe
Krok 1. Wytnij małe trójkąty z folii aluminiowej
Ten trójkąt powinien być równoramienny, o długości około 2,5 cm u podstawy i 5 cm od środka podstawy do wierzchołka trójkąta.
Krok 2. Weź zapałki z paczki
Krok 3. Dopasuj zapałki do prostych szpilek
Umieść zapałkę i zawleczkę tak, aby czubek główki zawleczki dotykał główki zapałki w pozycji nie wyższej niż najgrubsza część główki.
Krok 4. Owiń trójkąt foliowy, zaczynając od górnego punktu, wokół główki zapałki
Owiń go tak ciasno, jak to możliwe, bez naruszania pozycji szpilki. Po zakończeniu opaska powinna wystawać około 6,25 mm poniżej główki zapałki.
Krok 5. Złóż folię wokół główki szpilki za pomocą paznokci kciuka
Spowoduje to dociśnięcie owijarki bliżej głowicy zapałki i utworzenie lepszego kanału pinów pod owijką.
Krok 6. Ostrożnie wyjmij szpilkę z opakowania
Uważaj, aby nie rozerwać folii, gdy to robisz.
Krok 7. Zegnij spinacz do papieru w wyrzutnię
- Zagnij na zewnątrz pod kątem 60 stopni. To utworzy podstawę wyrzutni.
- Wygnij wewnętrzny rowek do góry, a następnie przekręć go tak, aby tworzył otwarty trójkąt. To tam umieścisz zapałki owinięte folią.
Krok 8. Umieść wyrzutnię w miejscu startu
Ponownie, wysoce zalecana jest otwarta lokalizacja na zewnątrz, ponieważ rakiety zapałkowe mogą pokonywać znaczne odległości. Unikaj miejsc, które są bardzo suche, ponieważ rakiety zapałkowe mogą spowodować pożar.
Upewnij się, że obszar wokół ciebie jest bezpieczny przed wystrzeleniem rakiety
Krok 9. Umieść rakietę zapałkową na wyrzutni, z głową skierowaną do góry
Rakieta musi być ustawiona pod kątem co najmniej 60 stopni. Jeśli jest niżej, być może trzeba będzie zgiąć spinacz do papieru, aż osiągnie tę pozycję.
Krok 10. Wystrzel rakietę
Zapal zapałkę tuż pod owiniętą głową. Gdy fosfor w owiniętej główce zapałki zapali się, rakieta zapałki poleci.
- Przygotuj wiadro z wodą, które przyda się do namaczania zużytych zapałek, aby upewnić się, że te zapałki są całkowicie zgaszone.
- Jeśli rakieta zapałkowa wyląduje na tobie, przestań się ruszać, opuść się na ziemię i turlaj się, aż zgasną wszystkie płomienie.
Metoda 5 z 5: Rakieta wodna
Krok 1. Przygotuj pustą 2 litrową butelkę po napojach
Ta butelka posłuży jako komora ciśnieniowa na rakiecie. Ponieważ do produkcji tych rakiet używa się butelek, czasami nazywa się je rakietami butelkowymi. Nie pomyl tego z fajerwerkami, zwanymi również rakietami butelkowymi, które są tak nazwane, ponieważ często są wystrzeliwane z wnętrza butelki. Wystrzeliwanie takich rakiet butelkowych na wielu obszarach jest nielegalne; podczas gdy rakiety wodne są legalne w większości obszarów.
- Usuń etykietę butelki, przecinając ją w miejscu, w którym nie jest przyklejona do butelki. Należy przy tym uważać, aby nie przeciąć ani nie przekłuć powierzchni butelki, ponieważ zarysowania lub nacięcia osłabią butelkę.
- Wzmocnij butelkę, owijając ją taśmą klejącą. Nowe butelki mogą wytrzymać ciśnienie do 100 funtów na cal kwadratowy (689,48 kilopaskali), ale wielokrotne uruchamianie zmniejszy tolerancję ciśnienia, z jaką butelki mogą wytrzymać bez pękania. Możesz owinąć kilka warstw taśmy maskującej wokół środka butelki lub owinąć środek i kontynuować w połowie butelki w kierunku każdego końca. Każde opakowanie musi dwukrotnie okrążyć butelkę.
