PER CAPIRE - ARIA - BRACCIO IDRAULICO - RAZZO - FAI DATE
Possiamo definire il razzo come un particolare tipo di motore usato per fornire una spinta propulsiva a un veicolo, ad esempio un missile o un velivolo.
Prima di complicare troppo le cose, limitiamoci a dire che un velivolo è un mezzo di trasporto aero- mobile avente due caratteristiche fondamentali:
quella di essere più pesante dell'aria;
quella di poter volare.
La propulsione è invece l'azione mediante la quale un corpo viene posto e mantenuto in movimento.
La più antica rappresentazione conosciuta di frecce razzo (XIV sec.)
Konstantin Ciolkovskij
Il lancio dello Sputnik
Apollo11
I primi a sviluppare dei prototipi di razzi sono stati i Cinesi nel 300 a.C. circa, utilizzando la famosa polvere nera (polvere da sparo). I loro razzi erano pensati principalmente come oggetti di intrattenimento per le feste e le cerimonie tradizionali.
Intorno al secolo XI però i razzi iniziarono a essere utilizzati per scopi molto meno pacifici, ovvero come arma nei conflitti. Ma, poiché l'umanità non può ritenersi particolarmente fiera di questo utilizzo, sorvoliamo questo passaggIO della Storia e andiamo dritti a un altro tipo di utilizzo: quello relativo all'esplorazione spaziale!
I primo a teorizzare la possibilità del volo spaziale mediante l'utilizzo di razzi fu lo scienziato russo Konstantin Ciolkovskij verso la fine dell'Ottocento. Oltre a sviluppare diversi tipi di giroscopi (dispositivi analoghi a quelli che troviamo nei cellulari moderni e che permettono di orientare lo schermo a seconda di come incliniamo il nostro smartphone) Ciolkovskij calcolò anche quale fosse la massa minima di carburante necessario per mandare in orbita un razzo. Tuttavia il suo lavoro fu solo teorico.
Per ammirare il primo lancio di un razzo di questo tipo bisogna attendere il 1926, anno in cui l'americano Robert Goddard testa per l'appunto un prototipo a combustibile liquido.
Furono però i russi a mandare in orbita il primo satellite artificiale, lo Sputnik, il 4 ottobre 1957 - e a far arrivare nello spazio il primo uomo (Jurij Gagarin, il 12 aprile 1961) e la prima donna (Valentina Tereškova, il 16 giugno 1963).
Pochi anni dopo, e più precisamente il 20 luglio del 1969, la missione statunitense Apollo 11, partita dalla Terra il 16 luglio, scese per la prima volta sulla Luna. I membri di questa importantissima missione erano Neil Armstrong, Buzz Aldrin e Michael Collins. Dopo l'Apollo 11, altre cinque missioni dell'omonimo programma spaziale statunitense raggiunsero la Luna, riportando sulla Terra più di 300 kg di rocce lunari.
Caratteristica distintiva di queste missioni fu l'utilizzo del più grande razzo mai realizzato dall'uomo: il Saturn V. Con i suoi 110 metri di altezza, 10,1 metri di diametro e 2.970 tonnellate di peso, il Saturn V è un razzo multistadio progettato dall'agenzia spaziale americana NASA (National Aereonautics and Space Administaration - fondata il 29 luglio del 1958-, e diventata operativa il 1° ottobre successivo).
Il lancio del razzo che state per costruire è un'ottima dimostrazione del terzo principio della dinamica di Newton, noto anche come principio di azione e reazione: se un corpo A esercita una forza su un corpo B allora il corpo B eserciterà una forza sul corpo A uguale e contraria (in altri termini, a ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria). Ad esempio, gli aerei a reazione utilizzano proprio questo principio per muoversi e alzarsi in volo. Infatti, dall'ugello di scarico vengono spinti fuori (in direzione della coda) dei gas ad altissima velocità (circa 500- 600 metri al secondo). Questi gas generano così una spinta uguale e contraria che fa muovere l'aereo in avanti.
IL CONCETTO è questo:
Se prendete un palloncino, lo gonfiate e lo lasciate libero, cosa farà al di fuori di tante pernacchie? Volerà, con traiettoria caotica ma volerà no? Tutto questo perchè l'aria che esce con una certa velocità e peso da una parte, spinge (così noi diciamo...) il palloncino dall'altra.
Quindi per analogia pure se gonfiamo un bottiglia di plastica potrebbe volare no? Certo che l’aria dovrebbe essere forzata al suo interno, vista la rigidità della plastica, forzata ad esempio con un compressore o pompa.
Però allo stesso tempo avendo una notevole resistenza vi potremmo forzare quanta aria noi vogliamo, al contrario del palloncino il quale tanta più aria ci voglio mettere e tanto deve essere grande.
Se poi alla bottiglia vi aggiungiamo elementi aerodinamici quali un Ogiva (punta) e delle Pinne in coda, certamente la nostra bottiglia mentre si sgonfia dall'aria compressa, volerebbe con una traiettoria più lineare no?
E se infine all'interno della nostra bottiglia ci mettessimo pure un liquido più pesante dell'aria? Come l'acqua! L'aria compressa uscendo implicherebbe la fuoriuscita del liquido, i quali uscirebbero alla "stessa" velocità però con un peso maggiore. Beh se consideriamo 500g di acqua che escono compressi da una bottiglia di 250g... come reagirà la nostra bottiglia/razzo?
La fisica e le Quantità di Moto ci insegnano che la bottiglia non potendo aumentare il proprio peso sino a quello dell'acqua, reagirà aumentando la sua velocità, acquistando un moto con direzione uguale e contraria a quella dell'acqua.
Sviluppando altri modestissimi artifizi possiamo spingere una bottiglia a staccarsi da terra verso l alto, con una velocità di partenza di circa 135km/h sino a 60metri...
...abbiamo creato un Razzo dal nulla, un Razzo ad Acqua, senza fuoco e fiamme...
Consigli
Aggiungi del sapone per aumentare il tempo di permanenza nell'aria e la velocità.
Più piccola è la bocchetta del razzo, minore resistenza al decollo e maggiore stabilità nel volo ci saranno. Una bocchetta più grande, invece, permetterà all'acqua di fuoriuscire più velocemente, permettendo al razzo di andare più in alto a maggiore velocità, ma ricorda che perderà acqua più rapidamente.
Per approfondire e costruire razzi ancora più performanti: http://www.razziadacqua.altervista.org/