水火箭怎能發射得最遠?用什麼發射角度最佳?有什麼因素影響發射的距離?

何謂水火箭
水火箭和火箭最大的不同﹐在於其推進的媒介由高溫空氣變成水而已。在發射水火箭前會灌入空氣達一定壓力﹐由於高壓會自然向低壓流去﹐故在噴嘴被打開時﹐空氣自然向噴嘴流去﹐但由於水檔在前方﹐故水會被空氣推出火箭﹐而火箭也藉此獲得向前的速度。


製作水火箭

材料準備
在此準備的材料僅足夠供基本型水火箭用。
1. 3-6個1250--2000cc汽水用寶特瓶
2. 細油性簽(麥)克筆、透明膠帶、彩色膠帶、雙面膠帶、三秒膠、舊報紙….。
3. 美工刀、剪刀、尺、連接器、噴嘴、發射臺、打氣筒(附壓力表)..。
作業分組
以2到3人為一組，分工合作完成一水火箭成品，並能正常發射。


製作過程

圖片參考：http://mail.mcjh.kl.edu.tw/~lin/teach/water_rocket/conbin.jpg


製作前請先閱讀注意事項
１.首先將寶特瓶的其中一個拿來﹐大約以1/3的間距切成三等份。
２.如圖 2﹐留下瓶口及中段部分；將第二個寶特瓶倒過來。
３.如圖 3﹐將第一個的瓶口蓋在第二個寶特瓶的評底；再將第一個的中段瓶身蓋在第二個寶特瓶的瓶口。
４.蓋上去之後﹐從各個方向確定整個火箭的箭身完全是直的﹐確定之後﹐用寬膠帶將兩個接口粘緊。
５.現在將珍珠板或紙板拿來﹐參考圖 4剪出彈翼﹐彈翼的數目可以是3或4片﹐至於圖中尺寸僅供參考﹐也可以根據個人喜好設計外型。太大的彈翼很容易被風吹掉且蠻重的；太小的彈翼發揮不了穩定的作用。
６.彈翼完成後﹐就將其平均分配在後段的箭身上﹐若分配不均﹐火箭會向一邊偏航。另外一件事﹐雖然不影響飛行﹐不過會令我覺得好笑﹐那就是：彈翼請不要裝反了！
７.彈翼裝上之後要確定是否牢固。根據過去經驗﹐不牢固的彈翼﹐在發射瞬間就會脫落。一般加強固定法是在翼根兩邊用膠帶再貼一次。
８.在過來就是彈頭的製作﹐圖6,7,8是方法之一﹐我也相信大家都看得懂我的圖﹐所以就不多說啦！


發射水火箭
１.由於水火箭的動力來源是水及空氣﹐所以發射前請記得裝水！
２.水的量約 1/3 的寶特瓶容量。過多的水會造成水火箭過重飛不起來﹐且相對空氣的空間後減少﹐導致沒有足夠的空氣把水推出去；過少的水會因水分流光的時間很短﹐對於持久飛行比較不利。
３.水裝好了﹐水火箭也上發射架了﹐接下來就是灌入空氣了。如果有電動打氣機的話﹐當然用電動的啦?﹙不過很容易灌過頭﹐然後就爆炸了...)﹐如果只有手動打氣筒的話﹐那就加油加油啦﹐至於要打幾下﹖因為每個打氣筒都不一樣﹐所以很難說﹐反正就是努力的用力的打氣就對啦！一直到完全打不進去為止﹙不過不要以為手動打氣就不會爆﹐只是不容易而已﹚。
４.拉下開關﹐發射！要如何發射才能最遠呢﹖只要上過國中理化的人就知道﹐45度角能飛的最遠；同理﹐垂直發射飛得最高。目前我參予過的發射中最遠的達幾十公尺﹐最高的﹙延伸設計型﹚可達五層樓。


注意事項
雖然水火箭比火火箭易製作也安全﹙前一陣子彰化某高中生參加火火箭比賽時因調藥不慎﹐不幸被炸傷手掌﹚﹐不過還是的注重安全﹐故以下事項請務必遵守。
１.箭身使用的寶特瓶絕對要用汽水用的﹐一般瓶身設計並沒考慮耐壓設計﹐一但開始灌入空氣加壓﹐輕則瓶身變形﹐重則爆炸！
２.箭身製作前請先將包裝紙撕掉﹐否則彈翼會不穩定。
３.由於寶特瓶切割不易﹐且切口銳利﹐小朋友製作時務必有大人陪伴會代為切割。
４.使用膠帶接合箭身時應確定纏緊纏牢。我曾經遇過一個沒黏好的﹐打氣打著打著突然ㄆㄧㄚ的一聲﹐接合處居然被撐開！
５.彈頭上應該要加上緩衝物﹐以避免在擊中人或其他動物時﹙這種事本就該避免﹚造成過大的傷害。
６.絕對嚴禁在人多或朝人多的地方發射！在發射前應有人負責清場﹐並規劃出一塊區域做為目標地。
７.發射時避免在前方展開180度區﹐要不然會被火箭擊中。
８.發射時避免在其正後方 2到 3公尺處及方圓1公尺內﹙除了發射人員外﹚﹐此點並不影響安全性﹐不過有誰想要被淋得濕濕的﹖﹙當了數次工作人員﹐被淋了無數次-_-b﹚


延伸製作
熟悉了基本型的製作後﹐可以試試進階的水火箭﹐有人做過的最大的水火箭高有半個人高﹐用了六個兩千升的寶特瓶﹐外加酬載艙一個﹐彈翼六片﹐兩根鋁管﹐還有玻璃纖維

以下條件影響發射的距離:風向、重量、外型、燃料(液體及空氣比例)。
風向:自然現像控制不了。

重量:理論上在擁有着同一數量的力下,愈輕的東西可以行得愈遠及愈快,飛機就是一

個好例子。(當然是在有地心吸力的情況下。)

但是較重東西雖然不比輕的東西可以行得遠及快,但他的慣性及穩定性夠高

外力(例如:風向)較不容易影響它,亦是一個抵抗風向的重要條件。

外型:不用多說吧!但值得一提的是定風翼,不要以為定風翼愈大及愈多,一定能夠增加

穩定性。有時反而會拖低火箭的射程及速度,最好的例子:二次世界大戰的雙翼戰鬥機

及現代的戰翼戰鬥,就會明白。

燃料:沒有特別,用公認的比例就行了。

最佳發射角度:45度為中位數,但可以自己加減2至3度。



最後:製作水火箭,沒有特定方法、外型及材料。
因為,如果每一個人都用一樣的方法,那麼什樣會有突破呢!

水大約要去到三分之二，太少的話動力不夠，太多就會沒位置加氣。至於氣呢，當然是越多越好。而且水火箭的設計也要流線形，以減低空氣阻力。