- Markerem zaznacz miejsca, w których przymocujesz płetwy do korpusu rakiety. Jeśli planujesz użyć czterech płetw, narysuj linie pod kątem 90 stopni. Jeśli planujesz zrobić trzy płetwy, rozciągnij paski od siebie o 120 stopni. Możesz chcieć zakreślić wokół butelki kawałek papieru i najpierw oznaczyć go przed przeniesieniem tych oznaczeń na butelkę.
Krok 2. Zrób płetwy
Ponieważ plastikowy korpus rakiety jest dość mocny, nawet jeśli trzeba go ponownie wzmocnić, twoje płetwy również powinny być trwałe. Możesz użyć twardej tektury, ale lepszym materiałem jest plastik użyty w teczce kieszonkowej lub segregatorze z trzema kółkami.
- Najpierw musisz zaprojektować swoje płetwy i zrobić próbkę papieru jako prowadnicę do cięcia. Jakkolwiek zaprojektujesz swoje płetwy, musisz je wykonać tak, aby prawdziwe płetwy były ponownie złożone (podwojone), aby uzyskać dodatkową siłę i osiągnąć punkt zwężenia butelki.
- Wytnij próbkę i użyj jej jako prowadnicy do cięcia materiału żeber.
- Złóż płetwy na kształt i przymocuj je taśmą do korpusu rakiety.
- W zależności od konstrukcji wyrzutni może nie być konieczne budowanie płetwy przechodzącej przez dyszę rakiety.
Krok 3. Utwórz stożek nosowy i część ładunkową
Do tego będzie potrzebna druga butelka o pojemności 2 litrów.
- Odetnij spód butelki.
- Umieść ładunek na górze pociętej butelki. Ten kawałek może być modelową gliną lub wiązką gumek. Umieść przycięte dno butelki wewnątrz góry, dnem skierowanym w górę butelki. Przyklej go taśmą, a następnie przymocuj zmodyfikowaną butelkę do dna butelki, która działa jak komora ciśnieniowa.
- Stożek na nos może być wykonany z wszystkiego, od 2-litrowej nasadki do butelki, przez rurkę z PVC o dowolnej długości, po prawdziwy stożek z tworzywa sztucznego. Po jego zdefiniowaniu i utworzeniu, stożek ten powinien być na stałe przymocowany do górnej części wyciętej butelki.
Krok 4. Przetestuj równowagę swojej domowej rakiety
Zrównoważ rakietę na palcu wskazującym. Rakieta powinna być wyważona w punkcie nad komorą ciśnieniową (dno pierwszej butelki). Jeśli nie, usuń część ładunku i wyreguluj wagę.
Po znalezieniu środka masy zważ rakietę. Waga powinna mieścić się w zakresie od 200 do 240 gramów
Krok 5. Utwórz launcher/stopper
Istnieje kilka elementów wyposażenia, których możesz użyć do wystrzelenia swojej rakiety wodnej. Najprostszy to zawór i stoper, który można włożyć do ujścia butelki pełniącej funkcję komory ciśnieniowej.
- Poszukaj korka, który pasuje prosto do ujścia butelki. Być może będziesz musiał trochę zeskrobać krawędzie.
- Zdobądź system zaworów powszechnie stosowany w oponach samochodowych lub dętkach rowerowych. Zmierz średnicę.
- Wywierć otwór w środku zaworu o tej samej średnicy co zawór.
- Oczyść trzpień zaworu i nałóż taśmę na gwintowaną część i otwór.
- Włóż zawór przez otwór w korku, a następnie przytrzymaj go silikonową lub uretanową uszczelką. Pozostaw tę substancję do całkowitego wyschnięcia przed usunięciem taśmy.
- Sprawdź zawór, aby upewnić się, że powietrze może przez niego swobodnie przechodzić.
