Изготовление приборов для демонстрации реактивного движения

Индивидуальный проект

по физике на тему:

«Изготовление устройств для демонстрации реактивного движения»

Содержание

I. Введение

II. Основная часть

1. Теоретические основы реактивного движения

1.1 Сущность понятия «реактивное движение»

1.2. Реактивное движение в природе и технике

1.3 Принцип действия реактивных ракет

2. Изготовление и тестирование макетов, демонстрирующих реактивное движение

2.1. Устройство и принцип работы приборов для демонстрации реактивного движения

2.2. Конструирование и тестирование макета реактивного движения на примере создания ракеты

III. Заключение

IV. Список используемой литературы

V. Приложение

Введение

В течение многих веков человечество мечтало о космических полётах. Писатели-фантасты предлагали самые разные средства для достижения этой цели. Но ни один учёный, ни один писатель-фантаст за многие века не смог назвать единственного находящегося в распоряжении человека средства,
с помощью которого можно преодолеть силу земного притяжения и улететь
в космос.

Это смог осуществить русский ученый Константин Эдуардович Циолковский (1857-1935). Он показал, что единственный аппарат, способный преодолеть силу тяжести – это ракета, т. е. аппарат с реактивным двигателем, использующим горючее и окислитель, находящиеся на самом аппарате.

Реактивный двигатель - это устройство, преобразующее химическую энергию топлива в кинетическую энергию газовой струи, при этом само устройство приобретает скорость в направлении противоположном направлению движению газовой струи. Под реактивным движением понимают движение тела, возникающее при отделении некоторой его части
с определенной скоростью относительно тела. При этом возникает так называемая реактивная сила, сообщающая телу ускорение.

Реактивное движение используется людьми с Х века. Оно давно прочно вошло в нашу жизнь и занимает большое место в современной технике: космической, военной, на транспорте. Проявления реактивного движения (отдачу) приходится учитывать при конструировании оружия,
в спорте при катании на скейте и коньках, метании ядра и т.д. Во время праздничного фейерверка мало кто задумывается, что такая красота невозможна без реактивного движения. Движение многих моллюсков (осьминогов, кальмаров, каракатиц, медуз) является реактивным.

Таким образом, изучение реактивного движения и создание устройств, для его демонстрации показалось мне интересной задачей.

Я выбрал эту тему для того, чтобы сформировать для себя целостное представление об этом виде движения и изготовить устройства для демонстрации реактивного движения.

Цель проекта: изучить сущность реактивного движения и изготовить макеты реактивного движения
в домашних условиях .

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) изучить литературу по заявленной теме и провести отбор необходимого теоретического материала из различных источников;

2) изучить различные способы создания макетов, демонстрирующих реактивное движение.

3) создать макет реактивного движения и протестировать его действие.

Область исследования: механика.

Объект исследования: реактивное движение.

Предмет исследования: устройства для демонстрации реактивного движения.

1.Теоретические основы реактивного движения.

1.1. Сущность понятия «реактивное движение».

Прежде чем перейти к понятию реактивного движения, определим лексическое значение понятия «движение».

Если обратиться к толковым словарям, то можно найти следующие определения.

Движение -  результат совокупности наименьших действий. [7]

Движение - перемещение кого (чего) в определенном направлении. [4;153]

Таким образом, движение понимается как изменение с течением времени положения тела относительно других тел.

Реактивное движение - это движение, возникающее при отделении некоторой его части с определенной скоростью относительно тела. При этом возникает реактивная сила, сообщающая телу ускорение. 

Реактивная тяга - сила, возникающая в результате взаимодействия двигательной установки с истекающей из сопла струей расширяющихся жидкости или газа, обладающих кинетической энергией. [7]

Реактивное движение - это движение, при котором на движущееся тело действует сила вытекающей из него струи газа, пара, направленная в сторону, противоположную движению [4; 670]

В 100 г.н.э. греческий инженер из Александрии Герон изобрел очень простую турбину, в которой использовался принцип реактивного движения.

