ВСЕ ГОТОВО К ПУСКУ | МОДЕЛИСТ-КОНСТРУКТОР

В прошлом номере мы поместили репортаж о I Всесоюзных соревнованиях ракетомоделистов, рассказали об основных типах микроракет, которые участвовали в них, познакомили читателей с тремя моделями-чемпионами. В этом номере мы продолжаем публикацию материалов в помощь организаторам ракетомодельных соревнований и всем, кого интересует этот технический вид спорта.

Модели ракет можно запускать только на специальной площадке — это закон для всех. Какая она должна быть, мы сегодня расскажем. Во-первых, нужно выбрать место для соревнований — открытое, довольно большое пространство вдали от жилых построек и линий электропередач. Во-вторых, сделать канатное ограждение вокруг площадок с пусковыми установками.

ПУСКОВАЯ УСТАНОВКА для запуска ракет состоит из направляющей и пульта управления. Общая схема установки показана на рисунке 1.

Рис. 1. Общая схема пусковой установки.

Направляющая, с которой запускаются модели (металлический стержень или трубка ø 6 мм), устанавливается вертикально или с отклонением от вертикали не более чем на 30°.

Запуск двигателей ракет разрешено производить только с помощью электрозапала, с расстояния не менее 10 м от модели ракеты. Для этой цели применяют пульты управления.

Большинство команд Московской области начиная с 1964 года пользовались на соревнованиях одинарными выносными пультами управления и электрозапалами конструкции инженера Л. Мурычева.

Пульт управления представляет собой металлическую коробку (реже фанерную или пластмассовую), в которой размещаются электробатареи питания, выключатель готовности (тумблер или кнопка), лампочка 4,5—6 вольт и кнопка пуска.

Электрическая схема пульта приведена на рисунке 2. Чтобы привести пульт в рабочее состояние, нужно перевести выключатель в положение «готовность». Загорится контрольная лампочка, но запал не сработает, так как электрическое сопротивление лампочки во много раз больше сопротивления запала. Горючее в двигателе воспламенится, когда нажмем кнопку «пуск»: ток пойдет в запал, минуя лампочку.

Рис. 2. Электрическая схема одноканального пульта запуска.

Размеры пульта управления зависят от величины батареи питания, выключателя, кнопки и лампочки. В нашей схеме использована батарея от карманного фонаря типа «Сатурн» (4 элемента), дающая напряжение 4,5—6 в. Ее хватает на 500—700 запусков. Размеры пульта 40х85х130 мм, вес 0,5 кг. Можно применить и обычные батареи КБС-Л.

Для передачи питания служит медный изолированный двойной провод сечением не менее 0,35 мм. Вместо кабеля можно применять любой осветительный провод. Один конец кабеля соединяют штепсельным разъемом с пультом, другой — через розетку с запалом. Розетку делают из двух 20—25-миллиметровых медных или латунных трубочек с внутренним диаметром 1—2 мм. К их концам припаиваются провода, идущие от пульта управления, и на каждую надевают кусочки винилитовой трубки. Затем медные трубки вставляют в винилитовую трубку большего диаметра или связывают между собой нитками и обматывают изоляционной лентой. В эту вилку затем вставляют кончики электрозапалов. Последовательность изготовления вилки показана на рисунке 3.

Рис. 3. Последовательность изготовления вилки.

Электрические запалы одноразового действия в большинстве случаев изготавливают сами моделисты из телефонного провода ТРВК. Можно также связать два изолированных одинарных провода длиной 150—200 мм. Концы провода оголяют на 10—20 мм.

Между оголенными концами укрепляется нихромовая, константановая или никелиновая проволока зажигания ø 0,07—0,15 мм. Длина ее свободного участка 3—6 мм. Одни концы запала загибают и обжимают плоскогубцами, вторые — сгибают вдвое и включают в самодельную розетку.

Проверив через лампочку контакт запала, проволочку зажигания обмакивают в клей (эмалит или АК-20) и посыпают мелко нарезанной горючей кинопленкой, порохом или размолотыми спичечными головками. Через 15— 20 мин. запал готов. Последовательность его изготовления показана на рисунке 4.

