Lihová raketa
Pokus číslo: 2104
Cíl pokusu
Cílem tohoto pokusu je ilustrovat, jak funguje reaktivní raketový pohon.
Teorie
Palivem naší rakety jsou páry ethanolu. Do PET lahve nalijeme malé množství ethanolu a necháme jej vypařit. Následně lahev zavěsíme na natažený provázek a přiložíme hořící zápalku k otvoru ve víčku. Zapálíme tak směs lihových par a vzduchu uvnitř lahve. Hořící páry se zahřívají, rozpínají a rychle unikají otvorem ve víčku ven z lahve, raketa se pohybuje opačným směrem. Nabízejí se dva způsoby, jak tento jev vysvětlit:
Zákon akce a reakce
Pohon rakety lze vysvětlit pomocí zákona akce a reakce. Rozpínající se plyn působí silou na stěny lahve, což způsobuje pohyb rakety (akce). Zároveň lahev působí v opačném směru stejně velkou silou na molekuly plynu, které vylétávají otvorem ve víčku ven z lahve (reakce).
Zákon zachování hybnosti
Podle zákona zachování hybnosti se hybnost izolované soustavy dvou těles zachovává. V našem pokusu tvoří izolovanou soustavu raketa a palivo (líh). Zpočátku byla hybnost této soustavy nulová. Po zapálení začnou lihové páry unikat otvorem ve víčku, mají tedy určitou hybnost daným směrem – raketa tedy musí získat stejně velkou hybnost mířící opačným směrem. Výsledná hybnost soustavy je tedy stále nulová.
Pomůcky
Na výrobu rakety:
- PET lahev o objemu 1,5 l s víčkem
- vrták o průměru 8 mm (toto je pouze doporučený průměr, s nímž nám raketa létala nejlépe, při výrobě rakety můžete vyzkoušet i vrták s jiným průměrem)
- izolepa
- 2 sponky na papír, které přilepíme k lahvi coby háčky pro zavěšení rakety na provázek
K provedení experimentu:
- raketa
- provázek
- technický líh
- zápalky
Postup
Přivážeme provázek k předmětu u stěny místnosti (např. ke klice u okna, k tabuli) a natáhneme ho přes celou místnost.
Do rakety nalijeme líh (přibližně půl víčka od PET lahve) a necháme ho vypařit (stačí 2-3 minuty). Je vhodné během vypařování otáčet lahev podélně, aby se líh mohl vypařit z většího povrchu.
Vylijeme z rakety zbytek lihu a zašroubujeme ji víčkem, v němž je vyvrtaný otvor.
Zavěsíme raketu za háčky na provázek. Dno lahve míří směrem, kam raketa poletí.
Zapálíme sirku a zespoda ji přibližujeme k víčku PET lahve. Raketa během několika sekund vylétne.
Pozor: Při zapalování lihových výparů musíme být opatrní. Sirku je potřeba držet u lahve zespoda, aby nás horké páry proudící z rakety nezranily.
Vzorový výsledek
Působivé jsou zpomalené záběry zážehu rakety tak, jak je pořídil rychloběžnou kamerou RNDr. Jan Koupil, Ph.D. v rámci své disertační práce.
Technické poznámky
Raketa by neměla mířit proti oknu, počítači či jiným předmětům, které by mohla rozbít.
K vypaření dostatečného množství lihu v lahvi je potřeba, aby byla teplota okolního vzduchu alespoň 20 °C. Venku se za chladného počasí může stát, že se nevypaří dostatečné množství lihu a raketa nepoletí.
Tento pokus nelze provést dvakrát bezprostředně po sobě se stejnou lahví – nejdříve z lahve musíme vyvětrat zplodiny po předcházejícím zážehu.