В котле кипела вода. Полученный пар направлялся через две трубы в шар, закрепленный над котлом. Оттуда пар вырывался через две трубки, согнутые под прямым углом. Реакция паровых струй вызывала вращение шара. Турбина Герона никогда не применялась на практике, т.к. давала слишком мало энергии. Но это был прообраз паровой турбины (Рис.1).

Венгерский физик Я. А. Сегнер в 1750 году продемонстрировал свой прибор, который в честь его создателя назвали "Сегнеровым колесом". Впрочем, это не было новым изобретением, а лишь повторением, изобретенного Героном Александрийским золоопила. "Сегнерово колесо" работает по принципу: жидкость, вытекающая из сосуда конической формы через сообщающуюся с ним изогнутую трубку, вращает сосуд в сторону, противоположную изгибам этой трубки (Рис.2).

Вывод: реактивное движение это, движение которое возникает благодаря другой силе, присоединённой к телу.

Такое движение происходит за счёт того, что от тела оделяется и движется какая-то его часть.

1.2. Применение реактивного движения в природе и технике.

Многие из нас в своей жизни встречались во время купания в море с медузами. Во всяком случае, в Черном море их вполне хватает. Но мало кто задумывался, что медузы для передвижения пользуются реактивным движением. Кроме того, именно так передвигаются и личинки стрекоз, и некоторые виды морского планктона. И, зачастую, морских беспозвоночных животных при использовании реактивного движения гораздо больше, чем техноизобретений.

Реактивное движение используется многими моллюсками – осьминогами, кальмарами, каракатицами. Например, морской моллюск-гребешок движется вперед за счет реактивной силы струи воды, выброшенной из раковины при резком сжатии ее створок. (Рис. 3,4,5)

Применение реактивного движения в растительном мире.

Примеры реактивного движения можно так же обнаружить и в мире растений. В южных странах произрастает растение под названием "бешеный огурец". Стоит   только слегка прикоснуться к созревшему плоду, похожему на огурец, как он отскакивает от плодоножки, а через образовавшееся отверстие из плода фонтаном со скоростью до 10 м/с вылетает   жидкость с семенами. Сами огурцы при этом отлетают в противоположном направлении.
Стреляет бешеный огурец (иначе его называют «дамский пистолет») более чем на 12 м. (Рис 6, 7) [7]

Реактивное движение в технике.

Личное реактивное оружие было разработано в США еще в 1970-х годах. Автоматический многозарядный пистолет получил название "Жироджет" и имеет калибр 13 мм. Его пуля представляет собой миниатюрную ракету, в донной, части которой вокруг капсюля-воспламенителя располагаются 4 реактивных сопла, а в корпусе пули запрессована шашка твердого ракетного топлива. При выстреле капсюль накалывается на боек и воспламеняет реактивный заряд твердого топлива, под действием реактивной силы пуля по направляющим вылетает из ствола, попутно вновь взводя курок. Сопла располагаются под некоторым углом к оси пули, поэтому пуля закручивается вокруг своей оси, и таким образом происходит стабилизация ее в полете. Выстрел из реактивного пистолета почти бесшумен. Отдача практически отсутствует, что могло бы повысить кучнобойность оружия, однако реактивная пуля, испытывая сильное сопротивление воздуха (из-за большого диаметра), быстро теряет скорость. Еще одной причиной, по которой не происходит улучшение целевых характеристик, является уменьшение массы пули за счет выгорания реактивного заряда. Кроме того, по мнению автора, реактивная пуля не может набрать полной скорости сразу после покидания направляющих (по вылету из ствола), а поэтому, как на самых малых, так и на больших дистанциях, реактивный пистолет малоэффективен.

Применение реактивного движения в технике.

В конце первого тысячелетия нашей эры в Китае изобрели реактивное движение, которое приводило в действие ракеты - бамбуковые трубки, начиненные порохом, они также использовались как забава. Один из первых проектов автомобилей был также с реактивным двигателем и принадлежал этот проект Ньютону.