Рис. 4. Последовательность изготовления запала.

Размеры проводов и количество пороха должны быть подобраны так, чтобы запал мог свободно проходить через сопло двигателя. Недостаток этой конструкции в том, что выхлопные газы пережигают спираль, поэтому ее приходится заменять после каждого запуска.

РАЗБИВКА СТАРТОВ производится с учетом направления ветра и погоды. Правила не разрешают работу на старте, если скорость ветра более 6 м/сек или видимость менее 500 м.

Место соревнований выбирается так, чтобы можно было вести наблюдения за полетом и посадкой моделей в радиусе 1,5—2 км.

Опыт организации семи ежегодных московских областных соревнований показывает, что на площадке, откуда 30 команд производили запуск трех классов ракет на продолжительность полета, достаточно иметь 4—5 пусковых установок. Каждая команда привозила свои установки и перед запуском устанавливала их за определенное время. Схема разбивки такого старта, а также размещение участников, зрителей и транспорта показаны на рисунке 5.

Рис. 5. Схема разбивки основного старта.

Помимо основного старта, на расстоянии 400—500 м от него оборудовался старт, откуда запускались ракеты на высоту. При помощи геодезических приборов, так называемых бинокулярных искателей (БИ), устанавливавшихся в трех пунктах в центре круга, замерялись вертикальные α углы визирования наивысшей точки полета моделей ракет относительно горизонта.

На расстоянии 30—40 м от пусковой установки в противоположную сторону, то есть против ветра, размещался пункт, где обрабатывались результаты измерений: старший судья старта и судья-вычислитель подсчитывали высоту полета модели по формуле H = tg·α_pc·300 (м), где 300 — длина базы, то есть расстояние от места старта ракеты до точки замера.

ПОДГОТОВКА И ЗАПУСК производятся моделистом в течение 3 мин. В это время он обязан неотлучно находиться у пульта управления, не допуская к нему посторонних. На старт спортсмен выходит обязательно с капитаном команды, который устанавливает модель на направляющую и подсоединяет электрозапал. Когда запал вставлен в сопло двигателя, капитан отходит на 5—6 м от ракеты. Участник, запускающий модель, проверяет контакт и запал, для чего переводит выключатель «готовность» или нажимает кнопку «готовность». Контрольная лампочка пульта должна загореться.

Убедившись в исправности электросети, запускающий поднимает руку, сообщая судье, что к старту готов. Судья делает пятисекундный отсчет и дает команду «пуск»: участник нажимает на кнопку «пуск».

Если двигатель не сработает, капитан команды с разрешения судьи может подойти к ракете, но не раньше, чем через две минуты после того, как была нажата кнопка «пуск». Запускающий обязан перевести выключатель пульта в положение «выключено» и ожидать распоряжений от капитана.

Бытащив электрозапал из двигателя ракеты и удалив его из вилки кабеля, капитан проверяет кабель на короткое замыкание (горит лампочка при свободной розетке). Убедившись в исправности электросети, он заменяет электрозапал. При удачном старте капитан остается около пусковой установки, а участник бежит за моделью и доставляет ее судьям для осмотра.

На территории, где проводятся соревнования, должна быть строгая дисциплина, которую обязаны соблюдать как спортсмены, так и зрители. За порядок на старте несет полную ответственность начальник старта вместе с судьями. Ему предоставляется право дисквалифицировать участников за нарушения правил безопасности. Обеспечение порядка вне старта возлагается на коменданта соревнований, которому в помощь дается группа с двумя мотоциклистами (для доставки моделей). Участники соревнований и зрители располагаются в отведенных местах и не имеют права подходить к судейским столикам и измерительным инструментам. На соревнованиях категорически запрещаются запуски моделей ракет вне старта и набивка двигателей.

Опыт показывает, что при правильной организации соревнования проходят без происшествий.

