科学项目
火箭鼻锥科学
2011年虚拟科学博览会参赛
摘要
水瓶火箭是用一个2升的瓶子做成的火箭。它使用一个由pvc管或橡胶塞子制成的发射器将火箭发射到空中。一旦你将火箭连接到发射器上，你就可以用自行车打气筒将瓶子泵到所需的压力。然后你拉动绳子，它就会释放火箭，让它飞向空中。这证明了牛顿第三运动定律。所有的作用力都有一个大小相等、方向相反的反作用力。这就是火箭发射到空中的原因。
这个实验测试了安装在水火箭上的哪种鼻锥能让火箭在空中停留的时间最长。我用了三种不同的鼻锥。这些类型是抛物线，半球和圆锥。我还有一个没有鼻锥的火箭供我控制。在这个实验中，我用半英寸长的pvc管自制了一个瓶子发射器。然后，我将每种类型的火箭发射30次，并记录火箭在空中停留的时间。
在这个实验中，我证明了我的假设是正确的。事实证明，在火箭上安装抛物线鼻锥是减少火箭阻力并使其在空中停留时间最长的最佳方法。它在空中平均停留了3.5秒。排在第二的是圆锥形鼻锥，平均用时3.29秒。第三佳的鼻锥是半球，平均长度为3.2秒。在空中飞行时间最短的火箭是没有鼻锥的对照组。它的平均时长是3.01秒。这个实验证明，在火箭上增加任何类型的鼻锥都比没有鼻锥要好。
类型
年级
7th和8th年级
项目难度
成本
安全问题
火箭以很高的速度发射。
完成项目所需的时间
客观的
这个实验测试了什么类型的鼻锥最适合用在水瓶火箭上。我的目标是找出什么样的鼻锥形状能使火箭在空中停留的时间最长。
材料和设备/配料
- 75厘米半英寸PVC管
- 20厘米½PVC管
- 30厘米半英寸PVC管
- 40厘米半英寸PVC管
- (4)½英寸PVC弯头
- 45厘米半英寸PVC管与释放
- 13厘米½英寸PVC管
- 6厘米1½英寸PVC管
- 管夹
- (9) 25厘米塑料领带
- 布基胶带
- Pvc水泥
- 230厘米绳
- ½英寸PVC端盖
- (5) 15厘米塑料领带
- ½英寸PVC三通肘
- (4) 2升的汽水瓶
- 25厘米宽9.5厘米的泡沫锥
- 5厘米宽9.5厘米泡沫半球
- 5厘米宽8.5厘米的泡沫抛物线形锥形
- 热胶枪
- 秒表
- (16) 5英寸× 8英寸的索引卡
- 透明胶带
- 60升冷水
这些材料是在五金店，杂货店和汽车配件店找到的。它们很容易买到，在许多普通商店都能买到。
简介
我一直对火箭学很感兴趣。八岁时，我制造了我的第一枚纯水动力火箭。从那时起，我一直在试验和测试新的方法，使火箭在空中停留的时间最长。我已经测试过在火箭上放什么类型的鳍片最好，在火箭里放多少水，甚至给火箭加多少重量。在这个实验中，我测试了最适合安装在水瓶火箭上的鼻锥。
背景研究的术语和概念
- 拖
- 空气阻力
- 推力
- 重量
- 电梯
- 压力
- 空气流
- 空气动力
- 重心
- 压力中心
研究问题
水瓶火箭最好的鼻锥类型是什么?
