認識火箭,體驗科學
 
2016/11/30
 
IC之音廣播電台
 
 
7月1號到3號,國研院國家太空中心2014年太空科學夏令營,在太空中心許多的專家學者及熱心伙伴的共同努力之下,熱鬧展開。其中,本集單元的科學顧問:太空中心的任務科學家蕭俊傑博士,親自為小學生介紹了火箭的原理,並由黃楓台老師帶領同學操作彈射火箭,引發了孩子們高度的興趣。請聽今天的科學三分鐘,主題是:認識火箭,體驗科學。

學童:火箭…三、二、一,發射!耶!

您現在聽到的,是在國家太空中心的太空科學夏令營當中,興奮的孩子,在現場體驗彈射火箭的情形。國家太空中心的蕭俊傑博士,也為孩子帶來了火箭原理的介紹:

蕭博士:
火箭的原理是什麼,大家都知道嗎?…作用力與反作用力。那你可不可以解釋一下,什麼叫作用力與反作用力?

學童:
當一個物體,它對另外一個物體施了一股力的話,也會產生一股跟它反方向的力。

蕭博士:
差不多就是這個意思。

火箭與飛機最大的不同,是飛機的飛行,需要靠空氣提供升力,但是火箭卻不需要靠空氣來飛行,因為它自己已經攜帶了所需要的燃料與氧化劑。然而,讓我們驚訝的,現場卻有同學提出了這樣的問題:

學童:
在太空是真空的,它沒有東西給它推,然後也沒有反作用力啊?所以它應該只有作用力才對吧?

仔細一想,這位同學的問題還蠻犀利的。太空中沒有空氣,火箭沒有空氣可以推,怎麼產生反作用力呢?

要回答這個問題,您可以在家做一個簡單的實驗,到浴室拿起蓮蓬頭,把水「開到最大」!這時候只要一鬆手,蓮蓬頭一定會朝您噴水的「反方向」後退。當然,您的手要趕快接住蓮蓬頭,不然掉下去的話,恐怕就會噴得您滿身濕了。

從這個實驗應該很容易想像,蓮蓬頭會後退,跟四周有沒有空氣並沒有關聯,而是水柱噴出去的時候,噴出去的水會給蓮蓬頭一個反作用力,讓它後退。

同樣的道理,燃料在火箭引擎裡面燃燒的時候,會產生一股作用力把燃燒產生的氣體「噴出去」,而這些「噴出去的」的氣體,會給火箭施加一股反作用力來推動它,就好像我們噴水而推動了蓮蓬頭一樣。火箭就是靠著這樣的反作用力飛行的。

至於夏令營當中,孩子們體驗的彈射火箭,原理稍有不同,示範老師解釋說:

平常我們用氣球當作火箭在射的時候,是不是把氣放掉,火箭就會飛走對不對?這個氣,如果它不會漏掉的話,那火箭要怎麼飛?同學,兩隻手同時舉起來,我一手抓住彈射火箭尾翼的地方,另外一隻手從它的引擎部分用力戳進去。我數到三,一、二、三!……這樣就可以射出去了。

因此,用氣球彈射火箭,不是藉由噴出燃料或氣體來推動火箭,而是對火箭底部的氣球施加一股力,讓氣球變形,當氣球彈回原狀的時候,就有一股力量推動火箭升空。就像老師的示範,跟我們用手指戳火箭的底部,把它彈出去,道理是一樣的。

您也可以搜尋關鍵字:國家太空中心,進一步了解相關的科普知識。

【本單元由科技部補助製播】2014-07-13 16:55:00播出
 
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