Н. УКОЛОВ,

директор

Московской областной СЮТ

КЛЮЧ НА СТАРТ! | МОДЕЛИСТ-КОНСТРУКТОР

21.04.2015Рубрики В мире моделей

— Ключ на старт!

— Внимание, пуск!

Модель слегка приподнялась на направляющих, затем, набирая скорость, быстро исчезли в синеве неба. А на пусковое устройство уже устанавливали следующую ракету. «Байконур» для моделей работал с полной нагрузкой.

Простейшее пусковое устройство — направляющий штырь Ø 5—7 мм, закрепленный на стартовой плите (рис. 1) с углом наклона к горизонту не менее 60°.

Направляющие задают модели определенный курс и обеспечивают устойчивость в начальный момент полета. Чем больше высота ракеты, тем длиннее должен быть штырь. Обычные его размеры 1,4—1,6 м.

Пуск осуществляемся с помощью электрозапала. Восемь сухих элементов типа 343 соедините между собой по четыре последовательно, а получившиеся две батареи — параллельно. Можно использовать также круглые элементы типа 373 «Марс» (8 шт.). Электрическая

схема пульта управления запуском показана на рисунке 2. Источники питания разместите в коробке. На одной из панелей (лучше на верхней) установите сигнальную лампочку, блокировочный ключ к кнопку запуска. Неплохо, если на стартовом устройстве будет амперметр и вольтметр.

Провода от пульта к воспламенителю лучше использовать медные, многожильные, в полихлорвиниловой изоляции, диаметром не менее 0,5 мм. Для надежного и быстрого соединения на концах кабеля установив штепсельные разъемы. Длина проводов должна быть более 10 м.

Воспламенитель двигателей моделей ракет электрический (рис. 3). Эта спираль из 5—6 витков нихромовой проводки Ø 0,2—0,3 мм. При включении электропитания она раскаляется и поджигает топливо. Для усиления теплового импульса спираль покрывается пороховой мякотью, растворенной в нитроклее, или рядом с ней закрепляется кусочек стопина.

Рис. 1. Пусковое устройство для моделей ракет:

1 — направляющий штырь, 2 — модель ракеты, 3 — стартовая плита, 4 — отражатель, 5 — электрозапал.

Рис. 2. Электрическая схема пульта управления запуском

Поскольку стопин применяется для передачи теплового импульса от одной ступени к другой, остановимся на способах его изготовления. Это хлопчато-бумажная нить, покрытая пороховой мякотью, с добавлением клея. Из нитей делают жгут Ø 1—2 мм, пропитывают раствором калиевой селитры (35 — 40 г на стакан воды) и погружают после просушки в жидкую пороховую мякоть (селитра калиевая — 75, сера — 12, уголь древесный — 13 частей по весу). Чтобы она после сушки не осыпалась, добавьте в раствор немного клея. Готовый жгут разрезается на отрезки нужной длины.

А как быть, если надо одновременно поджечь несколько двигателей? Например, модель-копии ракеты-носителя космических кораблей «Восток» и «Союз» имеют четыре боковых блока. Для большего подобия старта желательно, чтобы они были снабжены работающими двигателями. В таких случаях рекомендуем использовать следующие конструкции.

Самый пуостой (но не самый надежный) — зажигание «связкой». Например, надо воспламенить три двигателя. Возьмите три кусочка стопина длиной 80 — 100 мм, вставьте в сопла, а другие, свободные, соедините вместе и прикрепите к спирали. Стопин надо подбирать одинакового сечения и плотности. Иначе скорость горения будет различной и двигатели одновременно не сработают.

Другой способ — применение электрозапалов по числу двигателей, соединенных параллельно. Спирали подбегите с одинаковым сопротивлением. Источник тока должен обеспечиват в 4—5 раз больший разводный ток, чем для зажигания одного двигателя.

Главное достоинство зажигания двигателей пиротехническим крестом — «пауком» (рис. 4) — надежность. Оригинальную конструкцию этого приспособления для старта предложил спортсмен-ракетомоделист С. Апарнев. Корпус «паука» выточен из стали и имеет форму стакана дном вверх. В нижней его части нарезана внутренняя резьба М24×3 на глубину 23 мм; в верхнюю в просверленные отверстия впаиваются огне доводящие медные трубки длиной 140 — 150 мм Ø 5 мм с толщиной стенки 0,4 — 0,5 мм. Количество трубок зависит от числа воспламеняемых двигателей.