Автором первого в мире проекта реактивного летательного аппарата, предназначенного для полета человека, был русский революционер - народоволец Н.И. Кибальчич. Его казнили 3 апреля 1881 г. за участие в покушении на императора Александра II. Свой проект он разработал в тюрьме после вынесения смертного приговора. Кибальчич писал: “Находясь в заключении, за несколько дней до своей смерти я пишу этот проект. Я верю в осуществимость моей идеи, и эта вера поддерживает меня в моем ужасном положении… Я спокойно встречу смерть, зная, что моя идея не погибнет вместе со мною”.

Идея использования ракет для космических полётов была предложена ещё в начале нашего столетия русским учёным Константином Эдуардовичем Циолковским. В 1903 году появилась в печати статья преподавателя калужской гимназии К.Э. Циолковского “Исследование мировых пространств реактивными приборами”. В этой работе содержалось важнейшее для космонавтики математическое уравнение, теперь известное как “формула Циолковского”, которое описывало движение тела переменной массы. В дальнейшем он разработал схему ракетного двигателя на жидком топливе, предложил многоступенчатую конструкцию ракеты, высказал идею о возможности создания целых космических городов на околоземной
орбите [7]

В краткой научной энциклопедии можно найти и другое определение ракеты. Ракета - двигатель, подобный реактивному, который можно использовать в космосе, потому что у него есть собственный запас кислорода. [3]

Вывод: реактивное движение хорошо применяется в технике, а в животном мире, благодаря ему - передвигаются, в растительном мире – перерождаются.

1.3. Принцип действия реактивных ракет.

Ракета с жидкостным двигателем несет в себе запас топлива и окислителя, которые подаются в камеру сгорания либо под давлением газа, либо, что бывает чаще всего, с помощью насосов. В камере они воспламеняются. Окислитель при этом необходим для выделения кислорода, без которого ничего не происходит.

Далее горящая жидкость создает мощную реактивную струю, которая устремляется наружу через сопло в задней части ракеты. Действие струи вызывает соответствующее противодействие в виде реакции струи, направленной в другую сторону, которая и толкает ракету вперед.

Ракета является весьма «затратным» транспортным средством. Ракеты-носители космических аппаратов «транспортируют», главным образом, топливо, необходимое для работы их двигателей, и собственную конструкцию, состоящую в основном из топливных контейнеров и двигательной установки. На долю полезной нагрузки приходится лишь малая часть (1,5-2,0%) стартовой массы ракеты.

Составная ракета позволяет более рационально использовать ресурсы за счёт того, что в полёте ступень, выработавшая своё топливо, отделяется, и остальное топливо ракеты не тратится на ускорение конструкции отработавшей ступени, ставшей ненужной для продолжения полёта.

Пример расчёта, подтверждающего эти соображения, приводится в статье «Формула Циолковского».

Конструктивно многоступенчатые ракеты выполняются  поперечным  или  продольным разделением ступеней.

При поперечном разделении ступени размещаются одна над другой и работают последовательно друг за другом, включаясь только после отделения предыдущей ступени. Такая схема даёт возможность создавать системы, в принципе, с любым количеством ступеней. Недостаток её заключается в том, что ресурсы последующих ступеней не могут быть использованы при работе предыдущей, являясь для неё пассивным грузом.

При продольном разделении первая ступень состоит из нескольких одинаковых ракет (на практике, от 2-х до 8-и), работающих одновременно и располагающихся вокруг корпуса второй ступени симметрично, чтобы равнодействующая сила тяги двигателей первой ступени была направлена по оси симметрии второй. Такая схема позволяет работать двигателю второй ступени одновременно с двигателями первой, увеличивая, таким образом, суммарную тягу, что особенно нужно во время работы первой ступени, когда масса ракеты максимальна. Но ракета с продольным разделением ступеней может быть только двухступенчатой.

Существует и комбинированная схема разделения - продольно-поперечная, позволяющая совместить преимущества обеих схем, при которой первая ступень разделяется со второй продольно, а разделение всех последующих ступеней происходит поперечно. Пример такого подхода - отечественный носитель Союз.

