I razzi illustrano la terza legge del moto di Newton: "Per ogni forza d'azione, ci sarà sempre una forza di reazione che è uguale in grandezza ma opposta in direzione". Il primo razzo potrebbe essere stato un colombaccio a vapore, inventato da Archita di Taranto, nel IV secolo a. C. Il vapore ha poi aperto la strada ai tubi della polvere da sparo dei cinesi, quindi ai razzi a propellente liquido progettati da Konstanin Tsiolkovsky e realizzati da Robert Goddard. Questo articolo descrive cinque modi per costruire il tuo razzo, dal più semplice al più complesso; con una sezione aggiuntiva alla fine dell'articolo, che spiega alcuni dei principi che funzionano quando si costruiscono razzi.
Fare un passo
Metodo 1 di 5: Balloon Rocket
Passaggio 1. Lega un'estremità della corda o della lenza al supporto
Puoi usare lo schienale di una sedia o una maniglia come supporto.
Passaggio 2. Traccia la linea attraverso la cannuccia
Il filo e la cannuccia serviranno da sistema di guida per controllare il percorso del razzo a palloncino.
I modelli di razzi di solito usano cannucce di lunghezza simile attaccate al corpo del razzo. Queste cannucce sono infilate attraverso pali di metallo sulla rampa di lancio per supportare il razzo prima del lancio
Passaggio 3. Lega l'altra estremità a un altro supporto
Assicurati che il filo/cordino sia teso prima di legarlo.
Passaggio 4. Gonfia il palloncino
Pizzica l'estremità del palloncino per evitare che l'aria fuoriesca. Puoi usare le dita, le graffette o le mollette.
Passaggio 5. Attaccare il palloncino alla cannuccia con del nastro adesivo
Passaggio 6. Rimuovere l'aria dal palloncino
Il tuo razzo volerà lungo la linea, da un'estremità all'altra.
- Puoi provare a creare razzi a palloncino con palloncini rotondi anziché lunghi, oltre a varie cannucce di varie lunghezze per scoprire quanto siano efficaci queste cannucce nel guidare il percorso del razzo a palloncino. Puoi anche aumentare l'angolo di volo del razzo a palloncino per vedere come influisce sulla portata del razzo.
- Uno strumento correlato che puoi anche realizzare è una barca a reazione: taglia a metà un cartone di latte. Fai un buco sul fondo e infila un palloncino attraverso il foro. Gonfia il palloncino, quindi posiziona la barca in una vasca da bagno piena di un po' d'acqua e fai uscire l'aria dal palloncino.
Metodo 2 di 5: Razzo lanciato da Straw
Passaggio 1. Taglia un quadrato di carta
Questo pezzo dovrebbe essere circa tre volte la larghezza: la misura consigliata è 11,43 cm x 3,81 cm.
Passaggio 2. Avvolgere strettamente questo pezzo attorno a una matita o un chiodo
Avvolgilo vicino alle estremità anziché al centro. La parte tagliata dovrebbe pendere sopra la punta della matita o dell'unghia.
Assicurati di usare una matita o un'unghia leggermente più spessa della cannuccia, ma non troppo spessa
Passaggio 3. Incolla i bordi tagliati della carta per evitare che si stacchino
Usa del nastro adesivo lungo la lunghezza, lungo la striscia di carta.
Passaggio 4. Piegare le estremità pendenti verso l'esterno per formare un punto o un cono
Usa del nastro adesivo su questa parte del cono per mantenere la forma.
Passaggio 5. Estrarre la matita o l'unghia
Passaggio 6. Verificare la presenza di perdite d'aria
Soffia delicatamente dalla parte esposta del razzo di carta. Ascolta il suono dell'aria che fuoriesce dai lati o dalle estremità del cono e senti le cuciture ai lati e alle estremità per il flusso d'aria. Usa del nastro adesivo per sigillare eventuali perdite e riprova finché non riesci a rilevare alcuna perdita.
Passaggio 7. Aggiungi una pinna caudale sulla parte esposta del razzo di carta
Poiché i razzi di carta sono stretti, potresti essere in grado di attaccare le alette che hai realizzato separatamente alle estremità del razzo. Questo sarà più facile da fare che fare tre o quattro pinne diverse direttamente sulla parte esposta del razzo.