Сбоку в корпусе «паука» имеется кронштейн для установки «паука» на направляющий штырь. В противоположной стенке — резьба М6Х1 для запальника. В его эбонитовом корпусе просверлены два отверстия Ø1 мм для выводов нихромовой нити накаливания длиной 25—30 мм.

Заглушка корпуса стальная с наружной резьбой М24Х3. Верхняя (торцевая] поверхность имеет форму конуса. При подготовке к старту «паук» располагают трубками вниз, вывинчивают заглушку, на дне корпуса укладывают шайбу из папиросной бумаги и ввинчивают запальник. В него засылают черный порох (в объеме гильзы от малокалиберной винтовки) заворачивают заглушку, крепят «паук» на направляющем штыре и устанавливают модель на стартовом устройстве.

Если подать напряжение на нить накаливания, то порох вспыхнет, тепловой импульс по трубкам передастся двигателям. Топливо воспламенится. Мгновение — и модель устремляется в небо.

При запуске моделей ракет необходимо строго соблюдать меры безопасности. Остановимся на некоторых из них.

Рис. 3. Электрозапал

Рис. 4. Пирокрест «паук»:

1 — корпус (сталь), 2 — заглушка (сталь), 3 — корпус запальника (эбонит), 4 — нить накаливания (нихром), 5 — контакты, 6 — огнепроводящие трубки (медь, латунь), 7 — отверстие для направляющего штыря.

Старт моделей осуществляется с помощью дистанционного устройства, находящегося на расстоянии не менее 10 м от модели. Для предотвращения непроизвольного воспламенения двигателей блокировочный ключ пульта управления запуском должен находиться у ответственного за старт. Спортсмен, запускающий модель, обязан полностью контролировать процесс старта. По «Правилам соревнований по ракетомодельному спорту» модели ракет можно запускать при скорости ветра не более 35 км/ч и прямой видимости не менее 500 м.

Пуски моделей совершаются со стартовой площадки, разбитой на зоны. Длина и ширина зоны — 25—30 м. Стартовая площадка для запуска моделей на высоту полета может быть и в виде круглой площадки Ø 35—40 м.

Для подготовки пусковой установки к пуску в стартовую зону разрешается выходить участнику и одному его помощнику. Время выхода на старт — 1 мин.

Запуск осуществляется только с разрешения начальника старта по команде «Ключ на старт». После чего судья старта делает предстартовый пятисекундный отсчет, оканчивающийся командой «Пуск».

Если не произошло воспламенения двигателей (двигателя) модели ракеты и она не сошла с направляющего штыря, то по истечении одной минуты спортсмен с разрешения начальника старта может подойти к пусковой установке для проверки системы зажигания. Время его пребывания в стартовой зоне не более 1 мин. При вторичном отказе стартового оборудования спортсмен получает ноль очков в данном туре соревнований.

В. РОЖКОВ, мастер спорта СССР

Тут можете оценить работу автора:

Как сделать воздушную ракетную установку

Перейти к содержимому

Примечание : вам нужно сделать пусковую установку, чтобы запускать ракеты. Материалы стоят всего несколько долларов. Пусковая установка представляет собой просто L-образную пластиковую трубу с ножками, чтобы она стояла. Бутылка из-под газировки, прикрепленная к одному концу, служит резервуаром для воздуха.

Что вам нужно

• 1 10-футовый кусок трубы из ПВХ диаметром 1/2 дюйма
  Пластиковая труба очень дешевая и поставляется в 10-футовых длинах. Вы можете отрезать или даже согнуть 10-футовую секцию в половина в магазине для удобства транспортировки.Труба несет поток воздуха из 2-литровой бутылки в ракету, образует два стабилизатора и обеспечивает форму для формирования ракет. Вы можете получить это в хозяйственных магазинах с хорошо укомплектованной сантехникой отделы или дешевле в сантехнических и строительных центрах.
  

