CÁCH CHẾ TẠO TÊN LỬA NƯỚC

I/Nguyên lý của tên lửa nướcTên lửa nước có một hoặc nhiều khoang nhiên liệu (thường được làm bằng các vỏ chai nhựa chứa nước ngọt có gas như Pepsi, Coca cola…), bên trong chứa một lượng nước nhất định (khoảng 1/3 tổng dung tích chai nước). Không khí được bơm vào các khoang đó tạo ra một áp suất đẩy nước phụt mạnh ra khỏi khoang (ở phía đuôi), nhờ đó đẩy tên lửa bay lên theo định luật bảo toàn động lượng.

 

II/Hướng dẫn chế tạo tên lửa nước

a. Phần thân:Chỉ cần kiếm một vỏ chai nước ngọt loại 1,5 lít là bạn đã có một thân tên lửa rồi đấy ! 

b. Phần cánh: Cánh tên lửa nước có thể được làm từ giấy bìa cứng, nhựa dẻo hay bất kỳ vật liệu nào có độ cứng và dễ cắt ghép.Đầu tiên, bạn cắt vật liệu ra hình dạng cánh, bạn có thể cắt cánh theo bất cứ hình dạng nào mà bạn thích miễn nó có diện tích đủ rộng. Thông thường ta làm tên lửa nước có 3 cánh

Sau đó bạn ghép cánh vào đuôi tên lửa nước, là phần đầu của chai nước ngọt. Bạn có thể ghép trực tiếp vào chai hoặc ghép qua lớp vỏ bao phía ngoài. Chú ý tránh làm chai nước ngọt bị thủng vì như thế nước sẽ bị rò rỉ ra ngoài, tên lửa nước của bạn sẽ không đạt đươc hiệu suất như mong muốn.

- Ghép cánh trực tiếp vào thân, bạn có thể dùng keo dán. Phải đảm bảo cánh được dán thật chắc để không bị rơi ra trong qua trình bay.- Nếu không, bạn có thể dùng giấy bìa cứng hoặc bìa mica mỏng cuộn lại thành một lớp vỏ bọc để dán cánh vào. Đường kính của lớp vỏ bọc đó bằng đường kính của thân tên lửa.

c. Phần chóp: Có 2 cách đơn giản để bạn chế tạo phần chóp:

- Cách 1: sử dụng phần đầu vỏ chai được cắt ra, sau đó ghép vào thân tên lửa có sẵn ta đã có được phần chóp.Lưu ý: Đối với tên lửa nước dùng để bắn thẳng lên trời, các bạn chớ vội cố định lại bằng băng keo nhé, vì ta còn làm phần dù nữa đấy! 

- Cách 2 : sử dụng giấy bìa cứng hoặc bìa mica mỏng cuộn lại thành chóp tên lửa:

Làm chóp theo cách 2 này có nhược điểm là nếu làm bằng giấy bìa cứng sẽ dễ ướt dẫn đến hư chóp.

d. Làm dù cho tên lửa nước: Dù là bộ phận dùng để giảm chấn động cho tên lửa nước khi rơi, thường được đặt trong chóp tên lửa nước. Tuy nhiên, đối với loại tên lửa nước dùng để bắn xa, ta sẽ không làm dù vì khi tên lửa nước bắt đầu rơi xuống, dù bung ra sẽ làm cản trở tên lửa nước bắn được xa hơn. Lúc đó, ta sẽ phải gia cố phần chóp và gắn vào phần thân cho thật chắc để có thể đảm bảo sử dụng được nhiều lầnVật liệu để làm dù thường là bao nylon hoặc vải nilon mỏng. Bạn cắt ra thành hình tròn rồi cột các đoạn dây vào mép để làm dây dù. Sau đó bạn làm khoang chứa dù theo các bước sau:

