看火箭!学升空STEM元素
消息来源:baojiabao.com 作者: 发布时间:2024-05-13
现今通讯便利有乃太空上的通讯卫星替我们人类提供服务,那么通讯卫星是怎样放在太空中呢?当中需要运用火箭把它们运载上太空了,但火箭是怎样可以对抗地球重力去到距离地面成千公里的位置呢?
地球上一切的物件活动都会受到地球重力的影响,不论海洋里的水,或是空气都会因地球重力而被吸引在地球表面,生物因应重力在地面活动。假若地球失去重力,大气层可能会因缺乏地心吸力的影响而令地球上的空气消散于太空,地球上的生物亦可能会缺氧而死,所有地面上的物件会飘浮至空中并往太空漂离地球,可见地球重力对地球的重要性。
运送卫星需要工具
要把卫星送至太空中就需要能对抗地球重力的推进力,火箭身上装有的喷进器,就是利用高速排出高压气体,以制造出对抗地心吸力的反作用力而前进的运载工具。火箭推进附有很精密的结构,当中包含了力学、热力学、电学及及其它有关科学运用原理。
水火箭教授火箭原理
水火箭运作原理与火箭类同,分别只是推进水火箭前进运用的是水,而不是高温的空气。在发射水火箭前,要先用泵替水火箭内部注入空气,当水火箭内的压力大于大气压力后,水就会向外喷射。当水火箭的尾部喷出水时,会产生一个向下的“作用力”,同时对应地会产生一个“反作用力”施加在水火箭身上,根据牛顿运动第三定律:作用力与反作用力,每一个“作用力”与对应的“反作用力”力量是相等,两者分别只是方向相反的,引致水火箭喷出水的力度等于推动水火箭向前运动的力。
制作空气火箭
空气火箭运作原理与火箭类同,只是推进空气火箭前进的是空气,制作容易,材料简单,并同样都是运用了牛顿运动第三定律。
所需材料 | 所需用具 |
牛奶盒( 1L ) 1 个、粗吸管 2 枝、幼吸管 1 枝、胶樽盖 1 个 | 直尺、剪刀、胶纸及万能胶 |
吸管火箭升起的原因
在粗吸管的入口吹入空气,令牛奶盒内的空气压力增加,并形成空气压力会从幼吸管的出口排出。由于入口的面积较出口大,排出的空气压力也会增强,封了口的吸管火箭会受排出空气压力成为向上作用力,向上的空气压力会因封口位置产生了一个向下的反作用力把吸管火箭内的空气排出,驱使吸管火箭升空。
根据气压的公式:气压 P ( Pressure )=力 F ( Force )/面积 A ( Area ),如果牛奶盒内要维持气压稳定状态,吹入的空气会全部于出口排出,入口粗而出口幼就会引致出口排出的力会大于入口吹入的力,而吹力的大小和吸管出入口的粗幼会影响火箭升起的高度。
看似外表复杂的火箭,其实是由简单的科学原理开始,所以不要随便看轻自己微不足道的学习,那可能成就了不少大工程。
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