  Примечание

  Труба из ПВХ-это белая пластиковая труба. Не покупайте трубу из ХПВХ желтовато-коричневого цвета. Еще одна непонятная вещь: даже внутри труба диаметром 1/2″ на самом деле больше, чем диаметр 1/2″. Следуйте тому, что написано на внешней стороне трубы, а не измеряйте

.

• Колено 1/2″ из ПВХ
  Купите его там же, где вы приобрели трубу. Это крошечный фитинг, который изгибает трубу горизонтально вверх.

  Примечание : В качестве альтернативы белой водопроводной коленчатой ​​трубе вы можете использовать 1/2-дюймовую электрическую трубу из ПВХ, которая обычно серого цвета и обычно используется для прокладки электропроводки. Как вы можете видеть на картинке выше (спасибо, Гай Минерон из Канады), дополнительным бонусом является то, что колено под углом 90 градусов имеет более пологий изгиб. Это, вероятно, приводит к меньшему трению, когда воздух проходит через трубку. Вы найдете его в разделе электрики, а не в разделе сантехники.

• Пластиковая пищевая пленка, прочная бечевка и несколько резинок
  Эти две короткие стабилизирующие трубы крепятся к пусковой установке, действуя как ножки, чтобы предотвратить ее опрокидывание.
• Ножовка (или просто ножовочное полотно) и линейка или рулетка
  Они предназначены для резки пластиковой трубы на нужные длины.
• 2-литровая бутылка из-под газировки
  Это воздушная камера для ступенчатой ​​ракеты. Вы можете получить 50 ударов из бутылки, прежде чем вам придется заменить ее.
• Широкая лента
  Для крепления бутылки к трубе. Клейкая лента — мой первый выбор, за ней следует упаковочная лента. Изолента будет работать, если аккуратно наклеить.

Шаг 1 Измерьте и отрежьте пластиковую трубу.

Длины трубы 10 футов достаточно для следующих частей без отходов. Обратите внимание, что если вы разрежете трубу, как показано на рисунке выше, она будет работать, даже если вы разрежете трубу пополам для удобства транспортировки. Любая из частей трубы, кроме коротких 1-футовых секций, может быть на несколько дюймов меньше, без ущерба для производительности пусковой установки.

• 1 шт. труба 4′ (48″)
• 2 шт., труба 1 фут (12 дюймов)
• 2 шт. труба 2′ (24″)

На приведенном выше рисунке показан простой способ отрезать трубу, не качаясь. Двойная поперечная пила имеет еще одно преимущество, позволяя очень маленьким детям безопасно участвовать в резке. Если вы используете ножовочное полотно без рамки, оберните кусок ленты вокруг одного конца, чтобы сделать ручку более удобной.

Шаг 2 Срежьте внутренний угол трубы с одного конца.

Начните с создания цепочки из нерастянутых резиновых лент длиной около 16 дюймов. Соедините резиновые ленты, как показано на рисунке. С помощью резиновых лент нельзя связать очень туго, но резина имеет очень высокий коэффициент трения. означает, что это противоположно скользкому.

Перекрестите одну из 1-футовой короткой трубы и 4-футовую длинную трубу примерно в 6 дюймах от конца длинной трубы. Зацепите конец резинкой вокруг трубы. Оберните цепочку из резинок вокруг пересечения в двумя способами, показанными на рисунке, немного растягивая ее по мере того, как вы наматываете ее. Когда вы намотаете ее почти полностью, снова зацепите другой конец резиновой ленты вокруг трубы, чтобы она не разматывалась. пищевая пленка. Отрежьте кусок длиной около 1,5 м и сожмите его, чтобы он стал тонким – больше похожим на веревку, чем на простыню. Завяжите маленькую петлю на одном конце, как показано на рисунке. Наденьте обруч на один из концов трубы.