Passaggio 8. Inserisci la cannuccia nella parte aperta del razzo
Assicurati che la cannuccia sia tesa fuori dal razzo abbastanza a lungo da poterla afferrare con le dita.
Passaggio 9. Espira con forza attraverso una cannuccia
Il razzo volerà in aria spinto dalla forza del tuo respiro.
- Punta sempre la cannuccia e lanciala verso l'alto, non contro qualcuno quando la lanci.
- Varia il modo in cui costruisci il razzo per vedere come le modifiche influiscono sul suo volo. Inoltre, varia la forza con cui respiri attraverso la cannuccia per vedere come questo influisce sulla distanza che il tuo razzo può volare.
- Questo giocattolo di carta simile a un razzo è costituito da un bastone con un cono di plastica attaccato a un'estremità e un paracadute di plastica attaccato all'altra. Il paracadute viene piegato su un bastone, che viene poi inserito in un tubo di cartone. Quando viene soffiato, il cono di plastica catturerà l'aria e lancerà la bacchetta. Quando raggiunge l'altezza massima, il bastone si lascerà cadere e attiverà il paracadute.
Metodo 3 di 5: Rotolo di pellicola a razzo
Passaggio 1. Decidi quanto lungo/alto il razzo vuoi costruire
Una buona lunghezza/altezza del razzo è di 15 cm, ma puoi allungarlo o accorciarlo se lo desideri.
Un buon diametro è 3,75 cm, ma il diametro effettivo sarà determinato dal diametro della camera di combustione del razzo
Passaggio 2. Preparare il rotolo/rotolo di pellicola
Questo rullo sarà la camera di combustione del tuo razzo. Puoi ottenere rotoli di pellicola da studi fotografici che usano ancora la pellicola.
- Cerca un rotolo di pellicola con una copertura che assomigli a un tappo che entri nella bocca del rullo, anziché essere bloccato all'esterno.
- Se non riesci a trovare un rotolo di pellicola, puoi utilizzare un flacone vuoto di medicinali soggetti a prescrizione, con un coperchio a scatto. Se non riesci a trovarlo, puoi usare un tappo di sughero che si adatterà perfettamente alla bocca della bottiglia.
Passaggio 3. Assemblare il razzo
Il modo più semplice per realizzare un corpo di un razzo è avvolgere una striscia di carta attorno a un rotolo di pellicola, nello stesso modo in cui avvolgeresti una matita o un chiodo quando fai un razzo lanciato da una cannuccia. Poiché i rulli lanceranno i razzi, potresti voler attaccare la carta ai rulli usando del nastro adesivo o della colla, prima di avvolgerli attorno al contenitore.
- Assicurati che la bocca del rullo o del flacone di pillole sia rivolta verso l'esterno quando fissi l'alloggiamento del razzo. La bocca servirà da ugello del razzo.
- Invece di piegare le estremità del corpo del razzo lontano dai rulli nei coni, puoi creare coni separati tagliando un cerchio di carta, dal bordo al centro, e piegando la carta in un cono. Puoi attaccare i coni con nastro adesivo o colla.
- Aggiungi pinne. Poiché il diametro di questo razzo è più spesso del razzo di carta che lanci con una cannuccia, taglia ogni pinna una alla volta per attaccarle. Assicurati anche di usare tre pinne invece di quattro.
Passaggio 4. Determinare la posizione di lancio del razzo
La posizione aperta all'aperto è quella che consigliamo, poiché il razzo può raggiungere un'altezza abbastanza buona quando viene lanciato in questa posizione.
Passaggio 5. Riempire il rullo con acqua fino a 1/3 pieno
Se la fonte d'acqua non è vicino alla tua rampa di lancio, potresti dover portare il razzo sottosopra o trasportare l'acqua separatamente e riempire i rulli sulla rampa di lancio.
