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Lo straordinario principio dei razzi ad acqua: perché l'acqua può far volare i razzi più in alto?
Un razzo ad acqua è un modello di razzo che utilizza l'acqua come propellente di reazione, sfruttando il gas compresso per far uscire l'acqua e generare la spinta. Il razzo funziona secondo il principio della terza legge della dinamica di Newton, secondo cui quando una forza agisce su un oggetto, si verifica una reazione uguale e contraria. Gli appassionati di razzi ad acqua spesso utilizzano bottiglie di plastica come recipienti a pressione e possono impiegare più bottiglie per costruire razzi multistadio per raggiungere altitudini di volo più elevate.
Come funziona un razzo ad acqua
Per usare un razzo ad acqua, una bottiglia di plastica viene riempita parzialmente con acqua e sigillata. Il gas nella bottiglia viene poi compresso fino a 125 psi utilizzando un dispositivo come un compressore d'aria o una pompa per bicicletta.
Quando la guarnizione dell'ugello del razzo viene rilasciata, l'acqua viene espulsa ad alta velocità, facendo volare il razzo verso l'alto. La durata di questa fase è strettamente correlata a fattori quali il volume dell'acqua, la pressione iniziale, le dimensioni dell'ugello e il peso del razzo. Correlati.Il gas fornisce un mezzo di accumulo di energia, mentre l'acqua fornisce spinta aggiungendo massa al propellente.
Componenti di un razzo ad acqua
Bottiglia
In genere, una bottiglia di bevanda gassata in polietilene tereftalato (PET) pressurizzata funge da recipiente a pressione; quando si forma un razzo multi-bottiglia, due o più bottiglie possono essere collegate tra loro in vari modi.
Sebbene ciò aumenti il peso, può estendere il tempo di propulsione del razzo e consentirgli di volare più in alto.
Fonte di gas
Nel processo di compressione dei razzi ad acqua, il gas viene ricavato da diverse fonti, tra cui una pompa manuale per bicicletta o veicolo, apparecchiature ad aria compressa e gas in bombole come anidride carbonica e azoto. Ma usare con cautela per evitare esplosioni.
Progettazione dell'ugello
Il design dell'ugello di un razzo ad acqua è diverso da quello di un razzo a combustione tradizionale. Non richiede un diffusore, che ridurrebbe l'efficienza perché l'acqua non è comprimibile.
Gli ugelli dei razzi ad acqua possono essere divisi in tipi aperti e ristretti. Gli ugelli aperti forniscono una spinta maggiore, mentre il tipo ristretto prolunga il tempo di propulsione.
Sistema di stabilizzazione e carrello di atterraggio
La configurazione dello stabilizzatore è molto importante durante la progettazione perché durante la propulsione del razzo il baricentro si alza, il che ne influenza la stabilità. Pertanto, la progettazione di stabilizzatori e sistemi di recupero adeguati può ridurre efficacemente il rischio di danni in caso di caduta del razzo.
Competizioni e successi
Le competizioni di razzi ad acqua attraggono un gran numero di appassionati e vengono organizzate varie forme di competizione per testare prestazioni complessive, come distanza, altezza e durata del volo.
Ad esempio: il National Physical Laboratory nel Regno Unito organizza ogni anno l'importante Water Rocket Challenge, a cui partecipano vari istituti scolastici e team.
Record del mondo
Continuano a essere battuti i record mondiali per i razzi ad acqua. Tra i record più recenti si segnalano il record mondiale di 1.950 razzi ad acqua lanciati simultaneamente dalla Royal Academy dello Sri Lanka nel 2017 e il record del razzo ad acqua più alto stabilito dalla NPO Showa Gakuen in Giappone, con un razzo ad acqua di 7,72 metri.
Razzo ad acqua calda
Oltre ai normali razzi ad acqua, i "razzi ad acqua calda" o "razzi a vapore" sfruttano l'acqua ad alta temperatura per convertirla in vapore, che viene scaricato attraverso un ugello per generare spinta, dimostrando un altro meraviglioso utilizzo dell'acqua.
Il razzo ad acqua non è solo una semplice dimostrazione scientifica, ma anche una sfida che unisce prestazioni e design. Quando consideriamo il background dei razzi moderni e le loro diverse applicazioni, non possiamo fare a meno di chiederci: quali altre sorprese ci riserveranno i razzi ad acqua in futuro?
