Sammenlignet med en NASA-romferge eller Kinas romfartøy Shenzhou, er en flaskerakett en relativt enkel affære - bare en brusflaske full av vann og trykkluft. Men den enkelheten er villedende. En flaskerakett er faktisk en fin måte å forstå og tenke på noen grunnleggende konsepter i fysikk, som forskjellige energiformer, dens styrke og potensiale.
Potensiell energi
Et objekt har potensiell energi i kraft av sin konfigurasjon eller sin posisjon i et kraftfelt. Hvis to positive ladninger beveger seg nærmere hverandre, har de økt potensiell energi. Hvis du tar luft og komprimerer den, gir dette energi, og det økte trykket til trykkluften er et mål på dens potensielle energi per volum. Når flaskeraketten løsner, har luften inne større trykk enn uteluften, så den utvider seg og skyver ut vann fra flasken. For hver handling er det en lik og motsatt reaksjon; så nedadgående kraft utøvd av denne utvidelsen og utvisningen skyver i sin tur raketten oppover. Den potensielle energien som er lagret i trykkluften oversettes til kinetisk energi.
Kinetisk energi
Kinetisk energi er bevegelsesenergien. En bevegelig eller fallende gjenstand som flaskeraketten har kinetisk energi. Molekyler og partikler inne i et objekt har også kinetisk energi fordi de konstant vibrerer eller beveger seg. Når gassmolekyler kolliderer med overflaten av materialet som begrenser dem, utøver de kraft på det. Kraften delt på området er lik trykket. Det er derfor å redusere volumet av en gass øker trykket - molekylene er begrenset til et mindre område, men deres gjennomsnittlige kinetiske energi har ikke endret seg, så kraften de utøver på materialet rundt dem øker.
Gravitasjonspotensial energi
Når raketten din stiger, oversettes den kinetiske energien til bevegelse til gravitasjonspotensialenergi. Raketten beveger seg lenger bort fra jordoverflaten, så akkurat som en negativ og positiv ladning beveget seg borte fra hverandre, har raketten høyere tyngdepotensialenergi når den klatrer lenger fra bakke. Når tyngdekraften trekker på den, reduseres hastigheten til den når et punkt der all kinetisk energi har blitt transformert til gravitasjonspotensialenergi. På dette tidspunktet begynner raketten å falle.
Faller til jorden
Når flaskeraketten faller, omdannes gravitasjonspotensialenergi til kinetisk energi, og hastigheten på flaskeraketten øker raskt. Til slutt treffer den bakken, der dens kinetiske energi forsvinner som tilfeldig bevegelse av molekyler i fortauet - med andre ord som varme.
Det kan hende du legger merke til at under oppstigning og fall av flaskeraketten, "forsvinner" ingen energi - all energi enten forvandles fra en form til en annen eller endres fra varme til friksjon og luftmotstand. Den første loven om termodynamikk hevder at energi verken kan skapes eller ødelegges; den endres bare fra en form til en annen.