Назначение космической ракеты — доставлять в околоземное пространство искусственный спутник или астронавтов. С этой целью ракете необходимо преодолеть гравитацию (силу притяжения планеты). Если тяги ракетных двигателей не хватит, то тяготение Земли выиграет состязание и вернет ракету обратно. Если обе силы — тяга двигателей и земная гравитация — окажутся в состоянии полного равновесия, то космический корабль в конце концов начнет обращаться по орбите вокруг Земли. Если же еще увеличить мощь двигателей, то ракета сумеет преодолеть силу земного притяжения и устремиться к Луне и далее. В этом случае она должна развить «скорость убегания», или «вторую космическую скорость». Вы сумеете увидеть все это в эксперименте, используя магнит и шарик от подшипника. Вы сможете также запустить свою собственную ракету — модель из пробки, — используя в качестве стартовой установки пластиковую бутылку.
Скорость убегания. Вторая космическая скорость
Чтобы выйти на круговую околоземную орбиту, космический корабль должен разогнаться по меньшей мере до 28 500 км/ч. В зависимости от развиваемой скорости он может выйти на круговую, эллиптическую или высокую эллиптическую орбиты. Достигнув скорости в 40 200 км/ч, космический корабль преодолеет притяжение Земли.
Запустим ракету
Вам понадобится:
Запустим ракету: пищевая сода; толстая бумажная кухонная салфетка; вода; уксус; пластиковая бутылка емкостью 2,5 л; бумажные или резиновые ленточки; корковая пробка; чертежная кнопка.
Высыпьте столовую ложку пищевой соды прямо на середину листа плотной пористой бумажной салфетки 10 х 20 см. Сверните салфетку и скрутите ее края, чтобы не растерять «содовое топливо».
Налейте в бутылку уксуса, наполовину разбавленного водой, общим объемом примерно с полчашки. Прикрепите кнопкой бумажные или резиновые ленточки к корковой пробке. Загрузите в бутылку «содовое топливо» в самодельном бумажном контейнере.
Немедленно заткните пробкой горлышко бутылки — плотно, но не слишком туго. Быстро вынесите бутылку из комнаты. Затем отойдите от нее не менее чем на три метра и понаблюдайте за тем, что последует.
Преодолеем силу притяжения
Вам понадобится:
Преодолеем силу притяжения: тонкий картон; линейка; карандаш; ножницы; магнит в виде полоски; белый клей и кисть для него; пластмассовый противень размером 10×5 см; пластилин; скотч; шарик от подшипника.
Отмерьте линейкой полосу тонкого картона 10 х 30 см. Вырежьте ее ножницами и согните в длину так, чтобы образовалось четыре продольных секции, в общем виде напоминающие букву «М».
Разделите магнитную полоску на пять коротких отрезков и наклейте на пластиковую основу таким образом, чтобы у вас получился большой квадратный плоский магнит, как на фотографии.
Плотно зафиксируйте магнит на одном конце противня, разместив примерно по центру у боковой части основы и использовав пластилин. Действие этого магнита будет имитировать силу земного тяготения.
Расположите одним концом поверх края магнита небольшую часть М-образной заготовки. Прикрепите ее к магниту скотчем. Эти направляющие для нас — будущий путь ракеты, стремящейся на орбиту.
Слепите из остатков пластилина круглый шарик. Поместите его под другим концом М-образных направляющих. В результате они немного поднимутся на нужный угол.
На приподнятом конце направляющего желоба поместите шарик от подшипника и позвольте ему катиться вниз. Шарик прилипнет к магниту. Скорость шарика оказалась слишком мала, чтобы преодолеть силу притяжения магнита.
Поднимите повыше противоположный (без магнита) конец желоба и пустите по направляющим еще один шарик. Наклон желоба стал круче, и шарик покатится быстрее. Попробуйте еще приподнять желоб и снова скатите с него шарик. Поэкспериментируйте так, пока один из шариков не проскочит поверх магнита. Это произойдет, когда он достигнет скорости убегания — «второй космической».