창의적 산출물 대회 이태훈, 최재혁, 이준협, 이지훈
로켓의 원리 이 주제를 가지게 된 동기: 학교에서 우주에 관해 배우던 중 우리가 우주로 갈 수 있는 로켓은 어떤 원리로 날아가고, 어떻게 이용되는지 등을 알아 보 고 싶었다.
로켓이란? 로켓(rocket)은 배출 가스를 빠르게 분사함으로써 그 반작용으로 추진력을 얻는 비행체를 말한다. 종종 로켓은 '로켓 엔진'을 지칭하는 말로도 쓰이며 군사적으로는 탄두를 싣고 적의 주요 건물, 기지 등을 타격하기 위해 발사하는 미사일 중 고체 추진제를 사용하고 비유도 방식의 미사일에 한정하여 사용하기도 한다.
물로켓의 원리 물로켓의 원리는 실물 로켓의 원리와 유사한데, 차이점이 있다면 실물 로켓은 가스를 발사한다는 것이다. 이것은 작용 반작용의 법칙에 의해 발사된다. 공기가 압축됨으로써 에너지원이 되고, 물은 연료를 지속적으로 방출 할 수 있도록 역할을 한다.
물로켓 만드는 순서 1.페트병5개, 폭 2~2.5cm의 셀로판 테이프, 가위, 고무찰흙을 준비한다. 2.페트병을 잘라 둥근 면 2개를 만든다. 3.1개의 둥근 면을 이용하여 2개의 페트병을 폭 2∼2.5cm의 셀로판 테이프로 단단히 연결한다. 4.45∼60g 정도의 고무 찰흙을 넣고 마분지로 고깔을 만들어 붙이거나 제일 윗부분의 페트병에 종이컵 반 정도의 물을 (45∼60g)넣고 뚜껑을 닫는다. 5.1 에서 자른 페트병을 옆으로 잘라 직사각형을 만들어 그림과 같이 오려내 어 날개를 만들거나 하드 보드지나 책받침을 이용하여 날개를 만들어 붙인 다. 7. 둥근 회전 날개를 잘 접어 로켓 몸체에 끼워 단단히 붙인다. 8. 페트병에 1/3 정도의 물을 넣고 발사대에 장착하여 공기를 주입하여 발사.
페트병5개, 폭 2~2.5cm의 셀로판 테이프, 가위, 고무찰흙을 준비한 후,
45∼60g 정도의 고무 찰흙을 넣고 마분지로 고깔을 만들어 붙이거나 제일 윗부분의 페트병에 종이컵 반 정도의 물을 (45∼60g)넣고 뚜 껑을 닫는다. 1 에서 자른 페트병 을 옆으로 잘라 직사각형을 만들 어 그림과 같이 오려내어 날개를 만들거나 하드 보드지나 책받침을 이용하여 날개를 만들어 붙인후 둥근 회전 날개를 잘 접어 로켓 몸 체에 끼워 단단히 붙인다.8. 페트 병에 1/3 정도의 물을 넣고 발사 대에 장착하여 공기를 주입하여 발사.
변화된 것(단위:m) 전 후 결론 로켓의 크기증가 20 22.5 크기가 클수록 좋다 다단계(5단계까지) 28.3 5단계까지 늘려도 효율적이다. 다단계(5단계이상 24.1 좋지만 비효율적이다.
과학적 시각에서의 물로켓 로켓이 자체 추진력을 얻는 원리는 작용-반작용의 법칙으로 쉽게 설명할 수 있다. 작용-반작용의 법칙은 뉴턴의 제3법칙이기도 하다. 뉴턴에 의하면 “모든 작용에는 크기가 같고 방향이 반대인 반작용이 항상 존재한다. 즉 두 물체가 서로에게 미치는 힘은 항상 크기가 같고 방향이 반대이다.” 여기서 작용이란 엄밀하게 말해서 운동량에 해당하는 물리량으로서 물체의 질량과 속도의 곱으로 주어진다. 뉴턴은 자신의 제2법칙에서 힘이란 운동량의 시간에 대한 변화라고 한 바 있다.
수학적 시각에서의 물로켓 1903년 치올코프스키는 중력과 저항이 없다고 가정했을 때 로켓의 움직임을 설명하는 공식을 발표했다. 로켓의 일부를 빠른 속도로 뒤로 배출함으로써 앞으로 나아가는 원리를 설명한 공식이다. 로켓은 연료를 태워 생긴 가스를 분사해 움직이므로 여기서 말하는 로켓의 일부란 연료가 된다. 치올코프스키의 로켓 공식을 간단한 형태로 나타내면 다음과 같다. 여기서v는 분사가스의 속력이고m0는 로켓의 질량,m1은 연료를 뺀 빈로켓의 질량이다.
마치며… 아쉬웠던 점: 기후가 어떤 영향을 끼치는가도 알고 싶었고 물을 제외한 다른 액체도 사용 해보고 싶었 지만, 시간상과 재정상 더 많은 것을 하지 못했다. 좋았던 점: 로켓이 발사되는 원리와 실험을 직접 해보면서 좋은 경험을 쌓을 수 있었던 것 같다.
감사합니다.