Уникальную схему двухступенчатой ракеты с продольным разделением имеет космический корабль Спейс Шаттл, первая ступень которого состоит из двух боковых твёрдотопливных ускорителей, а на второй ступени часть топлива содержится в баках орбитера (собственно многоразового корабля), а большая часть - в отделяемом внешнем топливном баке. Сначала двигательная установка орбитера расходует топливо из внешнего бака, а когда оно будет исчерпано, внешний бак сбрасывается и двигатели продолжают работу на том топливе, которое содержится в баках орбитера. Такая схема позволяет максимально использовать двигательную установку орбитера, которая работает на всём протяжении вывода корабля на орбиту.

При поперечном разделении ступени соединяются между собой специальными секциями - переходниками - несущими конструкциями цилиндрической или конической формы (в зависимости от соотношения диаметров ступеней), каждый из которых должен выдерживать суммарный вес всех последующих ступеней, помноженный на максимальное значение перегрузки, испытываемой ракетой на всех участках полёта, на которых данный переходник входит в состав ракеты. При продольном разделении на корпусе второй ступени создаются силовые бандажи (передний и задний), к которым крепятся блоки первой ступени. Элементы, соединяющие части составной ракеты, сообщают ей жёсткость цельного корпуса, а при разделении ступеней должны практически мгновенно освобождать верхнюю ступень. Обычно соединение ступеней выполняется с помощью пироболтов.

Пироболт - это крепёжный болт, в стержне которого рядом с головкой создается полость, заполняя бризантным взрывчатым веществом с электродетонатором. При подаче импульса тока на электродетонатор происходит взрыв, разрушающий стержень болта, в результате чего его головка отрывается. Количество взрывчатки в пироболте тщательно дозируется, чтобы, с одной стороны, гарантировать отрыв головки, а, с другой - не повредить ракету. При разделении ступеней на электродетонаторы всех пироболтов, соединяющих разделяемые части, одновременно подаётся импульс тока, и соединение освобождается.
Далее ступени должны быть разведены на безопасное расстояние друг от друга. (Запуск двигателя высшей ступени вблизи низшей может вызвать прогар ее топливной емкости и взрыв остатков топлива, который повредит верхнюю ступень, или дестабилизирует её полет.) При разделении ступеней в атмосфере для их разведения может быть использована аэродинамическая сила встречного потока воздуха, а при разделении в пустоте иногда используются вспомогательные небольшие твёрдотопливные ракетные двигатели. На жидкостных ракетах эти же двигатели служат и для того, чтобы «осадить» топливо в баках верхней ступени: при выключении двигателя низшей ступени ракета летит по инерции, в состоянии свободного падения, при этом жидкое топливо в баках находится во взвешенном состоянии, что может привести к сбою при запуске двигателя. Вспомогательные двигатели сообщают ступени небольшое ускорение, под действием которого топливо «оседает» на днища баков. На приведённом выше снимке ракеты Сатурн-5, на корпусе третьей ступени (крайняя слева, в кадре представлена частично) виден чёрный корпус одного из вспомогательных твёрдотопливных двигателей разведения 3-й и 2-й ступеней.

Увеличение числа ступеней даёт положительный эффект только до определённого предела. Чем больше ступеней - тем больше суммарная масса переходников, а также двигателей, работающих лишь на одном участке полёта, и, в какой-то момент, дальнейшее увеличение числа ступеней становится контрпродуктивным. В современной практике ракетостроения более четырёх ступеней, как правило, не делается.

При выборе числа ступеней важное значение имеют также вопросы надёжности. Пироболты и вспомогательные РДТТ - элементы одноразового действия, проверить функционирование которых до старта ракеты невозможно. Между тем, отказ только одного пироболта может привести к аварийному завершению полёта ракеты. Увеличение числа одноразовых элементов, не подлежащих проверке функционирования, снижает надёжность всей ракеты в целом. Это также заставляет конструкторов воздерживаться от слишком большого количества ступеней. [7]

2. Изготовление и тестирование макетов, демонстрирующих реактивное движение.

