1) Для начало надо выбрать подходящий баллон. Например: возьмём бутылку объёмом 1.5 литра. Для достижения наибольшей высоты полёта отношения диаметра ракеты и длины ракеты должно быть 1:7. Если ракета будет слишком короткой, то она не будет лететь ровно, а если ракета будет слишком длинная то она у вас поломается на две части.
2) Во вторых, нам необходим велосипедный ниппель. На старых отечественных камерах, скорее всего, будет золотниковый, как на машинах. Хотя и такой можно использовать.
3) Пробка от какого-нибудь шампуня или лимонада, которая сделана в виде клапана. Пробка должна быть крепкой и неразболтанной. Тогда она не пропустит воздух. Лучше это сразу проверить – навинтить её на бутылку, закрыть и крепко сжать бутылку. Для лучшего полёта вашей ракеты диаметр сопла должен быть 4-5 мм.
4) Теперь надо просверлить в центре дна бутылки ещё одну дырку, чтобы в неё мог пролезть ниппель. Вставьте его изнутри носом наружу. Это нелегко, но выполнимо. Завинтите на ниппеле прижимной винт, чтобы он очень крепко и плотно прилегал к отверстию. Иными словами, надо добиться герметичности продырявленной бутылки. В закрытом состоянии бутылка не должна пропускать воздух!
5) Ну и напоследок приделываем к бутылке стабилизаторы. Они помогают бутылке лететь ровно.
Вот и всё, ракета готова.
Теперь, давайте сделаем «стартовую площадку» для нашей ракеты. Это несложно сделать: Вам необходим кусок доски, и железный стержень (он будет служить как направляющая). В итоге, у вас должна получится конструкция, как у меня на рисунке.
Как она работает:
Всё готово! Берите ракету, насос, запас воды и на улицу. Желательно прихватить с собой друга, так как вам понадобится его помощь.
Что бы ракета поднялась в воздух, в неё необходимо налить воду, примерно третью часть. Для получения наибольшего импульса тяги в таблице даны пропорции веса воды и объема баллона.
Ракета заправлена. Теперь приступим к пуску.
Один человек держит бутылку пробкой вниз и при этом крепко прижимает пробку руками, чтобы она не открылась от давления, а второй в это время, берёт насос и накачивает бутылку изо всех сил. Накачиваем в бутылку примерно 3-6 атмосфер, отсоединяем насос. Один из участников запуска продолжает держать ракету, а второй отходит на небольшое расстояние. Когда все готовы, можно отпускать. После старта, вода под давлением вытекает из баллона и тем самым создается импульс тяги. Что касается объяснения тому, что ракета полетела, то тут всё просто. Полная аналогия с настоящими ракетами с горючим топливом. Только у них происходит выброс лёгких продуктов сгорания с огромной скоростью, а в водяной ракете - выброс довольно тяжелой воды, хотя и с меньшей скоростью. Масса воды компенсирует её маленькую скорость. Ура ваша ракета полетела. Единственный минус - запускающий оказывается под дождём "топлива", и по этому запуски лучше производить в тёплое время года. Возможен и другой вариант. Ракета может только слегка подпрыгнуть и упасть, поливая всех струёй воды. Это, скорее всего означает, что слишком мала дырка в пробке. Ищите другую.
ВОЗДУШНО-ВОДЯНАЯ РАКЕТА
Ученика 2 класса
муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения «Лицей»
Шевчукова Льва Романовича
Руководитель работы
Губина Марина Николаевна,
учитель начальных классов МБОУ «Лицей»
2016 год
Содержание
Введение3
1.
Давняя мечта человека
3-5
2.
Кто придумал ракету?
5-6
3.
Строение ракеты
6-7
4.
Почему ракета взлетает?
7-9
5.
Изготовление воздушно-водяной ракеты
9-15
6.
Выводы
15
7.
Источники информации
15
Введение
В детстве многие мечтали
В звёздный космос полететь.
Чтоб из этой звёздной дали
Нашу землю осмотреть!