Начните оборачивать прозрачный пластик вокруг пересечения, но оборачивайте его с большим натяжением . Потяните за пластик изо всех сил, если не сломаете его, во время оборачивания.

Наконец, оберните веревку так же, как два других слоя. Верёвка тоже должна быть натянута очень туго, так как она намотана. Это последний шанс очень плотно сжать трубы вместе с оберткой, если не делать этого полностью. Завяжите конец или закрепите его скотчем.

Повторите крепление другой короткой трубы и другого конца 4-футовой трубы. Ваша сборка должна выглядеть примерно так, как показано на рисунке выше.

Шаг 3  Сузьте и прикрепите 2-футовую вертикальную трубу.

Сужение снаружи одного конца 2-футовой вертикальной трубы значительно облегчает установку ракет. Я предполагаю, что правильный способ сделать это — напильником, но я считаю, что очень легко потереть конец трубы о бетонный тротуар (серый квадратный предмет, показанный на иллюстрации). Потянув за трубу, одновременно вращая ее, получится плавный конус 9.0014

Колено трубы позволяет присоединить вертикальную 2-футовую трубу к 4-футовой горизонтальной трубе. Я вклеивал обе трубы в колено. Теперь я приклеиваю только одну — или ни одной — потому что гораздо проще транспортировать и хранить пусковую установку, когда вертикальная часть отсоединена. Вместо этого, чтобы удержать его, я использую грубую силу. Все колена, которые я когда-либо видел, имеют конусность, поэтому я плотно вбиваю в них трубы. Просто забивая их вот так, они держат их.

В собранном виде две короткие ножки трубы должны удерживать 2-футовую трубу направленной вверх, даже если она ударяется. Если он упадет, вернитесь ко второму шагу и на этот раз привяжите его крепче.

Шаг 4   Прикрепите бутылку.

На конец трубы, противоположный колену, прикрепите широким скотчем 2-литровую бутылку из-под газировки. Хотя бутылку можно топать 50 и более раз, в конце концов ее придется заменить.

По этой причине рекомендуется немного приклеить конец обратно на себя. Это создает выступ без прилипания, который облегчает разматывание ленты.

Шаг 5 Увеличьте диаметр формующей трубы.

Строго говоря, вы закончили с пусковой установкой, но у вас остался 2-футовый кусок трубы. Вы будете делать корпуса ракет на этой трубе, обернув бумагу или другие материалы снаружи этих труб. Если вы хотите понять, что я имею в виду, вы можете заглянуть в инструкции к ракете, а затем вернуться и закончить формирование трубы.

Ракеты, сформированные на трубе, теперь будут слишком плотно прилегать к вертикальной трубе пусковой установки. Однако, если мы немного увеличим диаметр формирующей трубы, получившиеся ракеты будут легко заряжаться и стрелять.
Самый надежный способ увеличить диаметр формовочной трубы — использовать широкую ленту, обычно клейкую ленту. Отрежьте кусок длиной или немного длиннее, чем труба. Обратите внимание, что это хорошая идея, чтобы кто-то помог вам, потому что кусок ленты имеет тенденцию скручиваться, прилипать к себе и становиться неуправляемым. Лента на иллюстрации кажется слишком короткой для трубы. Я нарисовал его немного короче, чтобы было понятно, как длинная полоска ленты оборачивается вокруг трубы.

Следите за тем, чтобы лента наклеивалась плавно. Я обнаружил, что лучший способ избежать пузырьков воздуха под лентой и складок на ленте — это сделать так, чтобы труба коснулась середины ленты, а затем осторожно продвигалась наружу к краям.

Два куска воздуховода должны достаточно увеличить диаметр. Если ракеты тяжело поставить на пусковую установку, добавьте еще одну. Если вы используете тонкую ленту, например прозрачную упаковочную ленту, начните с трех частей. Если ракеты с трудом помещаются в пусковую установку, добавьте еще немного ленты, чтобы увеличить диаметр формирующей трубы.

Руководство для преподавателей: сборка и запуск пенной ракеты

, видео на Youtube

Обзор

Учащиеся будут конструировать ракеты из пеноматериала, изолирующего трубы, и использовать их для исследования зависимости траектории между углом запуска и дальностью полета в контролируемом исследовании.

