水火箭制作
方法
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1准备两至三个胶瓶。
2.准备一个软木塞,能紧塞住宝特瓶口。将球类所用的打气球针穿过软木塞。
3.准备一个架子,用来放置水火箭,也能改变发射角度为原则。
水火箭发射程序与运作原理
一﹑加水>> 动量守恒(Conservation of energy)
动量为物体质量和其运动速度的乘机。动量守恒为—系统之总动量为此系统中各物体之动量和。
因为胶瓶容纳的空气有限,在喷气嘴打开的瞬间,空气一下子就冲出来了,加入水后,压缩空气将水向外推,当水流高速向外冲出时,增加反作用力,也就能推动水火箭向上升空。
二﹑打气>> 气压( Pressure)
单位面积中所受的空气压力。
P=F/A ; P:压力 F:作用力 A:面积
压力愈大,所产生的作用力也愈大。
三﹑发射>> 作用力与反作用力(Momentum)
牛顿第三运动定律( Newton’ s 3rd law):如果以一力推(拉)一物体时,该物体会以相等大小的力推(拉)施力者。
1.灌得饱饱儿的气球,里头充满了空气。
2.把吹气口松开,空气就会从吹气口咻咻咻的跑出来。
3.往后面喷出来的空气力量,会把气球往前面推进。火箭的冲力,也是利用这种反作用力产生的。
水火箭升空的原理和把气球放气的道理一样。
四﹑飞行>> 重力、弹道飞行、空气阻力
重力
使物体落回地面的力。两物体间重力大小取决于它们之间的距离,也取决于物体的质量。距离愈大,拉在一起的力量就愈小。物体的质量愈大,重力就愈大。
弹道飞行
物体以一起始力向一仰角方向作用,物体受到地心引力的影响,呈一抛物线方式飞行。此抛物线即为弹道。
空气阻力
物体移动穿过空气时,空气分子撞在物体上产生摩擦力,此种摩擦力称之为空气阻力。
水火箭升空后,靠本身的惯性力量继续飞行,可是受到地心引力及空气阻力的影响,使得速度愈来愈慢,最后呈抛物线掉落地面。
真火箭的构造
火箭的外壳坚固耐热
火箭的原理
火箭内装配高效能燃料及氧化剂。
高效能燃料燃烧时,火箭底部喷出气体,能产生强大的力量。
这种力量足以抵消地心吸力,把宇宙飞船送到太空去。
火箭的速度最少要每秒8公里,才能脱离地心吸力
盛载燃料的部分用完后会脱落
穿梭机的结构
太空穿梭机 - 火箭与飞机的合体
希望能大量节省发射成本
除了外部燃料缸之外,穿梭机所有部分皆可重复使用。
相对于一切皆用完即弃的传统火箭,穿梭机似乎较符合
经济原则。
事与愿违的是,发射穿梭机的费用并不比传统火箭便宜。
根据美国太空总署在1997年的估计,每次发射穿梭机的
平均费用为4亿7千万美元,而发射传统火箭的费用由
约需8千万至超过4 亿美元不等。
特点
连载量大
能往返地球
像传统火箭一样利用跑道降落
货舱
穿梭机的货舱很大,接近300 立方米。
主要用作盛载人造卫星、小型船、天文望远镜、宇宙探测器
等科学材料
机械臂
穿梭机的机械臂又叫魔术手。
负责把器材送出舱外,或从轨道上收回器材。
臂上还装有摄影机,以便观察机械臂的工作情况,同时亦可
协助检查或维修机身外部
穿梭机在发射时发生爆炸,航天员如何逃生?
基本上无法逃生
详细
假若穿梭机在发射时突然发生爆炸,被安全带紧紧捆绑在座椅上的航天员,逃生的机会可说是微乎其微。但并不是每当发生事故,航天员都只能束手待毙,事实上只要时间充分,航天员是有机会逃生的。例如穿梭机上出现毒气泄漏,危及航天员的生命时,他们可以立即松开安全带,爬到旁边的舱门,打开它,走到发射台上跳进逃生篮(escape basket)(每一个逃生篮可以承载三人),然后顺着超过369米长的钢缆直滑至地面。到达地面后,航天员有两个选择,一是跑进地底碉堡 (underground bunker)暂避,一是立即驾驶装甲运兵车(army armored personnel carrier)离开险境
穿梭机可以飞到月球吗?
不可以。
月球距离地球约38万公里,而太空穿梭机只能飞至离地面约600公里的轨道(普通飞机约在10公里上空飞行)。
到目前为止,只有美国现已停产的土星五型(Saturn V)火箭才有足够推动力把人类送往月球。无论人类会否再次造访月球,可以肯定的是,由于月球没有空气,穿梭机的机翼根本发挥不了作用,所以人类就是再次登月,也不会用穿梭机作运载工具。
为甚么穿梭机总是在佛罗里达州发射?
基于安全理由和利用地球的自转速度帮助升空。此外,美国的穿梭机自然选择美国的地方发射。
详细
美国选择佛罗里达州兴建太空中心有两个主要理由
第一个理由是安全,所有穿梭机于升空后皆会向东冲出太空,这样即使升空时发生任何意外,失事的宇宙飞船很大机会只会坠向大西洋,而不会危及陆地上的居民。此外,固体燃料火箭(booster rocket)也可以降伞落在大海中,避免因坠落在坚硬的地面上而受伤损,方便回收再用。
第二个理由是可以搭地球的顺风车。我们虽然完全感觉不到地球的自转,但其实地面上一切的对象,皆随着地球自转而不断向东高速运动。
在赤道,这个速度最高,约达每小时1666公里,亦即在赤道上,火箭尚未发射,地球已送上所需轨道速道(每小时约27800公里)的6%。好好地行利用这个大地的恩赐,可有效地减小燃料负载(fuel load)及增加有效负载(payload),所以美国太空总署选择了接近赤道的佛罗里达州兴建太空中心。
太空中没有空气,航天员如何控制穿梭机的姿态?
利用穿梭机机首及机尾共44个小型火箭喷射器
详细
在地球大气中飞行,机师会利用控制杆,操控副翼、方向舵及升降舵的方向,以改变空气流过机翼的情况,从而改变飞行的方向。在太空中,由于没有空气,穿梭机只能利用安装在机首及机尾的44个小型火箭喷射器,这些喷射器统称为反作用力控制系统(reaction control system,or RCS)。航天员可以利用机舱内的旋转手动控制杆(rotational hand controller),发动这些小型喷射器。
根据牛顿第三定律,穿梭机会向着和喷射方向相反的方向移动,从而达至改变穿梭机姿态的目的。
亚特兰提斯号 Atlantis
发射情况
着陆
航天员到达发射台39A
在发射台 39-A