Popis videa

Uvedený pokus demonstruje třetí Newtonův zákon nazývaný také zákonem akce a reakce. Proti každé akci působí stejná reakce, jinak: Vzájemná působení dvou těles jsou vždy stejně velká a míří na opačné strany. Matematicky lze tento zákon formulovat:

F12 = -F21

Kde F12 je síla, kterou první těleso působí na druhé a F21 je stejně velká síla, kterou druhé těleso působí na první. V našem případě za první těleso uvažujeme vodu, která je stlačeným vzduchem hnána ven přes hrdlo pet láhve. Druhým tělesem zde rozumíme těleso naší rakety, která směřuje na opačnou stranu než vytéká voda.

Jak určíme sílu, kterou je hnána naše raketa vzhůru? Je to jednoduché. To nás naučil už pan Newton.

F = m . a

Zvážíme naši raketu naplněnou vodou, poté například pomocí programu "Tracker" určíme zrychlení a je to!
Ale je tomu opravdu tak? - Při zpomaleném záznamu si lehce všimneme, že hladina vody v PET láhvi - nádrži naší rakety ubývá, takže to naše jednoduché "m" - (hmotnost) se trochu zesložití, protože v průběhu letu není konstantní. Toho si fyzikové povšimli již v dobách, kdy zdaleka neměli tak dokonalé vybavení jako máme my. Poprvé tento problém popsal britský matematik William Moore. Nezávisle na něm tento jev popsal i sovětský vědec Konstantin Eduardovič Ciolkovskij. Právě on je, díky svým pracím, považován za otce soudobé kosmonautiky. A co oni pánové objevili? Popsali nám právě ony změny, které způsobuje unikající palivo. Níže uvedený vztah se nazývá Ciolkovskédo rovnice. Ta zní:

ΔV = ve . Ln (m0 / m1) nebo také m1 = m0 . e ^-Δ / ve

Kde "m0" je počáteční hmotnost rakety (s vodou) a "m1" je hmotnost rakety po spotřebování paliva (v našem případě prázdné rakety). "ΔV" je rozdíl rychlostí před a po manévru raketovým motorem. V našem případě, když raketa startuje z klidu, se jedná o rychlost v době, kdy vypotřebovala všechno palivo (vytekla všechna voda). A "ve" je výtoková rychlost vody. Tu určíme pomocí teorie proudění kapalin, pomocí tlaku, při kterém vyletěl špunt z láhve.
To se nám to ale zamotává. Vzhledem k tomu, že naše raketa je skvělé konstrukce a vydrží několik opakovaných startů na rozdíl od raket, které používají světové kosmické agentury, můžeme se tedy těšit na další starty.

Dnes se spokojíme s konstatováním, že naše raketa odlétá přibližně rychlostí 80km/h.