Passaggio 6. Tagliare a metà la compressa effervescente e mettere l'altra metà nell'acqua
Passaggio 7. Chiudere i rulli e ruotare il razzo in modo che sia perpendicolare alla piattaforma di lancio
Passaggio 8. Allontanarsi a distanza di sicurezza
Quando la compressa inizia a dissolversi, rilascia anidride carbonica. La pressione si accumulerà fino a quando non si romperà e rilascerà il coperchio del rullo consentendo il lancio del razzo.
Oltre all'acqua, puoi riempire il rullo con aceto a metà. Invece di compresse effervescenti, puoi usare 1 cucchiaino (5 g) di bicarbonato di sodio. L'aceto, che è un acido (acido acetico), reagirà con il bicarbonato di sodio (che è l'ingrediente di base), per produrre acqua e anidride carbonica. Tuttavia, l'aceto e il bicarbonato di sodio sono più volatili dell'acqua e delle compresse effervescenti, quindi dovrai uscire dal razzo molto più velocemente e l'uso eccessivo di entrambi i prodotti chimici può distruggere i rulli
Metodo 4 di 5: partite Rocket
Passaggio 1. Taglia piccoli triangoli dal foglio di alluminio
Questo triangolo dovrebbe essere isoscele, con una lunghezza di circa 2,5 cm alla base e 5 cm dal centro della base all'apice del triangolo.
Passaggio 2. Prendi i fiammiferi dal mazzo
Passaggio 3. Allineare i fiammiferi con i perni dritti
Posizionare il fiammifero e lo spillo in modo che la punta della testa dello spillo tocchi la testa del fiammifero, in una posizione non superiore alla parte più spessa della testa.
Passaggio 4. Avvolgere il triangolo di alluminio, partendo dal punto più alto, attorno alla testa del fiammifero
Avvolgerlo il più strettamente possibile senza disturbare la posizione del perno. Al termine, l'involucro dovrebbe estendersi di circa 6,25 mm sotto la testa del fiammifero.
Passaggio 5. Piegare l'involucro di alluminio attorno alla testa dello spillo con le unghie del pollice
Questo spingerà l'involucro più vicino alla testa del fiammifero e creerà un migliore canale per i pin sotto l'involucro.
Passaggio 6. Rimuovere con cautela il perno dal suo involucro
Fare attenzione a non strappare la pellicola mentre si esegue questa operazione.
Passaggio 7. Piegare la graffetta in una piattaforma di lancio
- Piegare l'esterno con un angolo di 60 gradi. Questo formerà la base della rampa di lancio.
- Piega la scanalatura interna verso l'alto, quindi ruotala in modo che formi un triangolo aperto. Qui sarà dove metterai le tue partite avvolte nella pellicola.
Passaggio 8. Posiziona il tuo trampolino di lancio sulla posizione di lancio
Anche in questo caso, si consiglia vivamente una posizione all'aperto all'aperto, poiché i razzi match possono percorrere distanze considerevoli. Evita i luoghi molto asciutti, poiché i razzi fiammiferi possono causare incendi.
Assicurati che l'area intorno a te sia sicura prima di lanciare il razzo
Passaggio 9. Posiziona il razzo fiammifero sulla rampa di lancio, con la testa rivolta verso l'alto
Il razzo deve essere posizionato almeno con un angolo di 60 gradi. Se è più basso, potrebbe essere necessario piegare la graffetta finché non raggiunge questa posizione.
Passaggio 10. Lancia il razzo
Accendi un fiammifero appena sotto la sua testa avvolta. Quando il fosforo nella testa di fiammifero avvolto si accende, il razzo di fiammifero volerà.
- Preparate un secchio d'acqua che sia utile per inzuppare i fiammiferi usati, per fare in modo che questi fiammiferi siano completamente spenti.
- Se il razzo fiammifero atterra su di te, fermati, lasciati cadere a terra e rotola finché tutte le fiamme non si sono spente.
Metodo 5 di 5: razzo d'acqua
Passaggio 1. Preparare una bottiglia di soda vuota da 2 litri
Questa bottiglia servirà da camera di pressione sul razzo. Poiché le bottiglie vengono utilizzate per realizzare questi razzi, a volte vengono chiamati razzi bottiglia. Non confonderlo con i fuochi d'artificio, chiamati anche razzi bottiglia, che sono così chiamati perché spesso vengono sparati dall'interno di una bottiglia. I razzi bottiglia come questo sono illegali da lanciare in molte aree; mentre i razzi ad acqua sono legali nella maggior parte delle aree.
