NASA kosmosesüstiku või Hiina kosmosesõidukiga Shenzhou võrreldes on pudelrakett suhteliselt lihtne asi - lihtsalt vett ja suruõhku täis soodapudel. Kuid see lihtsus on petlik. Pudelrakett on tegelikult suurepärane võimalus mõista ja mõelda füüsika mõningatele põhimõistetele, nagu erinevad energia vormid, selle jõud ja potentsiaal.
Potentsiaalne energia
Objektil on potentsiaalne energia oma konfiguratsiooni või asukoha tõttu jõuväljas. Kui kaks positiivset laengut lähevad üksteisele lähemale, on neil potentsiaalne energia suurenenud. Kui võtate õhu ja surute selle kokku, sisestab see energiat ja suruõhu suurenenud rõhk on selle potentsiaalse energia mõõtühik ühe mahu kohta. Kui pudelirakett sulgub, on õhul sees suurem rõhk kui välisõhul, nii et see paisub ja ajab pudelist vett välja. Iga tegevuse jaoks on võrdne ja vastupidine reaktsioon; nii et selle laienemise ja väljatõrjumise allapoole suunatud jõud surub raketi omakorda ülespoole. Suruõhus salvestunud potentsiaalne energia muundub kineetiliseks energiaks.
Kineetiline energia
Kineetiline energia on liikumise energia. Liikuval või langeval objektil, nagu pudelrakett, on kineetiline energia. Objekti sees olevatel molekulidel ja osakestel on ka kineetiline energia, kuna need vibreerivad või liiguvad pidevalt. Kui gaasimolekulid põrkuvad neid ümbritseva materjali pinnaga, avaldavad nad sellele jõudu. Pindalaga jagatud jõud on võrdne rõhuga. Sellepärast suurendab gaasi mahu vähendamine selle rõhku - molekulid piirduvad väiksema alaga, kuid nende keskmine kineetiline energia ei ole muutunud, mistõttu nende poolt ümbritsevale materjalile avaldatav jõud suureneb.
Gravitatsiooniline potentsiaalne energia
Kui teie rakett tõuseb, muutub liikumise kineetiline energia gravitatsioonipotentsiaaliks. Rakett liigub Maa pinnast kaugemale, nii nagu liikus ka negatiivne ja positiivne laeng üksteisest eemal on raketil suurem gravitatsioonipotentsiaalenergia, kui see ronib kaugemale jahvatatud. Kui gravitatsioon seda tõmbab, väheneb selle kiirus, kuni see jõuab punkti, kus kogu kineetiline energia on muundatud gravitatsioonipotentsiaaliks. Sel hetkel hakkab rakett langema.
Maale kukkumine
Pudelraketi kukkumisel muundub gravitatsioonipotentsiaalenergia kineetiliseks energiaks ja pudeliraketi kiirus suureneb kiiresti. Lõpuks lööb see vastu maad, kus selle kineetiline energia hajub kõnniteel olevate molekulide juhusliku liikumisena - teisisõnu soojusena.
Võite märgata, et pudelraketi tõusu ja languse ajal ei "kao" ükski energia - kogu energia kas muundub ühest vormist teise või muutub kuumusest hõõrdumiseks ja õhutakistuseks. Termodünaamika esimene seadus ütleb, et energiat ei saa luua ega hävitada; see lihtsalt muutub ühest vormist teise.