- Przetestuj zatrzymanie, umieszczając niewielką ilość wody w komorze ciśnieniowej rakiety, a następnie ustawiając stoper na miejscu i ustawiając rakietę w pionie. W przypadku wycieku ponownie uszczelnić zawór i ponownie przeprowadzić test. Gdy nie ma przecieków, przetestuj ponownie, aby znaleźć ciśnienie zmuszające powietrze do usunięcia korka z butelki.
- Instrukcje dotyczące tworzenia bardziej zaawansowanego systemu uruchamiania można znaleźć pod adresem
Krok 6. Wybierz miejsce startu rakiety
Podobnie jak w przypadku rakiet i zapalniczek z filmem, wysoce zalecana jest otwarta lokalizacja na zewnątrz. Ponieważ rakiety wodne są większe niż inne rakiety, będziesz potrzebować większej, bardziej płaskiej otwartej przestrzeni niż inne rakiety.
Podniesione powierzchnie, takie jak stoły piknikowe, to dobry pomysł, gdy obecne są małe dzieci
Krok 7. Wystrzel rakietę
- Napełnij komorę ciśnieniową 1/3-1/2 pełną wodą (możesz dodać barwnik spożywczy do wody, aby uzyskać bardziej kolorowe "paliwo" podczas startu rakiety). Rakietę można również wystrzelić bez użycia wody w komorze ciśnieniowej, chociaż docelowe ciśnienie może być inne niż wtedy, gdy w komorze była woda.
- Włóż wyrzutnię/stop do wylotu komory ciśnieniowej.
- Podłącz przewód pompki rowerowej do zaworu spustowego.
- Ustaw rakietę pionowo.
- Pompuj powietrze, aż osiągniesz ciśnienie, które wypchnie zawór. Może minąć trochę czasu, zanim to się stanie i rakieta zostanie wystrzelona.
Części rakiet i sposób ich działania
1. Używanie paliwa do podnoszenia rakiety i przelatywania nią w powietrzu. Rakiety lecą kierując opary paliwa w dół przez jeden lub więcej wydechów, które pchają je w górę (podnoszą) i przesuwają do przodu (przez) w powietrzu. Silniki rakietowe działają poprzez mieszanie rzeczywistego paliwa ze źródłem tlenu (utleniaczem), co umożliwia rakiecie pracę w przestrzeni kosmicznej innej niż ziemska atmosfera.
- Pierwsze rakiety były rakietami na paliwo stałe. Rakiety te obejmują fajerwerki, chińskie rakiety wojenne i dwa cienkie dopalacze używane przez statki kosmiczne. Większość takich rakiet ma otwór w środku, który służy jako miejsce, w którym paliwo i utleniacz spotykają się i spalają. Silniki rakietowe stosowane w modelach rakiet wykorzystują paliwo stałe, a także grupę prądów do uruchomienia spadochronu rakiety, gdy paliwo się skończy.
- Rakiety napędzane paliwem płynnym zawierają oddzielne zbiorniki ciśnieniowe zawierające paliwo płynne, takie jak benzyna lub hydrazyna i płynny tlen. Płyny te są pompowane do komory spalania na dnie rakiety; Spaliny są odprowadzane przez stożkowy pysk. Głównymi silnikami odrzutowymi statku kosmicznego są rakiety na paliwo płynne, wspierane przez zewnętrzne zbiorniki paliwa, które są przenoszone pod statkiem podczas startu. Rakiety Saturn V w misjach Apollo są również rakietami na paliwo ciekłe.
- Wiele samolotów z napędem rakietowym używa również małych rakiet po bokach, aby pomóc sterować samolotem, gdy jest na niebie. Te rakiety nazywane są sterami manewrowymi. Moduł serwisowy w module dowodzenia Apollo ma te silniki, plecaki Manned Maneuvering Unit używane przez astronautów statków kosmicznych również używają tych silników.
2. Wytnij odrzut powietrza za pomocą stożkowego nosa. Powietrze ma masę i im jest gęstsze (zwłaszcza im bliżej powierzchni ziemi), tym bardziej będzie walczyło z obiektami próbującymi przez nie przejść. Rakiety muszą być zaprojektowane tak, aby były opływowe (o długich eliptycznych kształtach), aby zminimalizować uderzenia podczas przechodzenia w powietrzu, iz tego powodu rakiety mają stożkowy czubek dziobu.
