Περιεχόμενο
Σε σύγκριση με το διαστημικό λεωφορείο της NASA ή το διαστημόπλοιο Chinas Shenzhou, ένας πυραύλος μπουκαλιών είναι μια σχετικά απλή υπόθεση - απλά ένα μπουκάλι σόδα γεμάτο νερό και πεπιεσμένο αέρα. Αλλά αυτή η απλότητα είναι παραπλανητική. Ένας πυραύλος είναι πράγματι ένας πολύ καλός τρόπος για να καταλάβεις και να σκεφτείς μερικές βασικές έννοιες στη φυσική, όπως διαφορετικές μορφές ενέργειας, τη δύναμή της και τις δυνατότητές της.
Δυνητική ενέργεια
Ένα αντικείμενο έχει δυναμική ενέργεια λόγω της διαμόρφωσής του ή της θέσης του σε ένα πεδίο δύναμης. Αν δύο θετικά φορτία κινηθούν πιο κοντά, έχουν αυξήσει τη δυνητική ενέργεια. Εάν παίρνετε αέρα και το συμπιέζετε, αυτό εισάγει ενέργεια, και η αυξημένη πίεση του πεπιεσμένου αέρα είναι ένα μέτρο της δυνητικής ενέργειας ανά όγκο. Όταν ο πυραύλος του φιαλιδίου αποκαλυφθεί, ο εσωτερικός αέρας έχει μεγαλύτερη πίεση από τον εξωτερικό αέρα, οπότε επεκτείνεται και αποβάλλει το νερό από τη φιάλη. Για κάθε δράση, υπάρχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση. έτσι ώστε η προς τα κάτω δύναμη που ασκείται από αυτή την επέκταση και την απέλαση να σπρώχνει με τη σειρά του τον πύραυλο προς τα πάνω.Η δυνητική ενέργεια που αποθηκεύεται στον πεπιεσμένο αέρα μεταφράζεται σε κινητική ενέργεια.
Κινητική ενέργεια
Η κινητική ενέργεια είναι η ενέργεια της κίνησης. Ένα κινούμενο ή πτώση αντικείμενο όπως ο πυραύλος έχει κινητική ενέργεια. Τα μόρια και τα σωματίδια μέσα σε ένα αντικείμενο έχουν και κινητική ενέργεια, επειδή δονείται ή κινείται συνεχώς. Καθώς τα μόρια του αερίου συγκρούονται με την επιφάνεια του υλικού που τους περιορίζει, ασκούν δύναμη σε αυτό. Η δύναμη που διαιρείται από την περιοχή είναι ίση με την πίεση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η μείωση του όγκου ενός αερίου αυξάνει την πίεση του - τα μόρια περιορίζονται σε μια μικρότερη περιοχή, αλλά η μέση κινητική τους ενέργεια δεν έχει αλλάξει, έτσι η δύναμη που ασκούν στο υλικό γύρω τους αυξάνεται.
Ενέργεια βαρύτητας
Καθώς ο ρουκέτας σας ανεβαίνει, η κινητική ενέργεια της κίνησης μεταφράζεται σε βαρυτική δυνητική ενέργεια. Ο πυραύλος κινείται πιο μακριά από την επιφάνεια της Γης, οπότε ακριβώς όπως ένα αρνητικό και θετικό φορτίο που απομακρύνεται το ένα από το άλλο, ο πυραύλος έχει μεγαλύτερη δυναμική βαρυτική ενέργεια καθώς ανεβαίνει μακρύτερα από το έδαφος. Καθώς η βαρύτητα τραβά πάνω του, η ταχύτητά του μειώνεται μέχρι να φτάσει σε ένα σημείο όπου όλη η κινητική ενέργεια έχει μετατραπεί σε βαρυτική δυναμική ενέργεια. Σε αυτό το σημείο, ο πύραυλος αρχίζει να πέφτει.
Πτώση στη Γη
Καθώς πέφτει ο πυραύλος φιάλης, η δυναμική βαρυτική ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια και η ταχύτητα του πυραύλου φιάλης αυξάνεται ταχέως. Τελικά, χτυπά το έδαφος, όπου η κινητική του ενέργεια διαλύεται ως τυχαία κίνηση μορίων στο πεζοδρόμιο - με άλλα λόγια, ως θερμότητα.
Ίσως παρατηρήσετε ότι κατά την άνοδο και την πτώση του πυραύλου φιάλης, δεν υπάρχει ενέργεια "εξαφανίζεται" - όλη η ενέργεια είτε μεταμορφώνεται από τη μια μορφή στην άλλη είτε μεταβάλλεται από τη θερμότητα στην τριβή και την αντίσταση του αέρα. Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής υποστηρίζει ότι η ενέργεια δεν μπορεί ούτε να δημιουργηθεί ούτε να καταστραφεί. απλώς αλλάζει από τη μια μορφή στην άλλη.