Издавна человека волновала и манила высь неба, усыпанная звёздами. Юрий Гагарин первым из землян осуществил мечту человечества – увидел нашу Землю из космоса.
Меня тоже интересует вопрос - почему ракеты взлетают? Почему именно на ракетах летают в космос?
Цель проекта: создание модели воздушно-водяной ракеты своими руками
Задачи:
1.расширить свои представления о космосе;
2. узнать, какие законы физики действуют при взлёте ракеты;
3. познакомиться с устройством ракеты;
4.создать воздушно-водяную ракету своими руками.
5.создать видео полёта воздушно-водяной ракеты.
Объект проекта: воздушно-водяная ракета
Предмет проекта: процесс создания модели воздушно-водяной ракеты своими руками.
1. Давняя мечта человека
С глубокой древности люди мечтали летать, как птицы. О своих фантазиях наши предки рассказывали в сказках. Сказочные герои отправлялись в полет на ковре-самолете, в ступе и на метле. Многие герои по-своему передвигались по воздуху. Баба Яга в ступе, Маленький Мук в волшебных тапочках, Карлсон на своем моторчике.
Но больше всего людям хотелось взмахнуть руками, как крыльями, и полететь над землей подобно птицам. Больше трех тысяч лет тому назад создали греки миф о Дедале и сыне его Икаре. Великий художник, изобретатель и зодчий Дедал сделал две пары крыльев из птичьих перьев, скрепленных нитками и воском. Поднялись в воздух Дедал и Икар, чтобы улететь на родину в Афины с острова Крит, где их держал в плену царь Минос. Дедал наказывал сыну – не приближайся к солнцу, его лучи растопят воск. Но упоенный счастьем полета Икар поднимался все выше, выше… Солнце растопило воск, рухнул Икар с высоты и погиб в морских волнах. А Дедал долетел до земли и благополучно спустился. С тех пор поэтичный образ Икара стал воплощением мечты человека о полете.
Но человечество не оставляло свою мечту о полете. Уже много веков тому назад люди пробовали создать крылья, на которых можно было бы подняться ввысь. Все попытки подражать птицам были неудачны. Летать на машущих крыльях не удавалось. Так, в XVIII веке, появились воздушные шары. Недостатком воздушных шаров было то, что двигались они только в том направлении, куда дул ветер.
Люди думали над вопросом: как сделать воздушный шар управляемым? Были попытки использовать руль и весла, но все безрезультатно. Пока, наконец, не придумали двигатель. Появились дирижабли.
Но и дальше людей не оставляла мысль о крыльях. Однако воздушные шары подняли человека в воздух на полтора века раньше, чем удалось осуществить полет на крыльях. На смену воздухоплаванию приходит авиация, аэроплан. Со временем аэропланы совершенствовались.
Первые опытные самолеты с турбореактивным двигателем были построены в годы Великой Отечественной войны. Винт для самолета стал ненужным. Крылья стали меньше и уже. Современный реактивный самолет способен перевезти сотни пассажиров со скоростью 969 км/ч. Полеты стали настолько привычны, что сегодня каждую минуту где-нибудь в мире заходит на посадку самолет. Сейчас существуют самолеты, которые летают быстрее скорости звука.
Прошли годы, и люди сумели покорить воздушное пространство Земли. Но они всё равно мечтали и о космическом пространстве.
Ученые придумали космический корабль для полета в космос. Прежде они решили проверить безопасность полетов на четвероногих помощниках – собаках. Выбирали собак не породистых, а дворняжек – ведь они и выносливы и неприхотливы. Космический корабль с четвероногими космонавтами – Белкой и Стрелкой облетел вокруг Земли 18 раз.
Чуть позже полетел в космос самый первый космонавт Земли - Юрий Алексеевич Гагарин. Его первый полёт в космос был самым трудным и опасным.
В настоящее время космонавты летают на современных высокоскоростных аппаратах.
2. Кто придумал ракету?
Оказывается, что ракеты человек изобрёл давно. Их придумали в Китае много сотен лет тому назад. Китайцы использовали их для того, чтобы делать фейерверки. Они долго держали в секрете устройство ракет, им нравилось удивлять чужестранцев. Но некоторые из этих удивлённых чужестранцев оказались людьми очень любознательными. Вскоре во многих странах научились делать фейерверки и праздничным салютом отмечать торжественные дни.