2.1. Устройство и принцип работы приборов для демонстрации реактивного движения.

Реактивный воздушный шарик.

Возьмите детский воздушный шарик и надуйте его как можно сильнее. Прежде чем его крепко завязать ниткой, вставьте в отверстие загнутую тонкую трубку — пустой стерженек от шариковой ручки. Предварительно наружный кончик стерженька оплавьте на спичке, чтобы не проходил воздух.
Сбоку шарика приклейте лейкопластырем нитку и подвесьте на ней шарик. Теперь, когда шарик подвешен, трубка оказалась на экваторе. Важно проследить, чтобы изгиб трубки находился в горизонтальной плоскости. Когда шарик успокоится, перестанет качаться, отрежьте ножницами кончик заглушенной трубки. Воздух из шарика начнет выходить, и шарик будет вращаться.
Этот же опыт можно проделать и не подвешивая шарика. Налейте в маленький тазик воду, положите на воду шарик, и он начнет быстро вертеться на одном месте. Тазик должен быть меньше диаметра шарика. (Рис. 8).

Рис.8

Надуйте детский воздушный шар, и прежде, чем перевязать отверстие ниткой, вставьте в него согнутый под прямым углом пустой стержень от шариковой ручки. Чтобы воздух не выходил, наружный конец стержня заглушите с помощью спички. В маленький тазик, размером меньше диаметра шара, налейте воду и опустите туда шар так,
чтобы стержень торчал сбоку. Выньте спичку. Воздух из шара будет выходить, и шар начнет вращаться по воде под действием реактивной силы.

Реактивное действие оказывает не только струя газа, но и струя жидкости.

С воздушным шариком можно проделать еще один вариант опыта по реактивному движению.

Ход опыта: Пропусти шпагат или прочную нить через трубочку. Концы шпагата привяжи, хорошо натянув, через всю комнату. Надуй шарик. С помощью скотча прикрепи его под трубочкой и сдвинь в конец шпагата (Рис.9, 10 ). Освободи отверстие шарика.

Рис.9 Рис.10

Результат: шарик быстро начнет перемещаться вдоль шпагата.

Объяснение: Когда отверстие в шарике открылось, из него вырвалась струя сжатого воздуха. Она создала реактивную силу, толкнувшую шарик в обратном направлении.

2.2. Изогнутая трубка.

Резиновая трубка, верхний конец которой соединен с воронкой, а нижний надет на изогнутую стеклянную трубочку, отклоняется от вертикального положения в сторону, противоположную направлению струи. Трубка, отклонившись, больше не движется противоположно струе только потому, что ее верхний конец закреплен (Рис.11).

Рис.11

2.3. Реактивная банка.

Возьмите пустую консервную банку или коробку из под сока без верхней крышки. На равных расстояниях по верхнему ободу банки проделайте три маленьких отверстия и вставьте в них прочные нити, с помощью которых можно будет подвесить банку к водопроводному крану. У донышка на боковой стенке банки проделайте пару отверстий напротив друг друга диаметром около 5 см. Подвесьте банку на водопроводный кран и откройте кран с водой, чтобы банка наполнилась. Банка начнет вращаться! Отрегулируйте силу водяной струю так, чтобы вращение не прекращалось. (Рис.12, 13).

Рис.12

Рис.13

Опыт с консервной банкой, у которой пробиты возле донышка отверстия, прост и может быть повторен дома. В этом случае нитку, которая держит банку, нужно привязать к водопроводному крану. Открутив кран, наполните банку водой, и она начнет вращаться. Можно так отрегулировать струю воды, что банка будет вращаться неограниченное время. Кораблик, у которого роль реактивного двигателя играет резиновый шарик и легкая трубочка подходящего диаметра, сделать не трудно. Можно вместо кораблика такой двигатель установить на легкой тележке.

2.4. Воздушная карусель.

В шарике для пинг-понга по диаметру просверлите два сквозных отверстия диаметром 4-5мм.

