让水火箭飞得更高的方法(3)

1.水火箭的竖直升高高度与瓶内水位的关系可以通过做实验的方法获得：通过实验得出，当水量为1／4时，水火箭飞地最高．由实验结果看出：气压与射程成正比．这是因为气压越大，喷水的力量越大，水火箭的冲量越大，水火箭做反冲运动．而在发射水量为1000ml以上时，水火箭中的水未喷完，由于气压减小就停止了加速，增加水火箭的重量，使水火箭受重力影响而提前坠落了．质量越大，所需提供的动量就越大，当质量一定时，速度越大动量越大．而提高速度的方法是提高单位时间内的喷水量．所以，只有当水火箭内的气压与水量适当时，才能飞地更远更高．实验中发现，若水量大于固定气压所能喷射的上限，则水火箭中的水不会喷完，要如何避免水喷不完的情形呢？根据PV＝nRT，可求出一定气压所能喷出的水量上限．若是水量不够一定气压所能喷出的水量被较早喷完．根据理论，发射时我们先量出能灌进水火箭的最大值，再算出此气压能喷出的最大水量，根据此两数据装水灌气，即可达到水火箭之最大射程（Pmax＝Fmax×Mmax）．2.怎样提高水火箭的稳定性．水火箭在上升过程中，并不是竖直向上升的，经常横着或侧着瓶身上升．这就要求我们必须提高它的稳定性，使它竖直上升．提高它的稳定性，就得考虑大气阻力的作用．首先，水火箭顶部应为尖的，以便于减小空气阻力；其次瓶体形状应接近流线型，这样便于气流的通过；要使它竖直上升，还要在放置的时候使它竖直，我们就取了一个三角架，把水火箭支住（不是紧套）使它能竖直地立着．3.发射轨道对射程的影响．固定水量600ml，发射仰角50°．利用无轨发射架和70cm发射架分别发射水火箭并记录结果及发射情况．比较发射轨道对飞行距离的影响．实验结果显示：有轨及无轨发射器在同一冲量所造成的射程都差不多，可见有无轨道都不影响射程．但在冲量越小时，无轨发射器发射的水火箭容易常常偏离预定方向；而有轨发射器因为有两个支点，使水柱喷射时不易产生其他方向的分力，因此水火箭能精确的直线前进．所以，有轨发射器在准确度上胜于无轨发射器．4.弹头重量对发射轨道的影响．固定水量600ml，发射仰角50°，使用有轨发射器．弹头依序放置填充物，质量为30g，40g，50g，60g．比较弹头重量对水火箭发射轨道的影响．由实验可知：未加前置填充物的弹头，因受到尾翼质量的影响，重心明显偏后．这时候，因为物体旋转时的中心为重心，所以我们可以把重心G当成支点，则在只受重力的情况下弹头即成一个以G为支点的平横杠杆．在飞行时，弹头A与弹尾B将受到相同的风阻影响，但由于力臂不同（AG＞AB），所以A点所产生的力矩大于B点，故水火箭即会旋转影响航道．所以我们必须放前置填充物，将重心G向A移动，使力臂AG＝BG（即水火箭的中点），这样A、B产生的力矩才会相同，达成平衡．但是如果前置填充物放得太多，重心偏前，造成力臂AG＜BG，力矩A＜力矩B，则又会变成旋转的情形，而造成反效果．所以，由实验的结果得知，填充物约65g为最好，而此时重心正好位于首尾中点．当然，这个质量是不确定的，因水火箭的不同而异．5.发射仰角的影响．固定水量500ml水，前置填充物，使用有轨发射器．分别使用发射仰角35°、45°、55°、65°、75°．比较发射仰角对水火箭发射距离的影响．水火箭的斜发与斜抛有关，所以由理论可得发射仰角为45°时，飞行距离最长．但由发射的结果得知：在发射仰角50°到55°之间（约为52°）时，可以达到最大的射程．当发射仰角太小时，水火箭向上的分力不大，使爬升高度不大，且由于水火箭的重量受地球引力的牵引，使其容易落下，造成射程缩短．而当角度太大时，其向上分力虽大，但向前分力太小，以至于射程太短，行成“射得高，但射不远”的情形．所以在水火箭的发射角度方面，须考虑向上分力及向前分力适中、各种外界因素的影响以及发射仰角．四、延伸制作．1.于大型水火箭的制作．熟悉了水火箭的基本制作后，可以尝试制作大型水火箭．由质量较轻的金属做成，提供气压由气泵完成．2.多级火箭的制作．把几个水火箭绑在一起，由一个进气孔提供气压．同时喷出水柱，提高水火箭的飞行能力．经过这半个多学期的探索、研究、实验我们初步地完成了水火箭研制工作，从中我们在许多方面有了提高．