Bạn cột các đầu dây dù còn lại vào thành của khoang chứa dù, sau đó cuộn dù lại thật gọn và cho vào khoang dù như hình dưới. Ta đã có một khoang chứa dù

hoàn chỉnh cho tên lửa nước 

III/Chế tạo dàn phóngTuỳ vào mục đích bắn và loại tên lửa nước, chúng ta sẽ có nhiều loại giàn phóng khác nhau. Đối với tên lửa nước bắn xa, chúng ta sẽ làm giàn phóng có ống phóng nghiêng 45 độ hoặc ống phóng có thể linh động điều chỉnh độ nghiêng. Chuẩn bị:- 1m25 ống nước PVC đường kính 21mm: cắt thành 7 đoạn, 6 đoạn dài 15cm, 1 đoạn dài 35cm- 1 đoạn ống PVC 42mmm dài 5cm- 4 đầu bịt ống 21mm- 3 nối ống 21mm chữ T- 10 sợi dây rút nhựa (lạt nhựa)- 1 van xe máy (hoặc van xe đạp)- 1 miếng săm xe- Keo dán ống PVC- 1 cuộn keo lụa quấn ống nước.Các vật dụng trên có thể dễ dàng mua tại các cửa hàng bán vật tư nước. Bạn lắp ghép các phần như hình sau. Các chỗ nối dán lại bằng keo dán ống PVC. 

Phần van để bơm khí vào bạn gắn vào một đầu bịt ống. Đầu bịt ống này được mài phẳng (có thể dùng cưa để cưa đi phần thừa) sau đó đục một lỗ và cho van xe máy (hoặc xe đạp) vào. Bạn dùng các miếng xăm chèn vào chỗ tiếp giáp giữa van và ống nước để tránh rò rỉ khí. 

Cuối cùng bạn có một hệ thống tên lửa nước 1 tầng hoàn chỉnh !

IV. Cách sử dụng: Bạn quấn một lượt mỏng băng tan vào ống phóng 21mm (của giàn phóng), đút phần đuôi tên lửa nước vào ống 21mm sao cho miệng chai kín khít với ống phóng (nhờ lớp băng tan mỏng). Các mấu của lạt nhựa được giữ chặt vào cổ chai bằng đoạn ống nước đường kính 42mm. Bơm khí vào tên lửa nước qua van. Muốn cho tên lửa bay lên bạn chỉ cần giật đoạn ống 42mm để các mấu của lạt nhựa bung ra qua đó tên lửa nước được giải phóng và bay lên.

Chú ý : Vì cuộc thi tên lửa nước là bắn xa nên giàn phóng sẽ được làm nghiêng một góc 45 độ, các bạn có thể tham khảo một số cách làm giàn phóng khác nhau cho đội của mình. Ví dụ, hình dưới đây là loại giàn phóng có khả năng điều chỉnh độ nghiêng của ống phóng tên lửa nước và có gắn kèm thước đo độ để xác định chính xác độ nghiêng của nó. Chúng tôi sẽ làm video hướng dẫn chế tạo giàn phóng kiếu này sau:

Ngày ......... HAS sẽ có một buổi tập trung hướng dẫn các bạn chi tiết về tên lửa nước, đồng thời, giúp các ban làm quen với cuộc thi.Chúc các bạn thành công !

Nguồn: Tổng Hợp và Tham khảo PAC

Luận Bàn: Lý Thuyết Tên Lửa Nước (không chính thức của HAS)

rocket:tên lửawater: nướcplume:cánh baylaunch tupe: ống tupe hạ thủy( có tác dụng nâng tên lửa bay lên) pump:cái bơmpressure: đồ giữ sức éppressurized:điều hoà không khí

-------------

Hoàn thành chai về 40% Đầy nước. Chèn nút chai và gán những cánh tay kim loại. Trở nên nhanh chóng với Tumour- Chốt đốt cháy theo khuôn như được nhìn thấy trong bức ảnh Bay tới hơn 200 ft!.Để nhìn thấy những phương trình để đánh giá độ cao Tên lửa Nước.

Ảnh này đã được làm nhỏ lại. Bấm vào đây để xem kích thước thật 662x759.

Ảnh này đã được làm nhỏ lại. Bấm vào đây để xem kích thước thật 742x932.

