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水火箭的飞行原理

一、水火箭的飛行原理
水火箭的飛行原理與一般能發射人造衛星,使之環繞地球旋轉的火箭,和飛離地球前往月球所使用的火箭,以及為了探測火星、金星的狀況而發射載有觀測儀的火箭是一樣的,只是動力不同而已。

現在,就讓我們來看看有關火箭的飛行原理和構造吧!
1.火箭的飛行原理:
(作用力與反作用力定力也就是牛頓第三運
動定律)
子彈發射時,槍會向後座彈,這是因為子彈
發射出去產生的力,反作用於槍的本身,使槍
往後座彈的緣故。

如果將機槍裝載在平台車上,連續擊發子
彈,平台車就會往後移動。

這個時候的槍可以比作火箭引擎,子彈可比
作燃料燃燒所得的氣體,平台車則可比作火箭;
也就是說火箭飛行和槍擊發子彈的原理相同。

火箭的內部和周圍的壓力差變成它的推
力,也就是由引擎內燃料燃燒所生成的高壓氣
體,經由噴嘴加速噴出。

這可以用一般氣球舉
例來加以說明。

如右下圖所示,當氣球一經吹脹,球內的壓
力較它外面周圍的壓力高。

然而,這時的氣球
僅僅不過吹脹而已,它輕飄飄的,尚無法飛
起。

這時打開氣球的吹氣口。

內部的高壓空氣--
下子就放出,產生一股衝力,使得氣球會向敬
氣的反方向飛射出去。

而火箭就是運用氣球飛射的原理持續飛
行,它的引擎被設計為盡可能長時間地製造出
高壓氣噴出高壓氣體,通過噴嘴放出去
,使它
能飛得更高更遠。

為了盡可能長時間產生高壓氣體,火箭就必須
儲存大量的燃料。

因此,當火箭和其他交通工其所儲存的燃料
重量比例作一比較時,即可發現汽車、柴油車
等所儲存的燃料並不多,但飛機、火箭等就儲
存了相當多的燃料;而火箭所儲存的燃料接近
其總重量的90%,所以可以說它的內部構造
大部分是儲存燃料的容器。

水火箭的飛行原
理與上面所說的一
樣,只是其動力來源
是打氣筒打入的高
壓氣體將內部的水
快速噴出產生的。


著來介紹水火箭的
發射程序運用原理。

二、水火箭發射程序與運用原理:
1﹑加水→依據動量守恆(牛頓第三運動定律),可增加反作用力。

因為保特瓶容納的空氣有限,在噴氣嘴打開的瞬間,空氣一下就衝出來了,以致水火箭所獲得的動量變化小(或反作用力小),飛行的速度及距離就小。

而加入水後,壓縮空氣將水向外推,當水流高速向外衝出時,水火箭所獲得的動量變化就很大(反作用力增加),也就能推動水火箭向上升空。

2﹑打氣→增加壓力艙內的氣壓,以便快速將水排出。

單位面積中所受空氣的作用力稱為壓力。

P=F/A ;P:壓力F:作用力 A:面積
故壓力愈大,所產生的作用力也愈大,反作用力也愈大。

3﹑發射→作用力與反作用力(牛頓第三運動定律)
牛頓第三運動定律:如果以一力推(拉)一物體時,該物體會以相等大小的力推(拉)施力者。

1.灌得飽飽兒的氣球,裡頭充滿了空氣。

2.把吹氣口鬆開,空氣就會從吹氣口咻咻咻的跑出來。

3.往後面噴出來的空氣力量,會把氣球往前面推進。

火箭的衝力,也是利用這種反作用力產生的。

水火箭升空的原理和把氣球放氣的道理一樣。

4﹑飛行→重力、彈道飛行、空氣阻力
重力:使物體落回地面的力。

兩物體間重力大小取決於它們之間的距離,也取決於物體的質量。

距離愈大,拉在一起的力量就愈小。

物體的質量
愈大,重力就愈大。

彈道飛行:物體以一起始力向一仰角方向作用,物體受到地心引力的影響,呈一拋物線方式飛行。

此拋物線即為彈道。

空氣阻力:物體移動穿過空氣時,空氣分子撞在物體上產生摩擦力,此種摩擦力稱之為空氣阻力。

水火箭升空後,靠本身的慣性力量繼續飛行,可是受到地心引力及空氣阻力的影響,使得速度愈來愈慢,最後呈拋物線掉落地面。

5﹑尾翼的作用
尾翼的作用在於維持水火箭前進的方向。

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