Материалы

30-сантиметровый кусок изоляции трубы из вспененного полиэтилена (для трубы размером 1/2 дюйма)

Резиновая лента — размер 64

Поднос для пищевых продуктов из пенополистирола, картон или жесткий картон

Три 8-дюймовых пластиковых кабельных хомута

Изоляционная лента

Ножницы

Метровая палка

Зажимная кнопка

Шайба или гайка

Нить 75 см 900 03

Малярная лента

Защита для глаз

Рулетка

Квадрант выкройка (напечатана на карточках) — скачать PDF

Протокол запуска — скачать PDF

(дополнительно) Видеоруководство «Космос своими руками: построить пенопластовую ракету» — скачать видео (mov)

(Необязательно) Расшифровка видеоматериала «Космос своими руками: сборка ракеты из пенопласта» — загрузка в формате PDF проведение деятельности.

Объедините учащихся в команды по три человека. Один ученик является пусковым. Второй ученик подтверждает угол запуска и дает команду на запуск. Третий ученик измеряет дистанцию ​​пуска, записывает ее и возвращает ракету на стартовую площадку для следующего полета. Эксперимент повторяется еще дважды, при этом студенты меняются ролями. Пройденные расстояния будут усреднены. Команды пробуют разные ракурсы и определяют, каким должен быть наилучший угол пуска, чтобы получить наибольшую дистанцию ​​от стартовой площадки.

Фон

Пенная ракета летит баллистически. Он получает всю свою тягу от силы, создаваемой эластичной резиновой лентой. Резинка натянута. Когда ракету отпускают, резинка быстро возвращается к своей первоначальной длине, запуская при этом пенопластовую ракету. Технически пенная ракета — это ракета только с виду. Тяга настоящих ракет обычно продолжается в течение нескольких секунд или минут, вызывая непрерывное ускорение, пока не закончится топливо. Пенная ракета быстро дергается, а затем летит по инерции. Кроме того, масса пенной ракеты не меняется в полете. Настоящие ракеты потребляют топливо, и их общая масса уменьшается. Тем не менее полет пенной ракеты похож на полет настоящей ракеты. На его движение и курс влияет гравитация и сопротивление или трение с атмосферой. Возможность многократно запускать пенные ракеты (без дозаправки) делает их идеальными для изучения движения ракет в классе.

Запуск пенной ракеты — хорошая демонстрация третьего закона Ньютона. Сокращение резиновой ленты создает силу действия, которая толкает ракету вперед, одновременно оказывая противоположное и равное усилие на пусковую установку. В этом упражнении пусковая установка представляет собой измерительную линейку, которую держит учащийся.

Пенные ракеты в полете стабилизируются оперением. Плавники, как перья на стреле, удерживают ракету в нужном направлении. Если запустить прямо вверх, пенная ракета будет подниматься до тех пор, пока ее импульс не будет преодолен гравитацией и сопротивлением воздуха. В самом верху полета ракета на мгновение становится неустойчивой. Он переворачивается, когда плавники ловят воздух. Ракета снова становится устойчивой, когда падает на землю.

При запуске пенной ракеты под углом менее 90 градусов ее траектория представляет собой дугу, форма которой определяется углом запуска. При больших углах пуска дуга крутая, а при малых — широкая.

При запуске баллистической ракеты прямо вверх (без учета потоков воздуха) ракета упадет прямо на место запуска, когда ее движение вверх прекратится. Если ракету запустить под углом менее 90 градусов, она приземлится на некотором расстоянии от стартовой площадки. Насколько далеко от стартовой площадки зависит от четырех вещей. Это:

• сила тяжести
• угол старта
• начальная скорость
• атмосферное сопротивление

Гравитация заставляет пенную ракету замедляться, когда она поднимается вверх, а затем ускоряет ее, когда она падает обратно на землю. Угол запуска работает с гравитацией, чтобы сформировать траекторию полета. Начальная скорость и сопротивление влияют на время полета.