Ещё при Петре I была создана и применялась однофунтовая сигнальная ракета "образца 1717 года", остававшаяся на вооружении до конца XIX века. Она поднималась на высоту до одного километра. Некоторые изобретатели предлагали использовать ракету для воздухоплавания. Научившись подниматься на воздушных шарах, люди были беспомощны в воздухе.
Управляемый аппарат тяжелее воздуха - вот о чём мечтал революционер Н.Кибальчич в каземате Петропавловской крепости, осужденный на казнь за покушение на царя. За десять дней до смерти он завершил работу над своим изобретением и передал адвокату не просьбу о помиловании или жалобу, а "Проект воздухоплавательного прибора" (чертежи и математические расчеты ракеты.) Именно ракета, считал он, откроет человеку путь в небо.
Кибальчич размышлял о том, как применить для полета энергию газов, образующихся при воспламенении взрывчатых веществ. В своих рассуждениях он пришел к идее не самолета, а именно звездолета, так как его аппарат мог двигаться и в воздухе, и в безвоздушном пространстве. В своем "Проекте..." он писал: «Я верю в осуществимость моей идеи. Если мои идеи после тщательного обсуждения учеными-специалистами будут признаны осуществимыми, то я буду счастлив …»
3. Строение ракеты
Ракета состоит из 3 одинаковых ступеней, расположенных одна на другой. Каждая ступень ракеты состоит из двигателя и топливных баков. Первой включается и работает самая нижняя ступень. Эта ракета самая мощная, так как ее задача - поднять в воздух всю конструкцию. Когда топливо сгорает, а баки пустеют, нижняя ступень отрывается, и тут начинают работу двигатели второй ступени. В это время ракета набирает скорость и летит все быстрее. Когда горючее кончается, вторая ступень отрывается и включается в работу третья, последняя ступень, которая еще больше разгоняет корабль. Вот тут включается первая космическая скорость и корабль выходит на орбиту, а далее летит один, так как последняя ступень ракеты почти полностью сгорает при отсоединении.
Еще у ракеты есть стабилизаторы - маленькие крылья внизу. Они нужны для того, что бы ракета летела ровно и прямо. Если у ракеты не будет этих стабилизаторов, то она в полете будет болтаться из стороны в сторону.
Стабилизаторы же меняют всю картину. Когда ракета начинает отклоняться в бок, или заносить в сторону, как заносит машину на скользкой дороге, стабилизаторы подставляются под поток воздуха своей широкой частью и этим потоком их сносит назад. А у больших космических ракет стабилизаторов или нет вообще, или они очень маленькие, потому, что в таких ракетах стоит не один, а сразу много реактивных двигателей. Из них несколько больших, которые и толкают ракету вверх, а есть еще маленькие, которые нужны только для того, что бы подправлять полет ракеты.
Форма ракеты (как веретёнце) связана только с тем, что ей приходится по дороге в космос пролетать через воздух. Воздух мешает лететь быстро. Его молекулы стукаются о корпус и тормозят полёт. Для того, чтобы уменьшить воздушное сопротивление, форму ракеты и делают гладкой и обтекаемой.
4.Почему ракета взлетает?
Взлетом космической ракеты сейчас можно полюбоваться и по телевизору, и в кино. Ракета вертикально стоит на бетонном стартовом столе. По команде из пункта управления включаются двигатели, мы видим загорающееся внизу пламя, мы слышим нарастающий рев. И вот ракета в клубах дыма отрывается от Земли и сначала медленно, а потом все быстрее и быстрее устремляется вверх. Через минуту она уже на такой высоте, куда не могут подняться самолеты, а еще через минуту – Космосе, в околоземном безвоздушном пространстве.
