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NASA 우주 왕복선이나 Chinas Shenzhou 우주선과 비교할 때, 병 로켓은 비교적 간단한 일입니다. 물과 압축 공기로 가득 찬 소다 병입니다. 그러나 그 단순성은 기만적입니다. 병 로켓은 실제로 다른 형태의 에너지, 힘 및 잠재력과 같은 물리학의 일부 기본 개념을 이해하고 생각할 수있는 좋은 방법입니다.
잠재력
물체는 물체의 구성이나 힘장에서의 위치로 인해 잠재적 인 에너지를 가지고 있습니다. 두 개의 양전하가 서로 더 가까이 이동하면 잠재적 에너지가 증가합니다. 공기를 흡입하여 압축하면 에너지가 입력되고 압축 공기의 압력 증가는 부피당 잠재적 에너지의 척도입니다. 병 로켓이 막히면 내부 공기가 외부 공기보다 더 큰 압력을 가해 팽창하여 병에서 물을 배출합니다. 모든 행동에 대해 동등하고 반대되는 반응이 있습니다. 이 팽창과 추방에 의해 가해진 하향 힘은 로켓을 위로 밀어 올립니다.압축 공기에 저장된 잠재적 에너지는 운동 에너지로 변환됩니다.
운동 에너지
운동 에너지는 운동의 에너지입니다. 병 로켓과 같이 움직이거나 떨어지는 물체에는 운동 에너지가 있습니다. 물체 내부의 분자와 입자는 끊임없이 진동하거나 움직이기 때문에 운동 에너지도 갖습니다. 가스 분자가 물질을 한정하는 물질의 표면과 충돌 할 때 가스 분자에 힘을가합니다. 면적으로 나눈 힘은 압력과 같습니다. 그래서 가스의 부피를 줄이면 압력이 증가합니다. 분자는 더 작은 영역에 국한되어 있지만 평균 운동 에너지는 변하지 않아서 주변의 재료에 가해지는 힘이 증가합니다.
중력 잠재력 에너지
로켓이 상승함에 따라 운동의 운동 에너지는 중력 전위 에너지로 변환됩니다. 로켓은 지구 표면에서 더 멀어 지므로 음과 양전하가 서로 멀어 지듯이 로켓은 지상에서 멀어 질수록 중력 전위 에너지가 더 높습니다. 중력이 가해지면 속도는 모든 운동 에너지가 중력 전위 에너지로 변환되는 지점에 도달 할 때까지 감소합니다. 이 시점에서 로켓이 떨어지기 시작합니다.
지구에 떨어지는
병 로켓이 떨어지면 중력 전위 에너지가 운동 에너지로 변환되고 병 로켓의 속도가 빠르게 증가합니다. 결국, 그것은 운동 에너지가 포장 도로에서 분자의 무작위 운동, 즉 열로 소산되는 땅을칩니다.
병 로켓의 상승 및 하강 중에는 에너지가 사라지지 않습니다. 모든 에너지는 한 형태에서 다른 형태로 변형되거나 열에서 마찰 및 공기 저항으로 바뀝니다. 열역학 제 1 법칙에 따르면 에너지는 생성되거나 파괴 될 수 없다. 단지 한 형태에서 다른 형태로 바뀐다.