水火箭的飞行原理

一、水火箭的飛行原理

水火箭的飛行原理與一般能發射人造衛星，使之環繞地球旋轉的火箭，和飛離地球前往月球所使用的火箭，以及為了探測火星、金星的狀況而發射載有觀測儀的火箭是一樣的，只是動力不同而已。

現在，就讓我們來看看有關火箭的飛行原理和構造吧!

1.火箭的飛行原理：

（作用力與反作用力定力也就是牛頓第三運

動定律）

子彈發射時，槍會向後座彈，這是因為子彈

發射出去產生的力，反作用於槍的本身，使槍

往後座彈的緣故。

如果將機槍裝載在平台車上，連續擊發子

彈，平台車就會往後移動。

這個時候的槍可以比作火箭引擎，子彈可比

作燃料燃燒所得的氣體，平台車則可比作火箭;

也就是說火箭飛行和槍擊發子彈的原理相同。

火箭的內部和周圍的壓力差變成它的推

力，也就是由引擎內燃料燃燒所生成的高壓氣

體，經由噴嘴加速噴出。這可以用一般氣球舉

例來加以說明。

如右下圖所示，當氣球一經吹脹，球內的壓

力較它外面周圍的壓力高。然而，這時的氣球

僅僅不過吹脹而已，它輕飄飄的，尚無法飛

起。

這時打開氣球的吹氣口。內部的高壓空氣--

下子就放出，產生一股衝力，使得氣球會向敬

氣的反方向飛射出去。

而火箭就是運用氣球飛射的原理持續飛

行，它的引擎被設計為盡可能長時間地製造出

高壓氣噴出高壓氣體，通過噴嘴放出去

，使它

能飛得更高更遠。

為了盡可能長時間產生高壓氣體，火箭就必須

儲存大量的燃料。

因此，當火箭和其他交通工其所儲存的燃料

重量比例作一比較時，即可發現汽車、柴油車

等所儲存的燃料並不多，但飛機、火箭等就儲

存了相當多的燃料;而火箭所儲存的燃料接近

其總重量的90%，所以可以說它的內部構造

大部分是儲存燃料的容器。

水火箭的飛行原

理與上面所說的一

樣，只是其動力來源

是打氣筒打入的高

壓氣體將內部的水

快速噴出產生的。接

著來介紹水火箭的

發射程序運用原理。

二、水火箭發射程序與運用原理：

1﹑加水→依據動量守恆(牛頓第三運動定律)，可增加反作用力。

因為保特瓶容納的空氣有限，在噴氣嘴打開的瞬間，空氣一下就衝出來了，以致水火箭所獲得的動量變化小(或反作用力小)，飛行的速度及距離就小。而加入水後，壓縮空氣將水向外推，當水流高速向外衝出時，水火箭所獲得的動量變化就很大(反作用力增加)，也就能推動水火箭向上升空。

2﹑打氣→增加壓力艙內的氣壓，以便快速將水排出。

單位面積中所受空氣的作用力稱為壓力。P＝F/A ；P：壓力F：作用力 A：面積

故壓力愈大，所產生的作用力也愈大，反作用力也愈大。

3﹑發射→作用力與反作用力(牛頓第三運動定律)

牛頓第三運動定律：如果以一力推（拉）一物體時，該物體會以相等大小的力推（拉）施力者。

1.灌得飽飽兒的氣球，裡頭充滿了空氣。

2.把吹氣口鬆開，空氣就會從吹氣口咻咻咻的跑出來。

3.往後面噴出來的空氣力量，會把氣球往前面推進。火箭的衝力，也是利用這種反作用力產生的。

水火箭升空的原理和把氣球放氣的道理一樣。

4﹑飛行→重力、彈道飛行、空氣阻力

重力：使物體落回地面的力。兩物體間重力大小取決於它們之間的距離，也取決於物體的質量。距離愈大，拉在一起的力量就愈小。物體的質量

愈大，重力就愈大。

彈道飛行：物體以一起始力向一仰角方向作用，物體受到地心引力的影響，呈一拋物線方式飛行。此拋物線即為彈道。

空氣阻力：物體移動穿過空氣時，空氣分子撞在物體上產生摩擦力，此種摩擦力稱之為空氣阻力。

水火箭升空後，靠本身的慣性力量繼續飛行，可是受到地心引力及空氣阻力的影響，使得速度愈來愈慢，最後呈拋物線掉落地面。

5﹑尾翼的作用

尾翼的作用在於維持水火箭前進的方向。