Energiformer, når man starter en vandflaske Rocket

Sammenlignet med en NASA-rumfærge eller Kinas Shenzhou-rumfartøj er en flaskeraket en forholdsvis simpel affære - bare en sodavand fuld af vand og trykluft. Men den enkelhed er vildledende. En flaske raket er faktisk en fantastisk måde at forstå og tænke på nogle grundlæggende begreber i fysik, som forskellige former for energi, dets styrke og potentiale.

Potentiel energi

Et objekt har potentiel energi ved i kraft af sin konfiguration eller dens position i et kraftfelt. Hvis to positive ladninger bevæger sig tættere sammen, har de øget potentiel energi. Hvis du tager luft og komprimerer det, indlæses det energi, og det øgede tryk i trykluften er et mål for dets potentielle energi pr. Volumen. Når flaskeraket er uklart, har luften et større tryk end den ydre luft, så det udvider og udviser vand fra flasken. For hver handling er der en lige og modsat reaktion; så nedadgående kraft udøves af denne ekspansion og udvisning skubber igen raket opad. Den potentielle energi, der opbevares i komprimeret luft, omdannes til kinetisk energi.

Kinetic Energy

Kinetisk energi er bevægelsesenergien. En bevægende eller faldende genstand som flaskeraketten har kinetisk energi. Molekyler og partikler inde i et objekt har også kinetisk energi, fordi de hele tiden vibrerer eller bevæger sig. Som gasmolekyler kolliderer med overfladen af ​​materialet, der begrænser dem, udøver de kraft på det. Kraften divideret med området er lig med trykket. Derfor reducerer mængden af ​​en gas øget tryk - molekylerne er begrænset til et mindre område, men deres gennemsnitlige kinetiske energi er ikke ændret, så den kraft, de udøver på materialet omkring dem, øges.

Gravitational Potentiel energi

Når din raket stiger, translateres den kinetiske energi i bevægelse til gravitationspotentiale energi. Raketen bevæger sig længere væk fra Jordens overflade, så som en negativ og positiv ladning flyttes væk fra hinanden, har raketen højere gravitationspotentiale energi, da den klatrer længere fra jorden. Når tyngdekraften trækker på den, falder dens hastighed, indtil den når et punkt, hvor al den kinetiske energi er blevet omdannet til gravitationspotentiale energi. På dette tidspunkt begynder raketen at falde.

Faldende til jorden

Når flaskeraketten falder, omdannes potentialetergi til kinetisk energi, og flaskenraket hurtigt øges. Til sidst rammer den jorden, hvor dens kinetiske energi spredes som tilfældig bevægelse af molekyler i fortovet - med andre ord som varme.

Du kan bemærke, at under flaskerakets stigning og fald ikke energi "forsvinder" - al energi omdannes enten fra en form til en anden eller ændres fra varme til friktion og luftmotstand. Den første lov i termodynamikken fastholder, at energi hverken kan skabes eller ødelægges; det ændres kun fra en form til en anden