В два отверстия, лежащих на одной линии, вставьте изогнутые над горячей плиткой две полихлорвиниловые трубочки. В третье отверстие введите металлический стержень от шариковой ручки, в верхней части которого,
находящейся внутри шарика, сделайте несколько отверстий. Чтобы шарик от пинг-понга устойчиво держался на конце стержня, внутри тупым шилом выдавите небольшое углубление. На нижний конец стержня наденьте резиновую грушу от медицинской клизмы. Проследите, чтобы не было утечки воздуха в месте соединения груши и стержня.
При нажатии на грушу в шарик поступает воздух и карусель ( сегнерово колесо ) начинает кружиться, при отпускании груши, притока воздуха в шарик нет, он неподвижен. Периодически нажимая и отпуская грушу,
можно добиться вращения сегнерова колеса с большой скоростью. (Рис.14)

Рис.14

2.5. Водяной двигатель.

Возьмите небольшую пластиковую бутылку и вырежьте кусок пенопласта в форме лодочки. Проделайте в пенопласте отверстие и вставьте бутылку.
Под пенопластом сбоку в бутылке проделайте отверстие, закройте бутылку пробкой, а через отверстие в пробку просуньте в бутылку конец гибкой резиновой или пластиковой трубки. Второй конец трубки прикрепите к велосипедному насосу или резиновой груше. Нажимая на поршень насоса или на грушу, вы заметите перемещение вашей лодочки
в сторону противоположную направлению струи воды, выбрасываемой из бутылки. При поднятии поршня насоса или отпускании груши лодочка двигаться не будет. (Рис.15)

Рис.15

Ход опыта:

Гвоздем сделай два отверстия у основания стакана по диаметру соломинок.

Вставь сгибаемую часть трубочек в каждое отверстие и плотно залепи стыки пластилином. Все трубочки должны смотреть по часовой стрелке.

По верхнему краю стакана сделай еще два отверстия, протяни через них два коротких отрезка шпагата, свяжи их к нему кусок длинного шпагата и подвесь пол краном над раковиной. Направь струю воды из крана в стакан.

Результат: Стакан вращается в направлении, противоположном от выхода воды.

Объяснение результата: Вода, выходящая из трубочек, толкает их в обратном направлении.

1. Конструирование и тестирование макета реактивного движения на примере создания ракеты.

Эта модель дает возможность проводить множество различных опытов и, что самое главное, познакомиться с действием реактивного двигателя. Воздушно-гидравлическую ракету можно легко построить самому. Такую простейшую ракету (Приложение 1) сделать можно очень быстро из подручных материалов.

Для начала надо определиться, каких размеров будет ракета. Основа её корпуса будет простая пластмассовая бутылка из-под газировки. В зависимости от объема бутылки будут различаться полетные характеристики нашей будущей ракеты. Например, 0.5 литра хоть и будет маленькая по размерам, но и взлетать тоже будет невысоко метров на 10-15. Самый оптимальный размер — это бутылка объемом от 1.5 до 2 литров, можно конечно еще взять и пяти литровый сосуд, но это будет для нас слишком мощно.

Для старта потребуется также основной инструмент - насос, лучше, если он будет автомобильным и с прибором для измерения давления - манометром. Основной узел в ракете будет клапан, от него будет завесить эффективность всей нашей ракеты. С помощью него в бутылку нагнетается и удерживается воздух.

Возьмем проколотую или можно рабочую камеру от любого велосипеда и вырежем их неё “сосок”, часть, к которой мы подсоединяем насос. Еще потребуется обычная пробка от бутылок вина или шампанского, но так как их очень много разных форм и размеров, то главным критерием отбора для нас будет длина не менее 30 мм и диаметром, чтобы пробка входила в горлышко бутылки с натягом на 2/3 своей длины (Приложение 2) .  

Теперь в найденной пробке следует сделать отверстие такого диаметра, чтобы “сосок” входил с усилием в неё. Отверстие сверлить лучше в два приема, сначала тонким сверлом, а потом уже сверлом нужного диаметра и главное это делать мягко с небольшим усилием. Далее “сосок” и пробку соединяем вместе, предварительно капнув в отверстие пробки немного “супер клея” для предотвращения просачивания воздуха из бутылки.