- Rimuovere l'etichetta della bottiglia tagliandola dove non è incollata alla bottiglia. Fare attenzione a non tagliare o forare la superficie della bottiglia mentre si esegue questa operazione, poiché graffi o tagli indeboliranno la bottiglia.
- Rinforzare la bottiglia avvolgendola con del nastro adesivo. Le nuove bottiglie possono resistere a pressioni fino a 100 libbre per pollice quadrato (689,48 kilopascal), ma lanci ripetuti ridurranno la tolleranza alla pressione che le bottiglie possono gestire senza rompersi. Puoi avvolgere diversi strati di nastro adesivo attorno al centro della bottiglia, oppure avvolgere il centro e continuare a metà della bottiglia verso ciascuna estremità. Ogni confezione deve fare il giro della bottiglia due volte.
- Segna i punti in cui attaccherai le pinne al corpo del razzo, con un pennarello. Se prevedi di utilizzare quattro pinne, disegna le linee ad angoli di 90 gradi l'una dall'altra. Se hai intenzione di realizzare tre pinne, disegna le strisce a 120 gradi l'una dall'altra. Potresti voler circondare un pezzo di carta attorno alla bottiglia e segnarlo prima di trasferire questi segni sulla bottiglia.
Passaggio 2. Realizza le pinne
Poiché il corpo del razzo in plastica è abbastanza resistente, anche se devi rinforzarlo di nuovo, anche le pinne dovrebbero essere resistenti. Puoi usare il cartone rigido, ma un materiale migliore è la plastica utilizzata in una cartella tascabile o in un raccoglitore con tre anelli.
- Per prima cosa devi progettare le pinne e creare un campione di carta come guida per il taglio. Comunque progetti le tue pinne, devi farle in modo che le vere pinne vengano piegate di nuovo (raddoppiate) per ottenere una forza extra e raggiungere il punto di costrizione della bottiglia.
- Tagliare il campione e utilizzarlo come guida per il taglio del materiale dell'aletta.
- Piega le pinne e fissale al corpo della rucola con del nastro adesivo.
- A seconda del design del tuo lanciatore, potresti non dover costruire una pinna che attraversi l'ugello del razzo.
Passaggio 3. Creare l'ogiva e la parte del carico
Avrai bisogno di una seconda bottiglia da 2 litri per questo.
- Taglia il fondo della bottiglia.
- Posizionare il carico sulla parte superiore della bottiglia tagliata. Questo pezzo può essere un modello di argilla o un mucchio di elastici. Posiziona il fondo tagliato della bottiglia all'interno della parte superiore, con il fondo rivolto verso la parte superiore della bottiglia. Attaccalo con del nastro adesivo, quindi attacca la bottiglia modificata al fondo della bottiglia che funge da camera a pressione.
- Il tuo cono può essere fatto di qualsiasi cosa, da un tappo di bottiglia da 2 litri a un tubo in PVC di qualsiasi lunghezza, a un vero cono di plastica. Una volta definito e creato, questo cono dovrebbe essere fissato in modo permanente alla parte superiore della bottiglia tagliata.
Passaggio 4. Prova l'equilibrio del tuo razzo fatto in casa
Bilancia il razzo sul dito indice. Il razzo dovrebbe essere bilanciato in un punto sopra la camera di pressione (fondo della prima bottiglia). In caso contrario, rimuovere la porzione di carico e regolare il peso.
Una volta trovato il suo centro di massa, pesa il razzo. Il peso dovrebbe essere compreso tra 200 e 240 grammi
Passaggio 5. Crea il launcher/stopper
Ci sono diversi pezzi di equipaggiamento che puoi usare per lanciare il tuo razzo ad acqua. Il più semplice è una valvola e un fermo che può essere inserito nella bocca della bottiglia che funge da camera a pressione.
- Cerca un tappo che si adatti perfettamente alla bocca della bottiglia. Potrebbe essere necessario raschiare un po' i bordi.