Двигатели ракеты называются реактивными. Почему? Потому что в таких двигателях сила тяги является силой реакции (противодействия) силе, которая отбрасывает в противоположную сторону струю раскаленных газов, получаемых от сгорания топлива в специальной камере. Как известно, согласно третьему закону Ньютона, сила этого противодействия равна силе действия. То есть, сила, поднимающая ракету в космическое пространство равна силе, которую развивают раскаленные газы, вырывающиеся из сопла ракеты. Если Вам кажется невероятным, что газ, которому положено быть бесплотным, забрасывает на космическую орбиту тяжеленную ракету, вспомните о том, что сжатый в резиновых баллонах воздух успешно поддерживает не только велосипедиста, но и тяжелые самосвалы. Раскаленный добела газ, вырывающийся из сопла ракеты – тоже полон силы и энергии. Настолько, что после каждого старта ракеты стартовый стол ремонтируют, добавляя выбитый огненным вихрем бетон.
Третий закон Ньютона можно сформулировать иначе, как закон сохранения импульса. Импульсом называется произведение массы на скорость.
Если двигатели ракеты мощные, ракета очень быстро набирает скорость, достаточную для того, чтобы вывести космический корабль на околоземную орбиту. Эта скорость называется первой космической скоростью и равна приблизительно 8 километрам в секунду. Мощность двигателя ракеты определяется в первую очередь тем, какое топливо сгорает в двигателях ракеты. Чем выше температура сгорания топлива, тем мощнее двигатель. В самых ранних советских ракетных двигателях топливом был керосин, а окислителем – азотная кислота. Сейчас в ракетах используется более активные (и более ядовитые) смеси. Топливом в современных американских ракетных двигателях является смесь кислорода и водорода. Кислородно-водородная смесь очень взрывоопасна, но при сгорании выделяет огромное количество энергии.
Для того чтобы понять работу реактивного двигателя проведем опыт с воздушным шариком. Надуем воздушный шар и не завязывая отпустим его. Он со смешным звуком быстро начнет метаться из стороны в сторону, пока не сдуется. Шарик полетел потому, что из него выходил воздух. А это и есть реактивное движение. Есть такой закон природы: если от предмета отделяется его часть, то этот предмет начинает двигаться в противоположную сторону.
3.Журавлёва А.П. Начальное техническое моделирование. М.: Просвещение, 1999.
4 Свирин А.Д. До Земли ещё далеко. Книга знаний. М.: Дет. мир, 1992.
5.Синюткин А.А. Космос в метре от Земли. Ижевск, Удмуртия, 1992.
Запустить ракету может каждый. Для этого нет необходимости арендовать космодром, тратить многомиллионное состояние, ведь можно соорудить настоящую водяную ракету из обычной пластиковой бутылки.
Для начала разберемся с необходимыми материалами для водяной ракеты.
Нам понадобится обычная пластиковая бутылка, один штуцер (можно использовать штуцер от камеры старой покрышки или приобрести на рынке примерно за доллар), клеевой пистолет, кусок нити (желательно нейлоновой, поскольку она крепче), обычный насос и вода из-под крана.
В начале необходимо проделать отверстие небольшого размера на пробочке бутылки, вкрутить в это отверстие штуцер и заклеить все термоклеем для большей фиксации и изоляции и герметичности.
Далее необходимо нарастить по одному колечку с обеих сторон крышки. Это необходимо делать, чтобы при наматывании на крышку, нитка не соскальзывала. Также нужно не забыть зафиксировать один край нитки при наращивании колец.
Ракета готова. Остается вопрос, как именно работает эта конструкция?
В бутылку нужно набрать воды чуть больше половины, после чего закрутить пробку. Не нужно закручивать крышку слишком туго, поскольку ее главная роль – не пропускать воздух. Следующим делом нужно взять насос и накачать в бутылку воздух. Далее остается взять нитку и накрутить на крышку. Для запуска ракеты необходимо всего – лишь слегка придерживать бутылку левой рукой, а правой быстро потянуть нить так, чтобы крышка быстра открутилась.
Давление воздуха и воды поднимает ракету в воздух.
ВНИМАНИЕ!!! Сохраняйте правила предосторожности. Ни в коем случае не запускайте ракету в закрытом положении.