В ходе исследования учащиеся сравнивают угол запуска с дальностью или расстоянием, на котором пенопластовая ракета приземляется от стартовой площадки. Угол запуска является независимой переменной. Гравитацией можно пренебречь, потому что ускорение свободного падения останется одним и тем же для всех летных испытаний. Сопротивлением атмосферы также можно пренебречь, потому что одна и та же ракета будет летать неоднократно. Хотя учащиеся не будут знать начальную скорость, они будут контролировать ее, растягивая резинку на одинаковую величину для каждого полета. Зависимой переменной в эксперименте является расстояние, которое проходит ракета.

Предполагая, что студенческие команды тщательно контролируют углы запуска и растягивают полосу запуска, они заметят, что их самые дальние полеты будут происходить при запуске под углом 45 градусов. Они также заметят, что запуски под углом 30 градусов, например, будут давать ту же дальность, что и запуски под углом 60 градусов. Двадцать градусов дадут тот же результат, что и 70 градусов и т. д. (Примечание. Расстояния дальности не будут точными из-за небольших различий в пуске, даже если команды очень стараются быть последовательными. Однако повторные пуски можно усреднить, чтобы дальности были больше. полностью согласен с иллюстрацией

Процедуры

Сборка пенопластовой ракеты

1. Используя ножницы, отрежьте по 30 см пенопласта для каждой команды.
2. Сделайте четыре равноотстоящих щели на одном конце трубки. Прорези должны быть около 12 см в длину. Плавники будут установлены через эти прорези.
3. Отрежьте 12 см клейкой ленты посередине, чтобы получилось две части. Поместите одну часть поверх другой, липкой к блестящей стороне, чтобы сделать ленту двойной прочностью.
4. Наденьте резинку на ленту и прижмите ленту к носовой части ракеты (напротив конца с прорезями). Плотно прижмите ленту и укрепите ее другим отрезком ленты, обернутым вокруг трубки.
5. Вырежьте пары плавников из пенопласта или жесткого картона. См. схему плавника. Обе пары ребер должны иметь надрезы, чтобы их можно было соединить вместе, как показано на рисунке. Можно использовать плавники различной формы, но они все равно должны «вкладываться» друг в друга.
6. Вставьте плавники в прорези, прорезанные в задней части ракеты. Закройте щели куском клейкой ленты, обернутым вокруг пенопластовой трубки. Ракета готова.

Изготовление лаунчера

1. Распечатайте шаблон квадранта на карточке.
2. Вырежьте выкройку и согните ее по пунктирной линии.
3. Прикрепите лентой квадрант к измерительной линейке так, чтобы черная точка находилась прямо над отметкой 60 см на линейке.
4. Вдавите кнопку в черную точку.
5. Привяжите веревку к канцелярской кнопке и повесьте на нее небольшой груз, например, гайку или шайбу. Вес должен свободно качаться.
6. На схеме показано, как используется программа запуска.

Обсуждение

• Почему протокол эксперимента не предусматривал запуск на 0 и 90 градусов?
  При идеальном запуске ракета, запущенная прямо вверх, должна вернуться на стартовую площадку. Любое изменение места падения будет связано с воздушными потоками, а не с углом запуска. Ракета, запущенная горизонтально, будет лететь ровно столько времени, сколько потребуется, чтобы упасть на пол.
• Не следует ли для эксперимента запускать ракету с пола?
  Да. Однако делать это неудобно. Кроме того, студенческие команды будут измерять общее расстояние, которое преодолевает ракета, и последовательный запуск сверху не окажет существенного влияния на результат.

Оценка

• Попросите группы студентов представить свои заполненные листы данных с выводами.
• Предложите учащимся написать о возможном практическом использовании пенной ракеты (например, для доставки сообщений).

Удлинители

• Для продвинутых учащихся следующее уравнение может быть использовано для оценки дальности при условии ровной поверхности и отсутствия сопротивления воздуха. (g — ускорение свободного падения на Земле) Ученики должны определить начальную скорость.