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La magie de la pression et de l'eau : comment lancer une fusée à l'aide d'une simple bouteille de boisson
Avec la vulgarisation des connaissances scientifiques, de nombreuses personnes ont commencé à explorer les plaisirs des lancements de fusées. En tant qu'expérience scientifique simple et intéressante, les fusées à eau attirent non seulement l'attention des jeunes, mais leur permettent également d'apprendre les principes de base de la mécanique et de la conversion de l'énergie. La fusée est lancée principalement grâce à une combinaison d’eau et de gaz comprimé, et est très populaire pour ses matériaux simples et facilement disponibles.
Les fusées à eau sont un type de fusée qui utilise l'eau comme masse de réaction, ce qui nous aide à comprendre le fonctionnement de la troisième loi de Newton.
Principes de fonctionnement de base des fusées à eau
La base du fonctionnement d’une fusée à eau consiste à utiliser une bouteille de boisson partiellement remplie d’eau et pressurisée avec du gaz comprimé. Généralement, ces gaz proviennent d'appareils tels que des pompes à vélo, des compresseurs d'air ou des cylindres et peuvent atteindre des pressions allant jusqu'à 125 psi. Il s’agit d’un principe de stockage d’énergie du gaz, qui permet à l’eau de libérer une énorme force de propulsion au moment où elle est projetée, poussant la fusée dans les airs.
Selon la troisième loi de Newton, une fois l'eau rapidement expulsée, la fusée volera vers le haut.
Conception et éléments
La conception de la fusée à eau peut utiliser une ou plusieurs bouteilles de boisson comme récipients sous pression. Les conceptions à bouteille unique sont plus courantes avec les bouteilles de boissons gazeuses en polyéthylène téréphtalate (PET). Les fusées à plusieurs bouteilles sont connectées de différentes manières, ce qui peut augmenter le temps de propulsion, mais également augmenter le poids de la fusée, l'équilibre de la conception doit donc être pris en compte.
De plus, les sources de gaz varient également, comme l'utilisation d'air comprimé, de dioxyde de carbone ou d'azote. Ces gaz sont rapidement libérés à mesure que la pression diminue, poussant ainsi la fusée vers le haut.
Buse et stabilité
La tuyère d'une fusée à eau ne possède pas le divergent d'une fusée traditionnelle. En fonction de la taille de la tuyère, la poussée de la fusée variera. Les tuyères de grand diamètre offrent une accélération rapide mais un temps de propulsion court, tandis que les tuyères de petit diamètre offrent un temps de propulsion plus long. Afin de maintenir la stabilité du vol, une aile stabilisatrice peut être installée. Lorsque le matériau propulsif de la fusée diminue progressivement, le centre de gravité se déplace vers le bas, l'ajout d'une aile stabilisatrice peut réduire le risque d'instabilité.
Les ailes stabilisatrices aident à maximiser la hauteur et la distance de vol de la fusée.
Procédure de lancement et compétition
Avant de lancer une fusée à eau, vous devez préparer le lanceur. Certains lanceurs utilisent des tubes de lancement, qui peuvent convertir efficacement le gaz comprimé en énergie cinétique, améliorant ainsi l'efficacité du lancement. À mesure que la technologie progresse, les compétitions de fusées à eau dans le monde se multiplient progressivement, comme le prix Oscar Svighoff à Wells et le National Physical Laboratory Annual Water Rocket Challenge au Royaume-Uni.
Les compétitions mondiales d'altitude et les défis de durée de vol des fusées à eau attirent de nombreux étudiants et passionnés de l'espace.
Défi du record du monde
Dans le processus de développement des fusées à eau, de nombreux records ont été établis les uns après les autres. Par exemple, la Royal Academy de Colombo a lancé 1 950 fusées à eau simultanément en 2017. Il y a aussi le record d'altitude établi par la fusée à eau japonaise à Hokkaido, qui fait admirer les progrès de la technologie et la cohésion de l'équipe.
Le record du monde de fusée à eau démontre les possibilités infinies de créativité et d'exploration scientifique.
Réflexions finales
À mesure que la compréhension des fusées à eau s'approfondit, cette activité devient non seulement une expérience scientifique pour les enfants, mais aussi un moyen pour les adultes de se remémorer les plaisirs de l'enfance. Que ce soit dans les cours de sciences à l'école ou lors des loisirs en plein air à la maison, les fusées à eau apportent plaisir et inspiration. Êtes-vous prêt à vous lancer dans ce voyage de découverte ?
