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Le principe étonnant des fusées à eau : pourquoi l'eau fait-elle voler les fusées plus haut ?
Une fusée à eau est un modèle réduit de fusée qui utilise l'eau comme propulseur de réaction, en utilisant du gaz comprimé pour forcer l'eau à sortir afin de générer une poussée. La fusée fonctionne selon le principe de la troisième loi du mouvement de Newton, qui stipule que lorsqu'une force agit sur un objet, une réaction égale et opposée se produit. Les amateurs de fusées à eau utilisent souvent des bouteilles en plastique comme récipients sous pression et peuvent utiliser plusieurs bouteilles pour construire des fusées à plusieurs étages à la recherche d'altitudes de vol plus élevées.
Comment fonctionne une fusée à eau
Pour utiliser une fusée à eau, une bouteille en plastique est partiellement remplie d'eau et fermée hermétiquement. Le gaz contenu dans la bouteille est ensuite comprimé jusqu'à 125 psi à l'aide d'un appareil tel qu'un compresseur d'air ou une pompe à vélo.
Lorsque le joint de la tuyère de la fusée est relâché, l'eau est expulsée à grande vitesse, ce qui fait voler la fusée vers le haut. La durée de cette phase est étroitement liée à des facteurs tels que le volume d'eau, la pression initiale et la taille de la tuyère et le poids de la fusée.Le gaz fournit un moyen de stockage d'énergie, tandis que l'eau fournit la poussée en ajoutant de la masse au propulseur.
Composants d'une fusée à eau
Bouteille
En général, une bouteille de boisson gazeuse en polyéthylène téréphtalate (PET) sous pression sert de récipient sous pression ; lors de la formation d'une fusée à plusieurs bouteilles, deux ou plusieurs bouteilles peuvent être reliées entre elles de diverses manières.
Bien que cela augmente le poids, cela peut prolonger le temps de propulsion de la fusée et lui permettre de voler plus haut.
Source de gaz
Lors du processus de compression des fusées à eau, le gaz est obtenu à partir de diverses sources, notamment une pompe à main pour vélo ou véhicule, un équipement à air comprimé et des gaz en bouteille tels que le dioxyde de carbone et l'azote. Mais à utiliser avec précaution pour éviter une explosion.
Conception de la buse
La conception de la tuyère d'une fusée à eau est différente de celle d'une fusée à combustion traditionnelle. Elle ne nécessite pas de diffuseur, ce qui réduirait l'efficacité car l'eau n'est pas compressible.
Les tuyères des fusées à eau peuvent être divisées en deux types : ouvert et restreint. Les tuyères ouvertes fournissent une plus grande poussée, tandis que les tuyères restreintes prolongent le temps de propulsion.
Système de stabilisation et train d'atterrissage
La configuration du stabilisateur est très importante lors de la conception car le centre de masse s'élève pendant la propulsion de la fusée, ce qui affecte sa stabilité. Par conséquent, la conception de stabilisateurs et de systèmes de récupération appropriés peut réduire efficacement le risque de dommages lors de la chute de la fusée.
Concours et réalisations
Les compétitions de fusées à eau attirent un grand nombre de passionnés et diverses formes de compétitions sont conçues pour tester des performances globales telles que la distance, la hauteur et la durée de vol.
Par exemple : le National Physical Laboratory au Royaume-Uni organise chaque année un important défi de fusées à eau, auquel participent divers établissements d'enseignement et équipes.
Records du monde
Les records du monde pour les fusées à eau continuent d'être battus. Les records récents incluent le record du monde de 1 950 fusées à eau lancées simultanément par l'Académie royale du Sri Lanka en 2017 et la fusée à eau la plus haute établie par NPO Showa Gakuen au Japon avec une fusée à eau de 7,72 mètres.
Fusée à eau chaude
En plus des fusées à eau ordinaires, les « fusées à eau chaude » ou « fusées à vapeur » utilisent de l'eau à haute température pour se transformer en vapeur, qui est évacuée par une tuyère pour générer une poussée, montrant une autre merveilleuse utilisation de l'eau.
La fusée à eau n’est pas seulement une simple démonstration scientifique, mais aussi un défi qui allie performance et design. Lorsque nous considérons le contexte des fusées modernes et leurs diverses applications, nous ne pouvons nous empêcher de nous demander : quelles autres surprises les fusées à eau nous apporteront-elles à l’avenir ?
