Az előző posztok bemutatták a vízrakéta alapvető tudnivalóit. Következzenek az izgalmas részletek! Elsőként a vízrakéta fizikája…

(1) Hatás-ellenhatás elv

A hagyományos rakétákat mi hajtja? A kiáramló gáz hajtóereje.

És a vízrakétát? A sűrített levegő által kinyomott víz hajtóereje.

Közös bennük: a hatás-ellenhatás elve (Newton harmadik törvénye: „Minden hatáshoz tartozik egy vele egyenlő nagyságú és ellentétes irányú ellenhatás.”)

A sűrített levegőben tárolt energia a vizet a fúvókán keresztül nagy erővel kifújja, egyben ugyanekkora erővel a rakétát ellentétes irányban hajtja.

Egyszerű szemléltetés: medicinlabda eldobása: a labdát ellököd magadtól, de közben ellentétes irányban te is elmozdulsz (és fenékre is esel, ha nem támasztasz ki a keletkező ellenerő levezetésére).

Hanyatt esés súly ellökése nyomán keletkező erő hatására

A másik példa a tűzoltó tömlő (vagy csak egyszerű locsolócső): jól kinyitott csap esetén a csövet erősen kell fogni, különben a kiáramló víz ereje hanyatt lök, de min. a csövet kitépi a kezedből…

Tűzoltók erőfeszítése fecskendőben keletkező erő kezelésére

Nagyobb tömeg mozgatása nagyobb erőt igényel. Térfogategységnyi víz tömege (azaz sűrűsége) jóval nagyobb, mint a levegőé. Ez magyarázza, hogy a rakéta hajtása önmagában a sűríttet levegővel miért nem elég hatékony. Bár a sűrített levegő energiatároló képessége jó, de kis sűrűsége miatt a rakéta meghajtásra nem elég jó... Viszont: a víz és a sűrített levegő lényegesen jobb kombináció: Ebben egyszerre hasznosítható a víz nagyobb sűrűsége és a sűrített levegő nagyobb energiatároló képessége.

(2) Sűrített levegő energiatartalma

Lássuk az 1. poszt videóban látható rakéta számait!

Önsúly: 0,8 kg. Víz: 1,3 kg. Max. repülési magasság: 144 m.

Gondolod, hogy 2,1 kg tömeget fel tudnál hajítani 144 m magasra? Azaz 50 emeletes (!) ház tetejére?! Ugye nem? Sőt, nemhogy felfelé, de vízszintesen sem tudnád elhajítani 144 m távolságra. Ugyanakkor a sűrített levegő gond nélkül képes rá… Nem is akárhogy… A videón látható rakéta max. sebessége 234 km/h (!) volt…

Elképzelhető, ehhez a PET palackból készülő vízrakétának micsoda energiát kell kordában tartania, majd igen rövid idő alatt leadnia…

Az energiabevitel a nyomás növelése révén történik. A rakéta kilövésekor a sűrített levegőben tárolt energia mozgási energiává alakul át.

A PET palackba nyomott sűrített levegő nagy energiatartalma miatt nagyon is indokolt észnél lenni: a nyomás alatti palack széthasadása robbanásszerű hanggal és sérüléssel is járhat!

További fizikai alapokat lásd következő posztban.