Σε σύγκριση με ένα διαστημικό λεωφορείο της NASA ή το διαστημικό σκάφος Shenzhou της Κίνας, ένας πύραυλος μπουκαλιών είναι μια σχετικά απλή υπόθεση - απλά ένα μπουκάλι σόδας γεμάτο νερό και πεπιεσμένο αέρα. Αλλά αυτή η απλότητα είναι παραπλανητική. Ένας πύραυλος μπουκαλιών είναι στην πραγματικότητα ένας πολύ καλός τρόπος για να κατανοήσετε και να σκεφτείτε κάποιες βασικές έννοιες στη φυσική, όπως διαφορετικές μορφές ενέργειας, τη δύναμη και τις δυνατότητές του.
Δυναμική ενέργεια
Ένα αντικείμενο έχει δυνητική ενέργεια λόγω της διαμόρφωσής του ή της θέσης του σε ένα πεδίο δύναμης. Εάν δύο θετικά φορτία πλησιάσουν πιο κοντά, έχουν αυξημένη πιθανή ενέργεια. Εάν παίρνετε αέρα και συμπιέζετε, αυτό εισάγει ενέργεια και η αυξημένη πίεση του πεπιεσμένου αέρα είναι ένα μέτρο της πιθανής ενέργειας ανά όγκο. Όταν ο πύραυλος του μπουκαλιού ανοίγει, ο αέρας στο εσωτερικό έχει μεγαλύτερη πίεση από τον εξωτερικό αέρα, οπότε διογκώνεται και αποβάλλει νερό από τη φιάλη. Για κάθε δράση, υπάρχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση. τόσο καθοδική δύναμη που ασκείται από αυτήν την επέκταση και την απέλαση με τη σειρά της ωθεί τον πύραυλο προς τα πάνω. Η πιθανή ενέργεια που αποθηκεύεται στον πεπιεσμένο αέρα μεταφράζεται σε κινητική ενέργεια.
Κινητική ενέργεια
Η κινητική ενέργεια είναι η ενέργεια της κίνησης. Ένα αντικείμενο που κινείται ή πέφτει όπως ο πύραυλος μπουκαλιών έχει κινητική ενέργεια. Τα μόρια και τα σωματίδια μέσα σε ένα αντικείμενο έχουν επίσης κινητική ενέργεια, επειδή δονείται συνεχώς ή κινείται. Καθώς τα μόρια αερίων συγκρούονται με την επιφάνεια του υλικού που τα περιορίζει, ασκούν δύναμη σε αυτό. Η δύναμη που διαιρείται με την περιοχή είναι ίση με την πίεση. Γι 'αυτό η μείωση του όγκου ενός αερίου αυξάνει την πίεση του - τα μόρια περιορίζονται σε μια μικρότερη περιοχή, αλλά η μέση κινητική τους ενέργεια δεν έχει αλλάξει, έτσι αυξάνεται η δύναμη που ασκούν στο υλικό γύρω τους.
Βαρυτική Δυναμική Ενέργεια
Καθώς ο πύραυλός σας ανεβαίνει, η κινητική ενέργεια της κίνησης μεταφράζεται σε δυναμική ενέργεια βαρύτητας. Ο πύραυλος κινείται πιο μακριά από την επιφάνεια της Γης, έτσι όπως ένα αρνητικό και θετικό φορτίο κινείται μακριά ο ένας από τον άλλο, ο πύραυλος έχει μεγαλύτερη βαρυτική δυναμική ενέργεια καθώς ανεβαίνει πιο μακριά από την έδαφος. Καθώς η βαρύτητα το τραβάει, η ταχύτητά της μειώνεται έως ότου φτάσει σε ένα σημείο όπου όλη η κινητική ενέργεια έχει μετατραπεί σε δυναμική ενέργεια βαρύτητας. Σε αυτό το σημείο, ο πύραυλος αρχίζει να πέφτει.
Πτώση στη Γη
Καθώς πέφτει ο πύραυλος φιάλης, η δυναμική βαρυτική ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια και η ταχύτητα του πυραύλου φιάλης αυξάνεται γρήγορα. Τελικά, χτυπά το έδαφος, όπου η κινητική του ενέργεια διαλύεται ως τυχαία κίνηση μορίων στο πεζοδρόμιο - με άλλα λόγια, ως θερμότητα.
Μπορεί να παρατηρήσετε ότι κατά την άνοδο και την πτώση του πυραύλου μπουκαλιών, καμία ενέργεια "εξαφανίζεται" - όλη η ενέργεια είτε μεταβάλλεται από τη μία μορφή στην άλλη είτε αλλάζει από θερμότητα σε τριβή και αντίσταση στον αέρα. Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής υποστηρίζει ότι η ενέργεια δεν μπορεί ούτε να δημιουργηθεί ούτε να καταστραφεί. αλλάζει απλώς από τη μία μορφή στην άλλη.