通过查找资料的方法，我们对火箭的发展历史，特别是我国火箭技术发展的历史，有了很深刻的认识．知道火箭是现代航天所必需的运载工具，我国是火箭技术的发源地，现在的运载技术已经达到了世界先进水平，成为当今世界的航天大国．我国对航天航空事业很关注，然而由于资金短缺以及技术的缺陷航天事业发展地很缓慢，但随着综合国力的强大，在与外国的合作下已发射了多枚“长征系列”的火箭，去年，我国又成功发射了“神州七号”宇宙飞船，为将来开发宇宙打下坚固的基础．2、将其中一个宝特瓶分割成三部分；将瓶口及中段留下3、将留下的瓶口及中段，分别套上另一宝特瓶的底部及瓶口，记的涂上黏著剂并用绝缘胶带固定ps：请保持火箭的箭身是一直线4、利用厚透明胶片或珍珠版制作尾翼四片，并将其平均分配固定在火箭的后半部ps：涂上黏著剂并用胶带确实固定。未平均分配或未固定会影响火箭行进的方向5、套上火箭头及喷嘴，准备展翅高飞了6、在发射架上准备发射制作水火箭材料准备在此准备的材料仅足够供基本型水火箭用。1.3-6个1250—2000ml汽水用宝特瓶2.细油性签字笔、透明胶带、彩色胶带、双面胶带、快速胶、书报纸….。3.美工刀、剪刀、尺、连接器、喷嘴、发射台、打气筒(附压力表)..。作业分组以2到3人为一组，分工合作完成水火箭成品，并能正常发射。制作过程制作前请先阅读注意事项1.首先将宝特瓶的其中一个拿來﹐大约以1/3的间距切成三等份。2.如图2﹐留下瓶口及中段部分；将第二个宝特瓶倒过來。3.如图3﹐将第一个的瓶口盖在第二个宝特瓶的瓶底；再将第一个的中段瓶身盖在第二个宝特瓶的瓶口。4.盖上去之后﹐从各个方向确定整个火箭的箭身完全是直的﹐确定之后﹐用宽胶带将两个接口粘紧。5.现在将珍珠板或纸板拿來﹐参考图4剪出弹翼﹐弹翼的数目可以是3或4片﹐至于图中尺寸仅供参考﹐也可以根据个人喜好设计外型。太大的弹翼很容易被风吹掉且蛮重的；太小的弹翼发挥不了稳定的作用。6.弹翼完成后﹐就将其平均分配在后段的箭身上﹐若分配不均﹐火箭会向一旁偏航。另外一件事﹐虽然不影响飞行﹐不过会令我觉得好笑﹐那就是：弹翼請不要装反了！7.弹翼装上之后要确定是否牢固。根据过去经验﹐不牢固的弹翼﹐在发射瞬间就会脱落。一般加强固定法是在翼根两旁用胶带再贴一次。8.在过来就是弹头的制作﹐图6,7,8是方法之一﹐我也相信大家都看得懂我的图﹐所以就不多多啦！发射水火箭1.由于水火箭的动力来源是水及空气﹐所以发射前请记得装水！2.水的量约1/3的宝特瓶容量。过多的水会造成水火箭过重飞不起来﹐且相对空气的空间减少﹐倒致没有足够的空气把水推出去；过少的水会因水分流光的时间很短﹐对于持久飞行比较不利。3.水装好了﹐水火箭也上发射架了﹐接下來就是灌入空气了。如果有电动打气机的话﹐当然用电动的啦?﹙不过很容易灌过头﹐然后就爆炸了...)﹐如果只有手动打气筒的話﹐那就加油加油啦﹐至于要打几下﹖因为每个打气筒都不一样﹐所以很难說﹐反正就是努力的用力的打气就对啦！一直到完全打不进去为止﹙不过不要以以手动打气就不会爆﹐只是不容易而已﹚。4.拉下开关﹐发射！要如何发射才能最远呢﹖只要上过国中理化的人就知道﹐45度角能飞的最远；同理﹐垂直发射飞得最高。目前我参与过的发射中最远的达几十公尺﹐最高的﹙延伸设计型﹚可达五层楼。注意事项1.箭身使用的宝特瓶绝对要用汽水用的﹐一般瓶身设计并没考虑耐压设计﹐一但开始灌入空气加压﹐轻则瓶身变形﹐重则爆炸！2.箭身制作前请先将包装纸撕掉﹐否则弹翼会不稳定。3.使用胶带接合箭身时应确定缠紧缠牢。我曾经遇过一个没黏好的﹐打气打着打着突然ㄆㄧㄚ的一声﹐接合处居然被撑开！4.弹头上应该要加上缓冲物﹐以避免在击中人或其他动物时造成过大的伤害。5.绝对严禁在人多或朝人多的地方发射！在发射前应有人负责清场﹐并规划出一块区域做为目标地。6.发射时避免在前方展开180度区﹐要不然会被火箭击中。7.发射时避免在其正后方2到3公尺处及方圆1公尺內﹙除了发射人员外﹚﹐此点并不影响安全性﹐不过有谁想要被淋得湿湿的﹖﹙当了数次工作人员﹐被淋了无数次-_-b﹚延伸制作熟悉了基本型的制作后﹐可以试试多级的水火箭﹐有人做过的最大的水火箭高有半个人高﹐用了六个两千升的宝特瓶﹐外加酬载舱一个﹐弹翼六片﹐两根铝管﹐还有玻璃纤维