飞行模型火箭

飞行模型火箭是一种相对安全且经济的方式，让学生学习力的基础知识以及飞行器对外部力的响应。任何火箭在飞行中都会受到四种力的作用：重力、推力以及空气动力：升力和阻力。模型火箭有很多不同的类型。一个有趣的变体是两升瓶装火箭，也就是 whoosh rocket。

这个版本的 whoosh rocket 是由 Fairview 高中的 Roger Storm 和 North Royalton 高中的 Mark Skor 开发的；这两所高中都位于俄亥俄州克利夫兰的郊区。

实验

标准的瓶装火箭使用两升苏打水瓶作为火箭的框架，并使用加压水作为推进剂。whoosh rocket 使用轻得多的可燃酒精-空气混合物代替重水。瓶子的加压发生在酒精燃烧过程中。由于废气产物比水轻得多，因此 whoosh rocket 产生的推力不如水火箭，并且飞行轨迹更接近弹道飞行，而不是水火箭轨迹。虽然 whoosh rocket 通常的飞行高度不超过 50 英尺，但它对学生具有教学意义，因为推力是由液体燃料的燃烧产生的。

发射

图中展示了使用模型火箭发射台发射 whoosh rocket 的场景。一根吸管连接到两升苏打水瓶的侧面，以在点火期间引导火箭沿导轨移动。在瓶盖上钻一个 3/8 英寸的孔，作为火箭喷嘴。将两到三滴外用酒精滴入空瓶中，然后摇晃瓶子以使酒精与瓶中的空气混合。然后将火箭滑到发射导轨上，并将点火器放置在喷嘴出口附近。当点火器的火焰通过喷嘴上升时，混合物被点燃。在瓶内，发生化学反应，将酒精和氧气转化为二氧化碳、水和热量，如以下化学方程式所述：

\LARGE 2>C_{3}H_{7}\mathit{OH}+9O_{2}\rightarrow6\mathit{CO}{2}+8H{2}O+\text{heat}

反应过程

反应发生得非常快，废气的加热会在瓶中产生高压。废气从瓶盖上的孔中推出，从而产生推力，如牛顿第三定律所述。当推力大于瓶子的重量时，火箭会沿着导轨向上加速，如牛顿第一定律所述。由于化学反应的速度，whoosh rocket 飞行的动力部分非常短。大部分飞行发生在只有重力和阻力作用在火箭上的情况下。

警告 – 在飞行 whoosh rocket 时必须格外小心，并且在使用这种火箭时必须对学生进行监督。未经老师的协助，请勿尝试制造和飞行此火箭。仅使用苏打水瓶作为框架。苏打水瓶的设计能够承受与碳酸液体相关的压力。水瓶不够坚固，无法承受燃烧的压力，可能会爆炸。必须钻瓶盖以产生火箭的喷嘴。不要使喷嘴孔小于 3/8 英寸，因为这可能会在燃烧过程中在瓶中产生过大的压力，从而导致瓶子爆炸。仅使用外用酒精（异丙醇）作为燃料。其他类型的燃料可能会导致瓶子爆炸。由于燃料具有高度易燃性，请确保准备好灭火器，不使用时将燃料容器盖紧，佩戴安全眼镜，并且仅在室外隔离位置发射火箭。火箭着陆时可能很烫，因此在取回火箭时请小心。