- Rakiety przenoszące ładunki (astronauci, satelity lub nuklearne materiały wybuchowe) zwykle przenoszą te ładunki w dziobie rakiety lub w jego pobliżu. Na przykład moduł dowodzenia Apollo ma kształt stożkowy.
- Ten stożkowy nos przenosi również wszystkie systemy sterowania rakietą, aby pomóc jej bez przeszkód kierować ją do miejsca przeznaczenia. Systemy sterowania mogą obejmować komputery w kabinie, czujniki, radar i radia w celu dostarczania informacji i kontrolowania toru lotu rakiety (rakiety Goddard wykorzystują system sterowania żyroskopem).
3. Równoważenie okręgu wokół jego środka masy. Całkowity ciężar rakiety musi być zrównoważony wokół określonego punktu na rakiecie, aby zapewnić, że rakieta może latać bez przeszkód. Ten punkt można nazwać punktem równowagi, środkiem masy lub środkiem ciężkości.
- Środek masy każdej rakiety jest różny. Ogólnie punkt równowagi będzie znajdował się powyżej komory paliwowej lub ciśnieniowej.
- Podczas gdy ładunek pomaga podnieść środek masy rakiety poza komorę ciśnieniową, nadmiar ładunku sprawi, że rakieta będzie ciężka na górze, co utrudnia utrzymanie się podczas startu i sterowanie podczas lotu. Z tego powodu układy scalone połączono z komputerami statków kosmicznych w celu zmniejszenia masy (doprowadziło to do zastosowania podobnych układów scalonych lub chipów w kalkulatorach, zegarach cyfrowych, komputerach osobistych, a ostatnio także w tabletach i smartfonach).
4. Równoważenie lotu rakiety płetwami ogonowymi. Te płetwy zapewniają prosty lot rakiety, zapewniając opór powietrza przy zmianach kierunku. Niektóre płetwy są zaprojektowane tak, aby przechodziły przez dno dyszy rakiety, a także aby utrzymać rakietę w pozycji pionowej przed startem.
W XIX wieku Anglik William Hale odkrył inny sposób wykorzystania płetw rakietowych do stabilizacji lotu rakiety. Zrobił odpływ tuż obok płetw, który przypominał śmigło. Powoduje to, że zmarnowane gazy ściskają płetwy i obracają rakietę, aby utrzymać ją poza linią. Ten proces nazywa się stabilizacją obrotową
Porady
- Jeśli lubisz robić powyższe rakiety, ale chcesz podjąć trudniejsze wyzwanie, możesz popracować nad hobbystycznym modelem rakiety. Modelowe rakiety były w sprzedaży od końca lat 50. XX wieku w postaci urządzeń blokujących, które można było odpalać za pomocą czarnych silników prochowych na wysokość 100-500 metrów.
- Jeśli wystrzelenie rakiety w pionie jest zbyt trudne, możesz sprawić, by część z nich ślizgała się poziomo (w rzeczywistości rakiety balonowe są formą tego poziomego ślizgu). Rakietę z filmem można przyczepić do autka lub rakietę wodną do deskorolki. Nadal powinieneś znaleźć otwartą przestrzeń z wystarczająco dużą przestrzenią startową.
Ostrzeżenie
- Zdecydowanie zaleca się nadzór rodzicielski podczas pracy z jakąkolwiek rakietą wystrzeloną z użyciem czegoś silniejszego niż oddech osoby, która ją wystrzeliwała.
- Zawsze noś okulary ochronne podczas wystrzeliwania któregokolwiek z trzech rodzajów latających rakiet (rakiet innych niż rakiety balonowe). W przypadku większych rakiet latających swobodnie, takich jak rakiety wodne, zalecany jest również hełm ochronny chroniący głowę w przypadku uderzenia rakiety.
- Nie strzelaj do nikogo rakietami latającymi swobodnie.
