乒乓球怎么做火箭燃料?

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这个实验我小时候做过,不过不是用乒乓球做的,是用易拉罐和胶卷做的。 先说结论:用乒乓球做的话,不可能达到火箭的速度。 用生活中的东西来做物理小实验是非常好的选择!而且能够做出比较接近真实结果的效果。 因为生活常识中我们就会觉得重力的存在(不然苹果怎么会往下掉而不是飞到其他什么地方去),所以不需要像高中物理课本那样通过实验来验证重力加速度的存在。因为生活中我们就知道重力是怎么样的一个力,它有什么性质。这样在做物理实验的时候就可以直接使用生活经验来对结果加以判断。

这里说一下我这个实验的原理吧,也是比较重要的:物体在运动时如果不受外力,那么它将保持原来的运动状态(牛顿第一定律),也就是说如果在真空中两个体积相同的球A和B,以相同的高度和速度下落,在没有摩擦的情况下它们将保持原来的运动状态,最终将会同时到达地面。 但是如果有摩擦或者空气阻力的话情况就会变得复杂起来。因为在运动的过程中物体不断对周围物体施加作用力与反作用力,导致最终的速度不再能维持原来大小,而是会减慢到0最后停止运动。这个时候物体运动所具有的动能全部转化为内能,表现为热量。 所以如果没有特殊的装置(比如带有减速装置的电梯),那么在地球引力作用下,不管多么轻的物体只要不受外力,都将加速向下运动直至到达地球表面并耗尽全部动能,也就是最后将变成一团高温高压的火焰状气体。 上面说的是在没有风力的情况下的理论速度。但是现实生活中有风(摩擦力)存在的情况要多考虑一些。风的程度用风速表示。根据数学上的推导,在有风的情况下,当空气密度一定时(一般认为空气温度越高则空气越密集,相对质量越低),运动的物体的速度会受到更大的影响(速度的平方)。

所以最后的结果就是:在有风的情况下,两个体积相同重量的物体以相同高度和速度下落,它们的运动状态将会完全不同。其中质量较大的一团气体将先到达地面,而质量较小的一团将飘在空中很久之后才能到达地面。并且空气温度越高,风力越大,两团气体之间速度差值就越大。 这个实验我小时候经常做,夏天的时候把易拉罐用线绑着从高处扔下来,看看哪一团先到地面。由于空气温度高,风力大,所以质量小的乒乓球总是先到地面。这让我一直很疑惑,也找不到解释这个问题的原因。后来学习了动量守恒知识后终于明白,这是由于空气阻力存在,使得动量无法一直维持不变而造成的。

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其实所谓火箭燃料其实也就是氧化剂。据英国《每日邮报》报道,美国密歇根理工大学研究人员表示,他们可以从聚氯乙烯塑料垃圾中制作氧化剂。氧化剂可以推动火箭,甚至是导弹起飞。如果这一技术得以普及,那么包括聚氯乙烯塑料(即PVC),以及聚苯乙烯(用来制作发泡胶和泡沫胶)这些人们几乎天天都能见到的污染严重且不易降解的垃圾,都可以作为原料加以利用。据称,PVC废弃物每年增长超过300万吨,这种塑料垃圾很难得到降解和回收利用,常需要高温焚烧。

“现在我们能把这些东西变成一种火箭燃料。”该校助理教授韦罗妮卡-切利谢娃说道。密歇根理工大学的切利谢娃和乔根-康拉德用PVC制作出了羟基硝基氧化铝,这是一种火箭燃料的氧化剂成分。这种原料被用于无烟火工品中,它的特性之一就是可以被用于制作推进燃料。此前,制作这种原料通常使用高耗能的煤来生产铝粉,再通过高度控制的热反应制作出来。

而该研究小组,先从PVC废弃物中提取了氯化钙等元素,将这些元素与硝酸和铝屑混合,再经过一系列的处理程序,就制作出了羟基硝基氧化铝。这种方法大大降低了该原料的生产成本,而且降低了生产过程中的能耗和污染。研究人员表示,下一步,他们将考虑如何将回收的PVC废弃物的总量与实际产量进行匹配,让生产效率更加优化。

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