NASA 우주 왕복선이나 중국의 선저우 우주선과 비교할 때 병 로켓은 비교적 단순한 일입니다. 물과 압축 공기로 가득 찬 탄산 음료 병입니다. 그러나 그 단순함은 기만적입니다. 병 로켓은 실제로 다양한 형태의 에너지, 힘 및 잠재력과 같은 물리학의 몇 가지 기본 개념을 이해하고 생각하는 좋은 방법입니다.
잠재력
물체는 구성이나 역장에서의 위치에 따라 위치 에너지를가집니다. 두 개의 양전하가 서로 더 가까워지면 잠재적 에너지가 증가합니다. 공기를 가져와 압축하면 에너지가 입력되고 압축 공기의 증가 된 압력은 부피당 위치 에너지의 척도입니다. 병 로켓이 뚜껑을 열면 내부 공기가 외부 공기보다 더 큰 압력을 가지므로 병에서 물이 팽창하여 배출됩니다. 모든 행동에는 동등하고 반대되는 반응이 있습니다. 따라서이 팽창과 추방에 의해 가해지는 하향 힘은 차례로 로켓을 위쪽으로 밀어냅니다. 압축 공기에 저장된 위치 에너지는 운동 에너지로 변환됩니다.
운동 에너지
운동 에너지는 운동 에너지입니다. 병 로켓처럼 움직이거나 떨어지는 물체는 운동 에너지를 가지고 있습니다. 물체 내부의 분자와 입자는 지속적으로 진동하거나 움직이기 때문에 운동 에너지를 가지고 있습니다. 가스 분자가 그들을 가두는 물질의 표면과 충돌 할 때, 그들은 그것에 힘을가합니다. 면적으로 나눈 힘은 압력과 같습니다. 그래서 기체의 부피를 줄이면 압력이 증가합니다. 분자는 더 작은 영역에 갇혀 있습니다. 그러나 그들의 평균 운동 에너지는 변하지 않았기 때문에 그들이 주변 물질에 가하는 힘이 증가합니다.
중력 잠재 에너지
로켓이 상승하면 운동의 운동 에너지가 중력 위치 에너지로 변환됩니다. 로켓은 지구 표면에서 더 멀리 이동하고 있습니다. 마치 음전하와 양전하가 이동 한 것처럼 서로 멀어지면 로켓은 더 높은 중력 위치 에너지를가집니다. 바닥. 중력이 끌어 당기면 모든 운동 에너지가 중력 위치 에너지로 변환되는 지점에 도달 할 때까지 속도가 감소합니다. 이 시점에서 로켓이 떨어지기 시작합니다.
지구로 떨어지는
병 로켓이 떨어지면 중력 위치 에너지가 운동 에너지로 변환되고 병 로켓의 속도가 급격히 증가합니다. 결국, 그것은 운동 에너지가 포장 도로에서 분자의 무작위 운동, 즉 열로 소멸되는 땅에 부딪칩니다.
병 로켓의 상승 및 하강 중에 에너지가 "사라지지"않는 것을 알 수 있습니다. 모든 에너지는 한 형태에서 다른 형태로 변형되거나 열에서 마찰 및 공기 저항으로 변합니다. 열역학의 첫 번째 법칙은 에너지가 생성되거나 파괴 될 수 없다고 주장합니다. 그것은 단지 한 형태에서 다른 형태로 바뀔뿐입니다.