Colaraket

Nu ved jeg ikke helt hvordan jeres raket virker, men noget om de kemiske reaktioner der får den til at lette - evt. nogle beregninger på hvor meget energi der frigives ved disse, sammenlignet med den energi raketten bruger på at nå sin maxhøjde?

Først en forklaring på hvordan den virker:

http://hjem.get2net.dk/moelleaa/raket/raket.htm

Vi har så lavet forsøget og målt begyndelsesfart og højde.

Kan man så, når man har dette vælge at skrive en masse teori om mekanik/kinematik da dette jo nemlig omfatter bevægelse og sådan?

Jaskop

Vandraketter er rent guf-guf for enhver fysiker. De fysiske processer, der foregår under starten af sådan en, er helt vildt komplicerede. Og det er jo ret så fascinerende når men betænker hvor simpelt det er at bygge en.

Inden jeg beskriver hvad i kan gøre på gymnasieniveau, så lad mig lige kort illustrere hvad det er, der er så komplekst ved det.

I startfasen haves i raketten en to-fluid strømning, idet gassen ekspanderer og driver vandet ud af dysen. Strømningen er instationær, turbulent to-fase (gas og væske) og finder sted i et accelereret henførelsessystem, d.v.s. der skal tages højde for de tilsyneladende kræfter, der optræder i sådanne.

Endvidere kobler den eksterne strømning om raketten til den interne, idet trykdifferencen mellem ydersiden og indersiden giver et bidrag til trykkraften udover selve impulsændringen qua væske/gasudstrømningen.

Dertil kommer at gassen, hvormed raketten sættes under tryk, sædvanligvis er atmosfærisk luft, d.v.s. den indeholder typisk en vis (ukendt) andel vanddamp. Under gasexpansionen falder gastemperatuten og vanddampen kondenserer hvorved der frigøres energi til gassen. Dette vil atter virke tilbage på strømningen.

Der er andre forhold, men du vil se, at det kræver en seriøs omgang hår på brystet at opstille og løse modelligninger for vandraketter. Jeg har selv leget med det siden mine drengeår, og når jeg har tid gør jeg det stadigvæk.

På gymnasieniveau vil jeg foreslå følgende simple teorigennemgang.

1) udled bevægelsesligningerne i to dimensioner, d.v.s. opstil Newton's anden lov for raketten. Jeg har vist endda gjort det engang her i foraet. Prøv at søg efter det.

2) Trykkraften under udtømningen af vandet - som indgår i bevægelsesligningerne - kan modelleres med en instationær Bernoulliligning. Det er en grov forsimpling, men i kommer ikke tætter end det. Jeg vil foreslå, at i holder jer fra at beskrive trykkraften når den resterende gasmængde udtømmes efter vandet.

3) Desuden kan i messe lidt over luftmodstande (som også indgår i bevægelsesligningerne) og antage den er proportional med hastighedens kvadrat.

I kan ikke løse bevægelsesligningerne eksakt. Der skal numerisk integration til. Jeg tror i vil kunne finde det indlæg, jeg refererer til ovenfor, ved at søge på "runge kutta".

Prøv at forklare 1 og 2 ... Tror ikke helt jeg kan følge...

Jaskop