夢想起飛─水火箭製作與發射 講師：南勢國小林志龍

壹、火箭的演進 一、最早的火箭 火箭是在十三世紀時由我國人所發明的，在那時候的火箭是在長槍上裝置塞有火藥的圓筒，構造很簡單。之後經由印度、阿拉伯傳入歐洲，十八世紀初，義大利設計了一種像烏龜一樣的火箭，點燃之後可以在地上跑，用於戰爭，嚇倒了不少人。在十八世紀末期，火箭逐漸被列為兵器之一，英軍還用火箭擊敗過拿破崙的軍隊。可是火箭的命中率還是很差，所以自從槍砲被發明之後，就逐漸不再被當作兵器了。

壹、火箭的演進 二、第一枚液體燃料火箭（1926） 世界上第一位製造火箭成功的，是美國人羅柏‧科達特。在最初他是在研究固體推進劑的火箭，後來因為受到柴奧爾科斯基理論的影響，改為致力於液體推進劑火箭的製造。 西元一九二六年，他在自家的農場，發射三公尺長的火箭，利用氧氣和汽油混合為燃料，總共飛行了兩秒半鐘，飛行了五十六公尺遠，十二公尺高，這個雖然不是一個很龐大的數字，但卻是非常難能可貴的。在此之後，他又繼續加以改良，在西元一九三五年時，又成功的發射了秒速達三百公尺的火箭。

壹、火箭的演進 三、第一枚人造衛星（史潑尼克一號）（1957） 一般我們總是認為美國是一個科技大國，因此在被問到第一個發射人造衛星的國家是哪一國時，相信大部分的人第一個想到的一定是美國吧！其實不然，在第二次世界大戰之後，美國和蘇俄把德國的火箭技術人員、剩下的V2火箭及資料，都一併帶回國。因此，有關火箭的開發技術，就由美、蘇兩國繼承了下來。蘇聯本來就有柴奧爾科斯基的理論基礎，如今再加上德國技術人員的協助，因此很快地就從事火箭的開發工作。而主持這項研究開發工作的是塞爾凱‧科羅立約夫。

壹、火箭的演進 三、第一枚人造衛星（史潑尼克一號）（1957） 一九五七年十月四日，蘇聯利用雙節的A式火箭，發射了第一枚人造衛星史潑尼克一號（亦有人稱為同伴者一號），成功地進入環繞地球的軌道。因此第一個成功發射人造衛星的國家是蘇俄。

壹、火箭的演進 四、太空梭（1981） 以往的火箭都只能使用一次就報廢了，既不經濟也不方便，因此為了取代舊式的火箭，美國開發了太空梭，它可以多次往來太空與地球之間。 太空梭在發射升空時，像是火箭一樣，筆直地發射上去。但是，由於太空梭本身的推力不夠。所以，除了本體之外，它還必須帶了一句裝滿液態氫的外部燃料箱及左右兩邊各一具的固態燃料輔助火箭。

貳、火箭飛行的原理 (一)先將保特瓶注入其容積之 1/4 ~ 1/3 的水於瓶內，再用打氣筒打入空氣，此時保特瓶的體積不變，氣体分子卻隨著打入氣體增加而瓶內空氣密度隨著增加，此時停止打入空氣後瓶內空氣，分子會不停的運動及相互碰撞，而其產生的動量總和會維持一定狀態

貳、火箭飛行的原理 正符合動量守恆定律，總動量為各分歧動量之總和即，動能=質量M * 速率V 此時再利用P=F/A公式 (P為壓力 F為作用力 A為體面積) A不變F隨P增加而增大 故綜合以上得知要『水火箭』飛得遠 氣壓越大 作用力越大 飛行得更遠。

貳、火箭飛行的原理 (二)當保特瓶充滿空氣至瓶內形成高壓，剎那間開啟發射閥，瓶內的水隨即以高速排出瓶外，形成一股強大動力而使『水火箭』升空這個現象就是作用力和反作用力定律，也就是著名的牛頓第三運動定律(作用力等於反作用力) ，故當水受到壓力作用而噴出時，就便會承受『水火箭』本體的一股作用力，而此時水分子便會產生一反作力來推動『水火箭』前進升空。

貳、火箭飛行的原理 (三)當『水火箭』發射後未受其他外來因素之作用力作用時，它會依發射架的仰角持續飛行，但由於『水火箭』會因本身之重力與空氣阻力的因素，而減速飛行便成一拋物線飛行，故得知『水火箭』亦運用到拋物線原理。

參、水火箭製作 ◎步驟 1： 使用鋼鋸在瓶口的凸緣下方鋸斷。使用美工刀或挫刀將斷面上的毛邊修除， 在步驟 4 配上橡膠頭錐。

參、水火箭製作 注意事項 使用美工刀、剪刀時，請勿嬉鬧，並小心。 在切割保特瓶時，請循序漸進地，一刀一刀地劃，再加一點力切下，可以避免切壞或切不直，而造成毛邊，也可防止用刀不慎的傷害。

參、水火箭製作 ◎步驟 2： 不鏽鋼管束，尺寸可套入及鎖緊瓶子， 鎖緊時管束會自行水平定位且不會滑動，以美工刀靠管束邊切割即可，一次解決。

參、水火箭製作 ◎步驟 3： 以美工刀靠管束邊切割即可，一次解決。 美工刀切割時，不可一刀直接切，先輕劃 幾下再用力切開。

參、水火箭製作 ◎步驟 4： 其實保特瓶的瓶首就是最流線又光滑的， 配上橡膠頭錐，形成一體流暢的火箭頭了，在內部使用強力膠或在外部使用電工膠帶固定頭錐。

參、水火箭製作 ◎步驟 5： 將切除瓶底及裝上頭錐的上瓶與充氣用的下瓶套合。單一個瓶子的長度不夠，所以必須利用另一瓶來加長。

參、水火箭製作 ◎步驟 6： 將上瓶套上充氣瓶的底部，仔細調整兩瓶必須成一直線，由於只有一隻充氣瓶，兩瓶套合處，只要使用電工膠帶纏繞貼緊即可。

參、水火箭製作 ◎步驟 7： 在前面的上瓶，被切除的瓶底，可以拿來做水火箭的置放台。瓶底與瓶蓋點上熱融膠迅速結合，趕快泡水冷卻。

參、水火箭製作 ◎步驟 8： 在沒背膠紙的泡棉板塗上一道熱溶膠，再將裁好的泡棉尾翼或CD片尾翼，黏在背膠泡棉板上。

參、水火箭製作 ◎步驟 9： 迅速將裁好的泡棉尾翼或CD片尾翼，黏在背膠泡棉板上，尾翼與背膠泡棉板務必保持90度直角，黏貼在瓶身上才會平直。

參、水火箭製作 ◎步驟 10： 黏好的4片尾翼，將背膠泡棉板的蠟紙撕下，泡棉板的邊緣直線對準瓶子的合模線(左右各有一條)，另兩片尾翼在圓弧的1/2處，對準瓶身直線貼下(黏貼處要清潔)(最好事先畫好4條在1/4圓周處的尾翼線)。

肆、水火箭選美 造型 配色 創意 其他

伍、水火箭發射 注意事項 一個口令、一個動作。 水壓設定為30磅。 各組確實依照順序發射。 發射時，前方不可逗留。 無論在任何狀況下，請勿嬉鬧。

資料來源 孩子王的保特瓶世界 http://www.sonking.com.tw/ 桃園縣文山國小 http://ws2.wsps.tyc.edu.tw/t083/waterfirework.DOC