Sammenlignet med en NASA-rumfærge eller Kinas Shenzhou-rumfartøj er en flaskeraket en relativt enkel affære - bare en sodaflaske fuld af vand og trykluft. Men denne enkelhed er vildledende. En flaskeraket er faktisk en fantastisk måde at forstå og tænke på nogle grundlæggende begreber i fysik, som forskellige former for energi, dens styrke og potentiale.
Potentiel energi
Et objekt har potentiel energi i kraft af dets konfiguration eller dets position i et kraftfelt. Hvis to positive ladninger bevæger sig tættere på hinanden, har de øget potentiel energi. Hvis du tager luft og komprimerer den, tilfører dette energi, og trykluftens øgede tryk er et mål for dens potentielle energi pr. Volumen. Når flaskeraketten lukker op, har luften indeni større tryk end udeluften, så den udvider sig og uddriver vand fra flasken. For hver handling er der en lige og modsat reaktion; så nedadgående kraft udøvet af denne udvidelse og udvisning skubber til gengæld raketten opad. Den potentielle energi, der er lagret i komprimeret luft, oversættes til kinetisk energi.
Kinetisk energi
Kinetisk energi er bevægelsesenergien. En bevægende eller faldende genstand som flaskeraketten har kinetisk energi. Molekyler og partikler inde i et objekt har også kinetisk energi, fordi de konstant vibrerer eller bevæger sig. Når gasmolekyler kolliderer med overfladen af materialet, der begrænser dem, udøver de kraft på det. Kraften divideret med arealet er lig med trykket. Det er derfor, at reducere volumenet af en gas øger dens tryk - molekylerne er begrænset til et mindre område, men deres gennemsnitlige kinetiske energi er ikke ændret, så den kraft, de udøver på materialet omkring dem, stiger.
Gravitationspotentiel energi
Når din raket stiger, oversættes den kinetiske energi af bevægelse til tyngdepotentialenergi. Raketten bevæger sig længere væk fra jordens overflade, så ligesom en negativ og positiv ladning bevæges væk fra hinanden har raketten højere tyngdepotentialenergi, når den klatrer længere væk fra jord. Når tyngdekraften trækker på den, falder dens hastighed, indtil den når et punkt, hvor al kinetisk energi er blevet omdannet til tyngdepotentialenergi. På dette tidspunkt begynder raketten at falde.
Faldende til jorden
Efterhånden som flaskeraketten falder, omdannes tyngdepotentialenergi til kinetisk energi, og flaskraketens hastighed stiger hurtigt. Til sidst rammer det jorden, hvor dets kinetiske energi spredes som tilfældig bevægelse af molekyler i fortovet - med andre ord som varme.
Du bemærker muligvis, at der under flaskerakets stigning og fald ikke forsvinder nogen energi - al energi transformeres enten fra en form til en anden eller skifter fra varme til friktion og luftmodstand. Den første lov om termodynamik hævder, at energi hverken kan skabes eller ødelægges; det skifter blot fra en form til en anden.