【​水火箭】用水推動的火箭

水火箭雖然只是一套簡單的玩具,卻牽涉到很多不同的物理學原理,而且當鑽研得越深,所須要知道的東西就會越多

透過活動學習科學

水火箭包含了很多科學原理,在遊玩的過程中,小朋友能夠學習背後的原理

訓練團隊合作精神

柴多火焰高,人多辦法好。小朋友透過團體活動,學習到合作和協力的精神

訓練解難和探究精神

沒有最好的水火箭,只有更好的水火箭,小朋友要想方法設計一支最好的水火箭贏得比賽,過程中考驗小朋友的解難能力和耐性

玩水火箭的優點和好處

​水火箭的原理

很多人都知道什麼是水火箭,可是當中卻有不少力量參與其中,令水火箭得以順利升空。是真正的力與力之間的比拼​

飛行前

  水火箭內的氣壓

  塞子與水火箭之間的摩刷力

飛行時

  提供飛行動力的作用力與反作用力
  飛行穩定的流體力學

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氣壓和水壓

試想像我們有一班小朋友,然後告訴他們要一個接著一個的站在一個由紙板包圍的一個一米乘一米的空間內,想想會發生什麼事?一開始先站一個,這時候的空間仍是很大,可以再容納更多的小朋友。兩個,三個也是相同,可是當到了五個就顯得有些擠了。如果我們再一直增加小朋友呢?八個,十個,一直增加,到最後,小朋友就會擠滿這個空間,在這個時候,若果再增加小朋友,紙板就會壞掉,小朋友會在瞬間跌出來。

 

Children in the box.jpg

物理知識

其實我們身邊所有能接觸的東西均由粒子組成,空氣和水也不例外。剛剛舉的例子中的小朋友就像粒子,即水火箭中的空氣和水的粒子。當水火箭的出口被堵塞住,水火箭內的空間就會變得有限。當我們一直向內增加空氣,就像往紙板圍成的空間內增加小朋友的數量,樽內的壓力只會一直增加,到最後,空氣和水的粒子會將堵塞住出口的東西推開,就像例子中被擠破的紙板和跌出來的小朋友,空氣和水會噴出

作用力與反作用力

為什麼水和空氣向下噴的時候,水火箭會升空呢?原因就是牛頓第三定律:作用力與反作用力。這個定律很簡單,就是當一樣東西向另一樣東西施力時,施力方會受到相同且相反的力。舉例說,當我們用力向一個很重的紙箱推去,紙箱會向前移動,同時我們也會向後移動。在水火箭中,因為水向下噴,所以提供了這個量下的力。同時,水樽會受到相同的力,所以向上飛

Action and reaction.png

反作用力

作用力

水和空氣的混合

水火箭要發射升高,就必須要加水和空氣,可是有沒有人想過,為什麼要加水和空氣呢?

 

原因很簡單,如果我們只往樽內加水,雖然水比空氣重,但因為水有不可被壓縮的特性,所以不能做到一直噴出來的效果。相反,如果我們只往樽內加空氣,縱使空氣可以被壓縮,但由於空氣太輕,所以不能提供強大的向下的力令水火箭起飛,所以,我們要把水和空氣都加進水火箭內。在發射前,先向水火箭內加水,然後泵進空氣,水火箭內的空氣壓力一直增加,可是空間始終有限,空氣就會將四周的東西向外推,而水這時候就得到了水壓。在發射時,因為水火箭的開口在下方,所以較重的水會在出口處,先於空氣向外噴射,這就提供了強大的向下的作用力,而反作用力就會將水火箭向上推,令它向上飛

當遊戲變得瘋狂!

水火箭如果要玩得好,就要更深一步去進行改裝。看看外國人是如何將水火箭玩得更極端!不過為安全著想,我們還是看看就好