المحتوى
بالمقارنة مع مكوك الفضاء التابع لناسا أو سفينة الفضاء الصينية شنتشو ، فإن صاروخ القنينة هو أمر بسيط نسبيًا - مجرد زجاجة صودا مملوءة بالماء والهواء المضغوط. لكن هذه البساطة خادعة. صاروخ القنينة هو في الواقع وسيلة رائعة لفهم بعض المفاهيم الأساسية في الفيزياء والتفكير فيها ، مثل أشكال الطاقة المختلفة وقوتها وإمكاناتها.
الطاقة الكامنة
يحتوي الكائن على طاقة محتملة بحكم تكوينه أو موضعه في مجال القوة. إذا اقتربت شحنتان إيجابيتان من بعضهما البعض ، فقد زادت الطاقة الكامنة. إذا قمت بضغط الهواء وضغطه ، فهذه المدخلات تستهلك الطاقة ، والضغط المتزايد للهواء المضغوط هو مقياس لطاقة الطاقة المحتملة لكل وحدة تخزين. عندما ينفصل صاروخ الزجاجة ، يكون للهواء بداخله ضغط أكبر من الهواء الخارجي ، لذلك يتمدد الماء ويطرده من الزجاجة. لكل فعل ، هناك رد فعل معاكس ومتكافئ ؛ القوة الهابطة التي يمارسها هذا التوسع والطرد بدوره يدفع الصاروخ إلى الأعلى.تترجم الطاقة الكامنة المخزنة في الهواء المضغوط إلى طاقة حركية.
الطاقة الحركية
الطاقة الحركية هي الطاقة للحركة. الجسم المتحرك أو الساقط مثل صاروخ الزجاجة لديه طاقة حركية. تتمتع الجزيئات والجزيئات الموجودة داخل جسم ما بالطاقة الحركية أيضًا ، لأنها تهتز باستمرار أو تتحرك. عندما تصطدم جزيئات الغاز مع سطح المادة التي تحصرها ، فإنها تمارس قوة عليها. القوة المقسومة على المنطقة تساوي الضغط. ولهذا السبب يؤدي تقليل حجم الغاز إلى زيادة ضغطه - حيث تكون الجزيئات محصورة في مساحة أصغر ، لكن متوسط الطاقة الحركية لم يتغير ، وبالتالي فإن القوة التي تمارسها على المادة المحيطة بها تزداد.
طاقة الجاذبية المحتملة
مع ارتفاع صاروخك ، تُترجم الطاقة الحركية للحركة إلى طاقة محتملة للجاذبية. يتحرك الصاروخ بعيدًا عن سطح الأرض ، لذلك تمامًا مثل شحنة سالبة وإيجابية تم نقلها بعيدًا عن بعضها البعض ، يمتلك الصاروخ طاقة طاقة جاذبية أعلى حيث يتسلق بعيدًا عن الأرض. مع شد الجاذبية عليها ، تنخفض سرعتها إلى أن تصل إلى نقطة تحولت فيها جميع الطاقة الحركية إلى طاقة محتملة للجاذبية. عند هذه النقطة ، يبدأ الصاروخ في الانخفاض.
السقوط على الأرض
مع سقوط صاروخ الزجاجة ، تتحول طاقة الجاذبية المحتملة إلى طاقة حركية ، وتزداد سرعة صاروخ الزجاجة بسرعة. في النهاية ، يصطدم بالأرض ، حيث تتبدد طاقته الحركية كحركة عشوائية للجزيئات في الرصيف - بمعنى آخر ، كحرارة.
قد تلاحظ أنه خلال صعود وسقوط صاروخ الزجاجة ، لا "تختفي" أي طاقة - كل الطاقة إما أن تتحول من شكل إلى آخر أو تتغير من الحرارة إلى الاحتكاك ومقاومة الهواء. ينص القانون الأول للديناميكا الحرارية على أنه لا يمكن توليد الطاقة أو تدميرها ؛ انها مجرد تغييرات من شكل واحد إلى آخر.