- Procurati un sistema di valvole comunemente usato nei pneumatici delle automobili o nelle camere d'aria delle biciclette. Misura il diametro.
- Praticare un foro al centro della valvola, con lo stesso diametro della valvola.
- Pulisci lo stelo della valvola e applica del nastro adesivo sulla parte filettata e sull'apertura.
- Inserire la valvola attraverso il foro nel sughero, quindi tenerla in posizione con una guarnizione in silicone o uretano. Lasciare che questa sostanza si asciughi completamente prima di rimuovere il nastro.
- Testare la valvola per assicurarsi che l'aria possa attraversarla liberamente.
- Prova l'arresto mettendo una piccola quantità d'acqua nella camera a pressione del razzo, quindi posizionando il tappo in posizione ed erigendo il razzo verticalmente. Se c'è una perdita, richiudere la valvola e riprovare. Una volta che non ci sono perdite, riprovare per trovare la pressione che costringe l'aria ad espellere il tappo dalla bottiglia.
- Per istruzioni sulla creazione di un sistema di lancio più avanzato, vedere
Passaggio 6. Seleziona il sito di lancio del razzo
Come per i razzi e gli accendini a rulli di pellicola, è altamente raccomandato un luogo all'aperto all'aperto. Poiché i razzi ad acqua sono più grandi di altri razzi, avrai bisogno di un'area aperta più ampia e piatta rispetto agli altri razzi.
Le superfici rialzate, come i tavoli da picnic, sono una buona idea quando sono presenti bambini piccoli
Passaggio 7. Lancia il tuo razzo
- Riempi la camera a pressione per 1/3-1/2 piena d'acqua (potresti essere in grado di aggiungere colorante alimentare all'acqua per darle un "carburante" più colorato quando il razzo viene lanciato). Puoi anche lanciare un razzo senza usare acqua nella camera a pressione, anche se la pressione target potrebbe essere diversa da quando la camera conteneva acqua.
- Inserire il lanciatore/stop nella bocca della camera a pressione.
- Collegare il tubo della pompa della bicicletta alla valvola di rilascio.
- Metti il razzo in posizione verticale.
- Pompare aria fino a raggiungere una pressione tale da far uscire la valvola. Potrebbe esserci un po' di tempo di attesa prima che ciò accada e il razzo venga lanciato.
Parti del razzo e come funzionano
1. Usare il carburante per sollevare il razzo e farlo volare in aria. I razzi volano dirigendo il vapore del carburante verso il basso attraverso uno o più scarichi che lo spingeranno verso l'alto (lo solleveranno) e lo sposteranno in avanti (attraverso) l'aria. I motori a razzo funzionano mescolando il carburante reale con una fonte di ossigeno (ossidante), che consente al razzo di funzionare nello spazio esterno diverso dall'atmosfera terrestre.
- I primi razzi erano razzi a combustibile solido. Questi razzi includono fuochi d'artificio, razzi da guerra cinesi e i due sottili booster utilizzati dai veicoli spaziali. La maggior parte dei razzi come questo ha un foro nel mezzo, che viene utilizzato come luogo per l'incontro e la combustione del carburante e dell'ossidante. I motori a razzo utilizzati nei modelli di razzi utilizzano carburante solido, nonché un gruppo di correnti per lanciare il paracadute del razzo quando il carburante si esaurisce.
- I razzi a propellente liquido includono serbatoi pressurizzati separati contenenti un combustibile liquido come benzina o idrazina e ossigeno liquido. Questi fluidi vengono pompati nella camera di combustione nella parte inferiore del razzo; I gas di scarico vengono espulsi attraverso un muso conico. I principali propulsori del veicolo spaziale sono razzi a combustibile liquido supportati da serbatoi di carburante esterni, che vengono trasportati sotto il velivolo al momento del lancio. Anche i razzi Saturn V delle missioni Apollo sono razzi a combustibile liquido.
- Molti aerei a propulsione a razzo usano anche piccoli razzi sui lati per aiutare a guidare l'aereo mentre è in cielo. Questi razzi sono chiamati propulsori di manovra. Il modulo di servizio sul modulo di comando Apollo ha questi propulsori, anche gli zaini dell'unità di manovra con equipaggio utilizzati dagli astronauti delle astronavi utilizzano questi propulsori.