Khi sự hạ thủy phóng tên lửa, chúng ta thích quan tâm nó bay đến độ cao bao nhiêu. Có hai cách hiện hữu để đo điều này: (1) mang một máy đo độ cao đắt vào tên lửa và hy vọng nó sống sót sự cố tiếp

theo, hoặc (2) sử dụng dữ liệu lượng giác từ một hoặc nhiều người quan sát từ xa với những máy trắc tà và những la bàn. Ở đây mình đề xướng một phương pháp thứ ba mà yêu cầu chỉ có một người quan sát từ xa với một đứng xem chơi.

Phương pháp mới để tính toán điểm xa nhất, phụ thuộc vào một mô hình của nó, mô tả ở dưới, vì tên lửa bay theo sau pha xô đẩy. Trong khi tên lửa đang bay hay mô hình mô hình của nó sử dụng vật lý cổ điển trên phép tính, kiến thức đó thì không phải được yêu cầu sử dụng những kết quả của mô hình. Mình cung cấp một kỹ thuật đồ thị và một phương trình tuyến tính mà cho phép những người với cũng ít kinh nghiệm để tính toán độ cao của nó.Cũng chú ý rằng những kết quả ở đây ứng dụng vào đối với những tên lửa với khả năng bay tốt. Với một người đứng xem mình đã sử dụng phương pháp để đánh giá việc chúng ta có thể đá một quả bóng cao như thế nào ( Câu trả lời: Không phải quá cao). .

Phân tích Tên lửa Nước hiện đạiÔng Peter Nielsen của Trường đại học Queensland ở Australia. Tiến sỹ Nielsen đã giới thiệu một tóm lược của những phương trình cũng như những kết quả của một điề mô phỏng ( Nielsen_Rocket.pdf [164k file]). Ở dưới đây chúng ta đã phát triển cách phân tích khá phức tạp dẫn tới phương trình vi phân cho sự biến đổi thể tích không khí nén lại, thực chất đi theo sau cách biểu diễn của ông Nielsen. Trong cách phân tích kế tiếp đây chúng ta tiếp tục phát triển những phương trình vi phân lên trên gia tốc, vận tốc và chiều cao, được đạt tới cũng như kỹ thuật phép lấy tích phân bằng số để ước lượng những biến này như những chức năng của thời gian.

Cho rằng một Tên lửa nước tiêu biểu như " Rolling Rock" (Tảng đá Lăn) được

phóng tên lửa, của những sinh viên ở một lớp học ME100 trước đây, đã làm cho họ nổi tiếng. (có tin đồn có thể sử dụng bia thay vì là nước trong tên lửa này)

Một mặt nhìn ngang của tên lửa này minh họa theo nguyên lý của thao tác được đưa vào sơ đồ sau đây 

Chú thích:nose cone:bằng hình nón mũi, compressed air: không khí nén, plastic soda bottle: bằng chai nước xôđa dẻo, water: nước, fins: đôi "vẩy"nozzle: đầu chaiexpelled water: sức đẩy của nước thrust: sự đẩy mạnh đẩy, weight: trọng lượng, air friction: ma sát không khí Như vậy không khí nén trong chai bắt buộc "tụi" nước phải xuyên qua một cổ chai nhỏ bé làm nảy sinh một lực đẩy mạnh tuyệt vời được yêu cầu để tăng tốc tên lửa hơn mức bình thường thẳng đứng lên trên. Chúng ta xác định đưa ra thời

gian cho vận tốc thẳng đứng của nó bởi định luật thứ hai của Niutơn(Newton) cho sự chuyển động:

trong đó:M là khối lượng tổng, tức thời của tên lửa [kg].tumour lên trên là vận tốc [m/s].Fthrust là lưc đẩy (vì nước đã vận hành) [N].Fdrag là lực kéo từ không khí xung quanh [N].G là gia tốc bởi sức nặng [ 9.81 m/s^2].Lực đẩy Fthrust.Lực đẩy cân đối này đối với dòng một khối lượng thoát ra trong chai định giờ vận tốc văng ra đối với tên lửa

trong đó: là nhiệt độ của dòng khối lượng khi nước vận hành [kg/s].

uex là vận tốc thoát ra của nước bắn xuyên qua đầu chai[m/s].

