Ракетите: как се излита от Земята
Ще разбереш защо ракетата лети нагоре, колко бързо трябва да се движи, за да остане в космоса, и защо има степени.
Тук Капитан Комета, говоря ти от кораба! Знаеш ли, че ракетата не се отблъсква от въздуха, а лети дори там, където въздух изобщо няма? Затегни колана, ще ти покажа как.
История от живота
На 16 март 1926 г. американският учен Робърт Годард излиза в заснежена ферма в щата Масачузетс с една странна машина от тръби. Това е първата ракета с течно гориво. Тя полита, издига се на около 12 метра и пада на около 56 метра встрани. Целият полет трае около 2,5 секунди! Много хора тогава се смеели на Годард. Но само 43 години по-късно, през 1969 г., огромна ракета с течно гориво отнася хора до Луната.
Разбери го стъпка по стъпка
- Действие и противодействие
Ракетата изхвърля горещи газове надолу с огромна скорост. Газовете бутат ракетата в обратната посока, нагоре. Това е закон, открит от Исак Нютон: всяко действие има противодействие.
- Горивото и кислородът
За да гори нещо, трябва кислород. В космоса няма въздух, затова ракетата носи със себе си и гориво, и окислител. По-голямата част от теглото на ракетата при старта е именно гориво.
- Степените
Голямата ракета е като кула от няколко ракети една върху друга. Когато долната степен изгори горивото си, тя се откача и пада. Така ракетата става по-лека и следващата степен я ускорява по-лесно.
- Скоростта за орбита
За да не падне обратно, космическият кораб трябва да лети встрани от Земята с около 7,9 километра в секунда. Тогава той непрекъснато пада към Земята, но я пропуска, защото тя е кръгла. Това е орбитата.
- Къде започва космосът
Учените често приемат, че космосът започва на 100 километра височина. Тази граница се нарича линия на Карман. Международната космическа станция лети на около 400 километра.
Представи си така: Седни на скейтборд и хвърли силно тежка топка напред. Ще усетиш как скейтът тръгне назад! Ти си ракетата, а топката е газът. Ракетата "хвърля" милиони малки частички газ всяка секунда и затова лети.
- 1926Робърт Годард изстрелва първата ракета с течно гориво
- 1957СССР изстрелва "Спутник 1", първия изкуствен спътник на Земята
- 1961Юрий Гагарин е първият човек в космоса, полетът трае 108 минути
- 1969Ракетата "Сатурн 5" отнася мисията "Аполо 11" до Луната
- 1979Георги Иванов става първият български космонавт
- 2015Първа степен на ракета "Фалкън 9" каца обратно след полет към орбита
Решени примери
Защо ракетата не излита право нагоре чак до космоса, а след малко започва да се накланя?
Защото за орбита е важна не само височината, а и скоростта встрани. Ракетата първо се изкачва над гъстия въздух, после се накланя и набира хоризонтална скорост, докато стигне около 7,9 км/с.
Ако надуеш балон и го пуснеш, без да го завържеш, той хвърчи из стаята. Каква е връзката с ракетата?
Въздухът излиза от отвора в едната посока, а балонът се движи в обратната. Това е същият принцип на действие и противодействие, само че без горене.
Защо ракетите излитат често от места близо до екватора и обикновено на изток?
Земята се върти от запад на изток и на екватора повърхността ѝ се движи най-бързо, над 1600 км/ч. Ракетата получава тази скорост "даром" и харчи по-малко гориво.
Внимавай с тези грешки
- Ракетата лети, защото газовете се отблъскват от въздуха.Ракетата не се нуждае от въздух. Тя се движи, защото изхвърля газове назад. Във вакуума на космоса двигателят работи дори по-добре.
- В космоса няма гравитация, затова астронавтите се реят.На височината на космическата станция гравитацията е почти толкова силна, колкото на Земята (около 90%). Астронавтите се реят, защото падат заедно със станцията около Земята.
- Ракетите са измислени през 20 век.Още преди стотици години в Китай са правели прости ракети с барут. Но ракетите с течно гориво, които стигат до космоса, наистина се появяват през 20 век.
Задачи
Лесни
Надуй балон, не го завързвай и го пусни. Накъде излиза въздухът и накъде лети балонът?
Подсказка
Наблюдавай отвора на балона.
Отговор
Въздухът излиза назад, а балонът лети в обратната посока.
Нарисувай ракета с три степени и отбележи коя степен се откача първа.
Подсказка
Долната степен работи при старта.
Отговор
Първа се откача най-долната (първата) степен.
Средни
Полетът на Гагарин е траял 108 минути. Колко часа и минути е това?
Подсказка
1 час има 60 минути.
Отговор
1 час и 48 минути.
Станцията обикаля Земята за около 90 минути. Колко пъти ще я обиколи за едно денонощие (24 часа)?
Подсказка
Превърни 24 часа в минути.
Отговор
16 пъти (24 х 60 = 1440 минути; 1440 : 90 = 16).
Трудни
Ракетата от 1926 г. лети 2,5 секунди и пада на 56 м встрани. Каква е средната ѝ скорост встрани в метри в секунда?
Подсказка
Раздели разстоянието на времето.
Отговор
56 : 2,5 = 22,4 м/с (около 80 км/ч).
Космосът започва на 100 км височина. Ако се качиш в асансьор, който се движи по 5 метра в секунда, за колко минути ще стигнеш до космоса?
Подсказка
100 км са 100 000 метра.
Отговор
100 000 м : 5 м/с = 20 000 секунди, това са около 333 минути, или около 5 часа и половина.
Ракета-балон на конец
Цел: Да построите ракета, която лети по закона за действие и противодействие, и да сравните кой модел стига най-далеч.
- Опънете дълъг конец (4-5 метра) между две столчета и прокарайте през него сламка.
- Надуйте балон, задръжте отвора с пръсти и залепете балона за сламката с тиксо.
- Пуснете балона и измерете с ролетка докъде е стигнал.
- Пробвайте различни варианти: по-малко въздух, по-голям балон, наклонен конец.
- Запишете резултатите в таблица и решете кой модел е шампионът.
Накрая: Таблица с изминатото разстояние за всеки опит и обяснение защо най-добрият модел е стигнал най-далеч.
Тест с точки
10 въпроса, 18 точки, оценка накрая и разбор какво да преговориш.