2. Tagliare il rifiuto dell'aria con il suo naso conico. L'aria ha massa e più è densa (soprattutto più è vicina alla superficie terrestre), più combatterà contro gli oggetti che cercano di attraversarla. I razzi devono essere progettati per essere aerodinamici (con lunghe forme ellittiche) per ridurre al minimo l'impatto mentre attraversano l'aria e, per questo motivo, i razzi hanno una punta conica.
- I razzi che trasportano carichi utili (astronauti, satelliti o esplosivi nucleari) di solito trasportano questi carichi dentro o vicino al muso del razzo. Il modulo di comando dell'Apollo, ad esempio, è di forma conica.
- Questo naso conico trasporta anche tutti i sistemi di controllo del razzo per aiutarlo a guidarlo verso la sua destinazione senza ostacoli. I sistemi di controllo possono includere computer in cabina, sensori, radar e radio per fornire informazioni e controllare la traiettoria di volo del razzo (i razzi Goddard utilizzano un sistema di controllo giroscopico).
3. Bilanciamento del cerchio attorno al suo centro di massa. Il peso complessivo del razzo deve essere bilanciato intorno a un certo punto del razzo, per garantire che il razzo possa volare senza ostacoli. Questo punto può essere chiamato punto di equilibrio, centro di massa o centro di gravità.
- Il centro di massa per ogni razzo varia. In generale, il punto di equilibrio sarà al di sopra del carburante o della camera di pressione.
- Mentre il carico utile aiuta a sollevare il centro di massa del razzo oltre la camera di pressione, un carico utile in eccesso renderà il razzo pesante sulla parte superiore, rendendo difficile il mantenimento durante il lancio e il controllo durante il volo. Per questo motivo, i circuiti integrati sono stati combinati con i computer dei veicoli spaziali per ridurre il peso (questo ha portato all'uso di circuiti integrati simili, o chip, in calcolatrici, orologi digitali, personal computer e, più recentemente, tablet e smartphone).
4. Bilanciare il volo del razzo con le sue pinne caudali. Queste alette aiutano a garantire che il volo del razzo sia diritto, fornendo resistenza dell'aria ai cambiamenti di direzione. Alcune delle alette sono progettate per passare attraverso il fondo dell'ugello del razzo e per mantenere il razzo in posizione verticale prima del lancio.
Nel 19° secolo, l'inglese William Hale scoprì un altro modo per utilizzare le pinne dei razzi per stabilizzare il volo dei razzi. Ha fatto uno scarico proprio accanto alle pinne che sembrava un'elica. Ciò fa sì che i gas di scarto comprimono le alette e ruotino il razzo per mantenerlo fuori linea. Questo processo è chiamato stabilizzazione rotante
Suggerimenti
- Se ti piace creare i razzi sopra ma vuoi affrontare una sfida più difficile, puoi lavorare su un modello hobby di un razzo. I modellini di razzi sono stati in vendita commercialmente dalla fine degli anni '50, sotto forma di apparecchiature ad incastro che potrebbero essere lanciate con motori a polvere da sparo neri, ad altezze di 100-500 m.
- Se è troppo difficile lanciare il razzo verticalmente, puoi farne planare una parte in orizzontale (in effetti, i razzi a palloncino sono una forma di questa planata orizzontale). Puoi attaccare un razzo a rulli di pellicola a un'auto giocattolo o un razzo ad acqua a uno skateboard. Dovresti comunque trovare un'area aperta con uno spazio di lancio abbastanza grande.
Avvertimento
- La supervisione dei genitori è fortemente consigliata quando si lavora con qualsiasi razzo lanciato usando qualcosa di più forte del respiro della persona che lo lancia.
- Indossare sempre una protezione per gli occhi quando si lancia uno dei tre tipi di razzi volanti (razzi diversi dai razzi a palloncino). Per i razzi a volo libero più grandi, come i razzi ad acqua, si consiglia anche un casco protettivo per proteggere la testa se il razzo lo colpisce.
- Non sparare razzi a volo libero di alcun tipo contro nessuno.