 là mật độ của nước [1000 kg/m3].AN Là vùng của chỗ đầu chai[m2]

Phương trình của Bernoulli

Phương trình của Bernoulli có thể được bắt nguồn từ phương trình năng lượng ứng dụng đối với nước chảy đi qua đầu chai. Nó liên hệ với động năng của nước thoát ra tới khí áp bị nén được áp dụng tại bề mặt nước.Bỏ qua những thuật ngữ thế năng, Chúng ta có:

ở đây P là áp suất tuyệt đối ở trong chai và Pa là sức ép bên ngoài (khí quyển) [Pa].Tuy nhiên Usurface << Uex và có thể được không chú ý, như vậy 

Kết hợp những phương trình (2) và (3) ở trên chúng ta đang thu được:

Chúng ta bây giờ tiếp tục trong phân tích tên lửa nước, dẫn tới phương trình vi phân biến đổi thể tích không khí nén. Việc giải quyết phương trình này sẽ cho phép chúng ta ước lượng sự thực hiện của tên lửa, cuối cùng là tới độ cao được đạt tới bởi tên lửa.Lực đẩy mạnhPhân biệt những đặc tính của nước những tên lửa là một lực đẩy mạnh của chuyến bay xảy ra nhanh như vậy. Nó cần ít hơn 0.1 để đuổi hết nước đi, và có lẽ là nó cần đến 0.05 giây để đuổi hết mọi không khí cao áp còn lại. Một lần đẩy như vậy kết thúc, một lượng nhất định thời gian sẽ lướt qua từ đó " Phóng lên," và tên lửa tại một chiều cao nhất định ở trên nền và có một vận tốc đặc nhất định. Tôi sẽ chỉ định những số lượng " chập mạch (sự cháy) " tương ứng này như.t0, h0, v0.Mục đích chính của những thiết bị tên lửa nước này, trong khi nhìn nó bay, sẽ có một gọi là v0 chính xác, mà phụ thuộc vào những thứ như sức ép bắt đầu xuất hiện, số lượng nước, hình dạng vòi ấm, thể tích chai, ... Nói chung những số lượng sự cháy khác, t0 và h0 là khá quan trọng nếu như tính toán sai. Những sự xấp xỉ hợp lý đó đa số đều có mục đích.h0= 3 M, t0= 2 h0/ v0

Khi lao xuống Cái phần dư của chuyến bay sau vấn đề đẩy, luật Niutơn (Newton)đưa cho phương trình sau đây cho sự chuyển động của tên lửa.

M là khối lượng của tên lửa, a là gia tốc của nó, và Fs là những lực trên tên lửa. Giả thiết đường thẳng đứng (hay gần đường thẳng đứng) dưới tốc độ âm thanh

bay chúng ta làm những thay thế 

V là vận tốc thẳng đứng, G là gia tốc vì sức nặng của nó( khoảng 9.81 M / s2),  là mật độ của không khí ngoài ( khoảng 1.18 Kg / m3), Một là bên ngoài hay diện tích bị mặt cắt ngang của tên lửa, và CD là hệ số của lực kéo. CD phụ thuộc vào hình dạng của tên lửa, nhưng (chúng ta hy vọng trong thời gian những điều kiện

bay bình thường) Phần lớn vô cảm   Và V. Lực kéo bắt buộc thay đổi trong thời gian chuyến bay: đó là một phép trừ (xuôi theo chuyển động) trong thời gian khi lên và đại lượng dương (trở lên hành động) trong thời gian rơi xuống. Đặt những sự thay thế này vào trong phương trình của sự chuyển động dưới đây và chia cắt nó gọi là mg chúng ta thu được phương trình vi phân như sau:

 

vt là vận tốc cuối của tên lửa (vận tốc sẵn sàng ở trạng thái thả tự do) bằng.