Последней деталью в клапане будет площадка (Приложение 3), которая служит для крепления клапана к стартовой площадке. Её нужно сделать из прочного материала, например металл или стеклотекстолит толщиной 2-3 мм и размерами 100х20 мм. После того как в ней сделали 3 отверстия под крепление и ниппеля, можно приклеивать к ней пробку, при этом лучше использовать эпоксидный клей для более прочного соединения. В итоге главное, чтобы часть ниппеля выступала над площадкой примерно на 8-11 мм, иначе не за что будет подсоединять насос.

Приступим к самой ракете. Для её изготовления потребуется две бутылки объемом 1.5 литра, шарик от настольного тенниса, цветной скотч. Одну бутылку можно пока отложить в сторону, а со второй выполним операцию. Нужно отрезать аккуратно верхнюю часть бутылки, так чтобы общая длина составила примерно 100 мм. Далее отпиливаем от этой части головку с резьбой. В итоге получился у нас головной обтекатель, но это еще не всё. Так как осталась дырка в середине, то её нужно закрыть и в этом случае понадобится приготовленный шарик.

Возьмем целую бутылку, перевернем её горлышком вниз, сверху положим шарик и наденем головной обтекатель. В сумме получилось, что шарик немного выпирает за пределы окружности бутылки, он будет служить как элемент, смягчающий удар об землю при спуске с орбиты. Теперь ракеты нужно украсить немного, так как бутылки прозрачные, то в полете ракету будет плохо видно и для этого, где есть ровная цилиндрическая поверхность, обматываем цветным скотчем.

Вот и получилась в итоге заветная ракета, хотя она больше похожа на баллистическую межконтинентальную ракету. Можно конечно сделать стабилизаторы для сходства со стандартной ракетой, но они на полет никак не будут влиять на этом снаряде.

Стабилизаторы в количестве четырех штук легко сделать из картона из-под бытовой техники, вырезав их небольшой по площади. Приклеить их к корпусу ракеты можно с помощью клея жидких гвоздей или другого аналогичного.

Теперь начнем изготовление стартовой площадки (Приложение 4). Для этого нам потребуется ровный фанерный лист толщиной 5-7 мм выпиленный квадратом со сторонами длиной 250 мм.

В центе сначала закрепим сделанную ранее площадку с клапаном, расстояние между отверстиями выбираем произвольно, расстояние между двумя площадками должно быть не менее 60 мм и для этого применяем в качестве крепления болты диаметром 4 или 5 мм и длиной соответственно не меньше 80 мм. Далее, чтобы ракету зафиксировать на стартовой площадке потребуется смастерить держатель с пусковым устройством, который состоит из двух уголков, двух гвоздей и 4 болтов с креплением. У уголка с одной стороны сверлим два отверстия под крепеж к стартовой площадке, расстояние между отверстиями, как и в уголке, так и в основной площадке должны быть одинаковы, например 30 мм.

С другой стороны, обоих уголков также нужно сделать два отверстия диаметром 5 мм под два больших гвоздя таким же диаметром, но расстояние между отверстиями должно быть такое, чтобы расстояние между самими гвоздями было от 28 до 30 мм. Когда всё собрано, следует отрегулировать высоту положения фиксирующих гвоздей.

Для этого установим бутылку на клапан, как в боевом режиме, с большим усилием и после этого нужно так подобрать высоту уголков, чтобы гвозди легко скользили в самих отверстиях и между горлышком бутылки. Гвозди служат также спускающим механизмом, но еще потребуется сделать специальную пластинку соединяющих их и для веревочки, которую мы будет дергать для запуска ракеты. Завершающими элемента в стартовой площадке будут ножки, для которых нужно просверлить 4 отверстия во всех углах площадки и прикрутить 4 небольших болта длиной от 30 до 50 мм, они служат для фиксации стартового стола в земле.