实验的程序
- 根据图示组装火箭发射器。(所有接缝处用PVC水泥粘合)
- 用热胶把鼻锥粘在4个瓶子中的3个上。
- 将一张5英寸× 8英寸的索引卡对折，然后切成三角形，制作火箭的鳍。
- 重复第三步15次以上。(你将总共做16个鳍)
- 用透明胶带将4个鳍均匀地固定在每个火箭上。
- 在1个火箭中倒入半升水。
- 把火箭放在发射器上，用自行车打气筒，抽20 psi的空气。
- 让一个拿着秒表的人站在你旁边。
- 拉动绳子释放火箭。
- 记录火箭到达地面所需的时间。
- 4个火箭分别做6-10次。
- 把所有的时间都记在你的作文本上。
结果
|
试验
|
控制
|
锥
|
半球
|
抛物线
|
|
1 |
3．1 |
3.2 |
2.9 |
3. |
|
2 |
2.9 |
3. |
3．3 |
3.2 |
|
3. |
3．1 |
2.6 |
2.9 |
3．1 |
|
4 |
3.2 |
2.9 |
3．1 |
3．5 |
|
5 |
3.2 |
3．3 |
3．3 |
3．5 |
|
6 |
3．1 |
3．3 |
3. |
3.6 |
|
7 |
2.9 |
3.2 |
3.4 |
4．5 |
|
8 |
3. |
3．3 |
3. |
3．1 |
|
9 |
3．1 |
3．1 |
3.4 |
3．3 |
|
10 |
3.2 |
4 |
3.4 |
3．5 |
|
11 |
3．3 |
3．3 |
3．1 |
3．3 |
|
12 |
2.7 |
3.4 |
3.4 |
3．5 |
|
13 |
2.7 |
3．1 |
3．5 |
3.4 |
|
14 |
3. |
3．5 |
3．5 |
3．7 |
|
15 |
3．3 |
3.4 |
3.2 |
3.6 |
|
16 |
2.6 |
3．5 |
3.4 |
3．5 |
|
17 |
2.9 |
3．5 |
3.2 |
3．1 |
|
18 |
3.4 |
3．5 |
3.6 |
3．3 |
|
19 |
2.9 |
3.2 |
3. |
3.8 |
|
20. |
2.5 |
3.4 |
3. |
3.6 |
|
21 |
2.9 |
3．1 |
2.9 |
3.8 |
|
22 |
3．1 |
3．5 |
3．1 |
3.4 |
|
23 |
3.2 |
3. |
3．1 |
4 |
|
24 |
2.9 |
3．5 |
3.2 |
3.4 |
|
25 |
2.9 |
3.2 |
3.4 |
3.6 |
|
26 |
3.2 |
3.8 |
3.2 |
3.8 |
|
27 |
3. |
3. |
3.2 |
3．7 |
|
28 |
2.8 |
3．1 |
3．3 |
3.4 |
|
29 |
3．1 |
3．3 |
3.2 |
3．5 |
|
30. |
3．1 |
3.4 |
2.9 |
3.4 |
|
AVG |
3.01 |
3.29 |
3.20 |
3.50 |
结论
在这个实验中，我证明了我的假设是正确的。在火箭上增加抛物线鼻锥已被证明是使火箭在空中保持最长时间的最佳方法。它的平均飞行时间为3.5秒。在火箭上增加锥也对飞行时间产生了很大的影响。带着圆锥体的火箭平均在空中停留了3.29秒。第三种最好的火箭鼻锥是半球形鼻锥。这枚火箭的平均飞行时间为3.2秒。最后，没有增加鼻锥的火箭被证明是最低效的。平均只有3.01秒，是四枚火箭中最差的。综上所述，增加抛物线、锥形和半球形状的鼻锥都被证明比没有鼻锥的控制火箭增加了飞行时间。
进一步研究的问题
如果我再做一次这个项目，我会测试更多类型的鼻锥。我还会进行更多的试验。
我可以通过研究为什么一种鼻锥比另一种更好来扩展我的研究。
参考书目
航空航天。火箭鼻锥和高度。2010年12月16日。http://www.areospaceweb.org/。
斯特勒,威廉姆斯。后院弹道。伊利诺伊州:芝加哥评论出版社。公司,2001年版。
哈珀，加文D.J.邪恶天才的50个火箭模型项目．纽约:麦格劳-希尔，2007年。
科学玩具制造商。建造一个架空水火箭发射器。2010年12月6日。http://sciencetoymaker.org/。
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