Để giải quyết phương trình vi phân này, chúng ta phải thu xếp lại vài thứ và hợp nhất cả hai cạnh lại

 

Nó cần phải được chú ý rằng sự phát triển toán học ở đây cho phép vt để thay đổi từ giá trị này sang cái khác một tại một điểm xa nhất. Ví dụ, nếu tại điểm xa nhất một màng du được triển khai hay khối lượng được tống ra hay tên lửa destabilizes và rơi về bên cạnh, vt sẽ có một giá trị khi lên và một giá trị nào đó

(nhỏ hơn) khi rơi xuống. Ta sử dụng những số lượng phân biệt rõ ràng  và để tính toán cho khả năng này.Một chuyến bay như ta định nghĩa nó Là một

trong tên lửa nào có một vận tốc cuối đơn, =  . Đây cũng được biết lawn-dart hay scud-style flight.

Lời giảiĐồ thị này cho thấy một vận tốc khi bay lên vs, đường cong theo thời gian điển hình như tên lửa chứ 2 lít thì Phương trình để tính toán độ cong khi tên lửa bay lên như sau

tap (ap nằm dưới t) là thời gian tên lửa đi đến điểm xa nhất của nó

và tend (end nằm dưới t) là thời gian của sữ va chạm. Chú ý rằng những phương trình lượng giác được dùng ở đây phải dưới dạng những radian hơn là những độ.

Để một thời gian để tên lửa bay cao, chúng ta thế V = Dh/ dt và số nguyên một lần nữa sử dụng những điều kiện ban đầu của chúng ta. Một vài phép tính như sau

Để tính độ cao của tên lửa đạt điểm xa nhất hap (ap nằm dưới h)

Giả định rằng sự va chạm xuất hiện tại khi lên cao được giới thiệu rằng( H= 0), vận tốc và thời gian trôi qua tại điểm đó

Hướng dẫn làm tên lửa nước

Viết bởi Phạm Quý NhânThứ ba, 16 Tháng 3 2010 16:32  10/10 - 7212 lượt đọc (Được đọc nhiều)

Như đã biết, tên lửa nước là trò chơi khá thú vị với dân yêu thiên văn học hay

thích khám phá khoa học. Tuy nhiên việc tiếp cận nguyên lý và làm một tên lửa

nước hoàn chỉnh bước đầu có thể có nhiều khó khăn.

Bài viết sau đây giới thiệu một mô hình tên lửa nước khá đơn giản, các bạn có

thể tự làm nó một cách dễ dàng!

A) Nguyên lý hoạt động của tên lửa nước

Rất đơn giản: tìm cách nén khí vào một chai kín (đã được trang trí thành hình

một cái tên lửa), đến một áp suất nào đó thì thả ra. Áp suất lớn đẩy tên lửa bay

lên, thế là xong! Trông theo tên lửa nước mới tạo thật là đẹp mắt.

B) Các bộ phận hợp thành tên lửa nước

1) Phần tên lửa: Là chai nước (thường là chai coca nhựa, dung tích 1,2 lit),

được gắn thêm phần đầu và cánh để định hướng bay cho tên lửa nước!

2) Phần giàn phóng tên lửa: Có bộ phận cung cấp khí nén vào trong tên lửa, có

khóa để giữ tên lửa khi chưa đủ khí nén và giải phóng tên lửa một cách dễ dàng

khi đã đủ áp suất cần thiết! Giàn phóng tên lửa có thể chia hai phần là giá đỡ và

ống phóng tên lửa (sẽ nói cụ thể ở sau)

C) Tiến hành làm tên lửa và giàn phóng tên lửa nước

1) Phần tên lửa nước:

+ Vật liệu cần thiết: 1 bìa bóng cứng A3; hai vỏ chai nước ngọt, dung tích 1,2 lit

(một chai để nguyên làm thân tên lửa nước, một chai cắt lấy phần đầu thôi); 1 tờ

giấy A3 cứng; một tấm laphông nhỏ (nếu ko có laphông thì giấy bìa cứng cũng

được).

+ Tiến hành làm tên lửa: 

- Chụp phần đầu của chai nước bị cắt vào phần đuôi của chai còn nguyên; Quấn

tấm bìa bóng cứng quanh thân của chai nước (để tạo mặt trụ, sau này sẽ gắn

cánh tên lửa vào cho dễ). Dùng băng dính dính lại.