Ракета должна быть наполнена водой в строго указанном количестве, это 1/3 от общей длины всей бутылки. Опытным путем легко убедиться, что заливать слишком много воды, как и слишком мало, не стоит, так как в первом случае для воздуха остается слишком мало места, а во втором - слишком много. Тяга двигателя в этих случаях будет очень слабой, а время работы - непродолжительным. При открытии клапана сжатый воздух начинает выбрасывать воду через сопло, в результате чего возникает тяга, и ракета развивает соответствующую скорость (около 12 м/с). Следует иметь в виду, что на величину тяги влияет также площадь поперечного сечения сопла. Тяга, уменьшающаяся по мере выбрасывания воды, позволит ракете достигнуть высоты 30 - 50 м.

Несколько пробных запусков при слабом или умеренном ветре позволяют сделать вывод, что при герметическом соединении клапана с бутылкой, правильном наполнении водой и при вертикальной установке модели на старте она может достигнуть высоты около 50 м. Установка ракеты под углом 60° приводит к уменьшению высоты подъема, однако дальность полета увеличивается. При более пологих траекториях либо старты модели будут неудачными, либо дальность полета будет небольшой. Модель, запущенная без воды, будет очень легкой и поднимется только на 2 - 5 м.

Заключение

В настоящее время благодаря многим учёным всего мира, изучение реактивного движения дало возможность заглянуть человеку в просторы нашей необъятной Вселенной, но насколько далеко, пока вопрос является открытым. Человек уже не единожды был в космосе, но он чувствует и знает, что он не увидел и одной миллиардной доли того, что хотел бы увидеть и изучить. Значит, нам есть к чему стремиться, а если в жизни есть цель, то это значит, что она будет обязательно достигнута.

Подводя итоги проделанной работы, можно сделать вывод, что я подробно познакомился с реактивным движением, узнал много нового о практическом применении закона сохранения импульса, и опытах, при помощи которых можно его продемонстрировать. В работе рассмотрена методика проведения опытов, которые позволяют изменить традиционный взгляд на реактивное движение.

Результат работы:

1. В ходе работы были изучены физические основы реактивного движения.

2. Изучен принцип действия реактивного движения.

3. Созданы модели реактивных двигателей. Простейшие модели реактивных двигателей и устройств можно сделать самим.

4. Изучены особенности реактивного движения. Проявлением реактивного движения является отдача, которую надо учитывать на практике (при стрельбе, спрыгивании с лодки, скейта и т.д.). Результат отдачи зависит от массы и скорости отделяющегося тела или вещества.

5. Список используемой литературы

1. Гельфер Я. М. Законы сохранения. – М.: Наука, 1967 – 264с.

2. Дерябин В. М. Законы сохранения в физике. – М.: Просвещение, 1982 – 128 с.

3. Краткая научная энциклопедия. Под редакцией Е. Б. Аузан. Слово 1994 год.-159с. С .88- принцип действия ракеты с. 109

4. Толковый словарь русского языка:80 000слов и фразеологических выражений/Российская академия наук. Институт русского языка им.
   В.В. Виноградова.-4-е изд. дополнительное. - М.: ООО “Издательство ЛПИС”, 2003-944 стр.

5. Физика. 9кл.: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений/ А.В. Перышкин, Е.М. Гутник. -5-е изд., стереотип.-М.:Дрофа,2002.-256с.

6. Цветков В.И. Ц27 Космос. Полная энциклопедия/Ил. Н. Красновой.-М.:Экскимо,2008-248 с.: ил. -история ракет с. 86

7. http://ru.wikipedia.org

Приложение 1.

Ракета из пластиковой бутылки

Приложение 2.

Необходимые элементы ракеты из пластиковой бутылки

Приложение 3.

Инструкция по креплению клапана к стартовой площадке

Приложение 4

Инструкция по изготовлению стартовой площадке

Приложение 5

Рис.1

Рис.2

Приложение 6

Рис.6

Рис.7

Приложение 7

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 5