让水火箭冲得更高

2021-08-12大脸兔

学苑创造·C版 2021年8期

关键词：瓶内瓶口瓶子

大脸兔

水火箭，顾名思义，就是利用压缩空气做动力，将水喷出后获得反冲力，然后借助反冲力冲向天空的一种装置。水火箭怎么做？怎样让水火箭飞得更高？除了常见的水火箭，还有什么有趣的创意水火箭？

简易版水火箭制作教程

制作材料：饮料瓶一个、硬长管一截、软塑胶管一段、塞子一个、筷子一根、打气筒一个、橡胶火箭头一枚、用于制作火箭尾翼的泡沫棉一块、最后还有用于固定的泡棉膠带。

制作步骤：

1. 在塞子上打两个孔，但孔不要打太大，刚好能紧紧包裹住筷子和硬长管即可，一定不能漏气。接着把硬长管和筷子分别穿进塞子（建议筷子的尖头朝外）。

2. 把软管接到硬长管朝外的那头。

3. 把加工好的塞子塞入饮料瓶口，注意，只需将塞子塞一半进瓶口即可。

4. 用打气筒通过硬长管给瓶子打气，如果瓶内压力足够，瓶子可顺利发射，这说明装置制作成功。如果瓶子不能发射，请检查衔接处是否漏气。

5. 将橡胶火箭头套到饮料瓶尾部，如果套得不牢固，可用透明胶带或电工胶带加固。

6. 用泡棉胶带将火箭的尾翼固定在火箭尾部，火箭雏形制作完成！

只要给瓶里灌一些水，再用气筒打足气，水火箭就会“boom”的一声发射出去啦！

玩转水火箭技巧

水火箭的发射原理是，当塞子将瓶口塞紧后，瓶子内部就形成了一个密闭空间，这时，将气体打入瓶子里，瓶内空气的气压增大，当塞子和瓶口的衔接处不能再承受这股压力后，塞子就会脱离瓶口，此时，瓶内的气体就会集中流向低压区（即瓶口），形成一股反作用力推动火箭前进。但单靠空气所形成的动能太少，于是水就变成了一个很好的媒介，水会随着空气一起冲出瓶口，增加反作用推力。那怎样才能让水火箭飞得更高更远？

首先是充水量。水火箭的竖直升高高度与瓶内水位的关系可以通过实验获得，实验表明，瓶内气压与水火箭的射程成正比，气压越大，喷水的力量越大，水火箭的冲量也就越大，水火箭做反冲运动的动力才会大。一般来说，当水量在动力舱容积的1/5—1/3之间，水火箭飞得最高。

其次是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。提高水火箭的稳定性，就得考虑大气阻力的作用。一是水火箭顶部应为尖的，以便于减小空气阻力;二是瓶体形状应接近流线型，这样便于气流的通过;三是利用三脚架，把水火箭支住，保持发射时的稳定性。

第三是发射仰角的影响。水火箭的斜发与斜抛有关，所以由理论可得，当水火箭的发射仰角为45°左右时，飞行距离最长。如发射仰角太小时，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。而当发射仰角太大时，其向上分力虽大，但向前分力太小，以至于射程太短，形成“射得高，但射不远”的情形。同学们多试几次，试试找到最佳发射仰角吧。

创意水火箭

发射水火箭可以说是世界性的“游戏”，全世界各个国家和地区的水火箭爱好者们，不仅致力于研究如何让水火箭飞得更高更远，还脑洞大开，制作出各种各样的水火箭。我们一起来看看吧！

想要让火箭飞得更远，水火箭爱好者们最先想到的是增加火箭的“燃料”。而增加“燃料”最快的方法就是增加瓶子的数量，于是就有了多瓶体水火箭。

既然有将多个瓶子逐一叠加的多瓶体水火箭，当然也有在火箭主体旁捆绑一圈瓶子的多瓶体水火箭。

捆绑式的多瓶体水火箭的发射场景相当壮观，粗壮的水火箭一飞冲天，很有现场观看火箭发射的感觉。下面这枚叫Axion G2的捆绑式多瓶体水火箭的飞行高度达到了242米。

但将多瓶体捆绑在水火箭身上当助推器并不是让水火箭飞得更高的最有效的办法。想要让水火箭飞得更高，除了作为“燃料”的水要足够多，另外就是有足够大的压力，并让水火箭在飞行时受到的空气阻力尽可能小。

上图这枚水火箭叫暗影，箭体形状像一根铅笔，长度达到了2.85米，这种细长的体型可以有效地减少空气阻力。这枚水火箭的箭身采用耐高压的材料制成，充气的时候更是用了压缩气瓶，内部压强到达34.5bar，相当于大气压强的34倍，松开阀门的一瞬间，水火箭就不见了。

有这么多“绝招”加持，暗影火箭发射的高度达到了534米，随机搭载的相机拍摄到水火箭上升段的影像，甚至可以看到弧形的地平线。

除了设计出能飞得更高更远的水火箭，水火箭爱好者们还设计出了各种有创意的水火箭。例如，与开源硬件相结合，能收集传感数据的水火箭。

携带了降落伞的水火箭。

还有带滑翔翼的水火箭，这种水火箭在上升推力耗尽后，还可以滑翔一段距离。

以及用3D打印机制造的星球大战中R2D2造型的水火箭。它虽然飞得不高，但创意满分。