- Quấn tấm giấy A3 cứng lại thành hình nón, chủ để làm đầu của tên lửa nước!

- Cắt tấm laphông (bìa cứng) thành hình cái cánh của tên lửa, bạn có thể tùy ý

làm rất nhiều hình dạng cánh khác nhau theo ý thích cho tên lửa của mình!

- Nhét một ít giấy báo cũ vào phần đầu nhọn của tên lửa nước (để phần đầu hơi

nặng, khi bay tên lửa đỡ bị láng); Dùng băng keo gắn cố định đầu và cánh tên

lửa vào phần thân. Như vậy ta đã có môt tên lửa hoàn chỉnh rồi đó!

 

2) Phần dàn phóng tên lửa nước:

+ Vật liệu cần thiết:

- Khoảng 2m ống nhựa PVC, đường kính D21, 6 cái chạng ba D21.

- 3 thanh thép nhỏ, đường kính khoảng 2-3 mm, dài khoảng 20-25 cm.

- Khoảng 30 cái lạt nhựa.

- Tấm gỗ kích thước khoảng 12x18x1 cm.

- 1 van xe đạp, được gắn vào 1 cái nắp ống D21. Vài cái đinh 1.

- Keo dán ống, keo lụa…

+Tiến hành làm:

- Cắt ngắn các đoạn ống nhựa ra như hình dưới đây:

Cái ống phóng dài khoảng 50 cm, hai cái ống dài dài khoảng 25 cm, mấy đoạn

ngắn ráp vào nhau sao cho vừa như hình sau:

Để mấy cái lỗ nhỏ ở mấy cái ống ngắn, sau này để xuyên thanh thép vào, mục

đích là để điều chỉnh hướng bắn tên lửa nước.

- Lắp hai cái ống dài vào theo phương thẳng đứng, ta có hình như sau:

 

Khoảng cách giữa hai ống thẳng đứng bằng bề rộng của tấm gỗ!

- Dùng mấy cái đinh một cố định 1 thanh thép vào tấm gỗ:

- Tiếp theo làm ống phóng tên lửa như hình dưới đây:

 

Cách đầu ống phóng tên lửa khoảng 20 cm, dùng dây dù quấn vài vòng quanh

ống, buộc chặt lại, dùng keo dán ống đổ vào, đợi cho khô thì lấy keo lụa quấn

quanh (phần màu trắng ở phía trong).

Xếp đều đặn khoảng 20 cái lạt nhựa xung quanh ống, sao cho đầu các lạt phải

bằng nhau, dùng vài cái lạt khác thắt lại, đổ keo dán ống vào cố định các nút

thắt. Nhớ đầu có gờ của lạt nhựa phải quay vào phía trong, khi nhét chai vào

ống phóng, miệng chai phải khít vào chỗ nút màu trắng, còn các gờ của lạt nhựa

ôm khít vào gờ của cổ chai!

Vậy là xong phần ống phóng tên lửa rồi!

- Lắp ống phóng vào lỗ của tấm gỗ. Rồi lắp cả hai cái này vào dàn phóng tên

lửa:

- Dùng hai thanh thép còn lại (đã được uốn thành hình chữ Z) gắn vào như hình

trên, để tấm gỗ không bị xoay. Nhờ các lỗ đã đục sẵn từ trước (đã nói ở trên), ta

có thể điều chỉnh hướng phóng của tên lửa nước!

- Phía cuối của ống phóng gắn cái bịt ống đã có van xe vào (lúc làm tui bỏ cái chi

tiết này đâu mất, nên ko có trong hình, thông cảm nhé bà con!).

- Như vậy ta đã có một giàn phóng hoàn chỉnh rồi đó! Hình ảnh cuối cùng

của dàn phóng tên lửa nước đây:

- Trang trí tên lửa nước thật đẹp, lắp vào dàn phóng. Trông cũng oai đáo để bà

con nhỉ.

- Với mô hình trên, chúc bà con có những phút giây thú vị với cái tên lửa và dàn

phóng tên lửa nước của mình nhé!

Phạm Quý Nhân - Thiên Văn Bách Khoa