Smält Matchstick raket (6 / 6 steg)
Steg 6: Hur det fungerar
En matchstick raket är i huvudsak en liten raket motor på en träpinne. Huvudet fungerar som bränsle, och folien som både förbränningkammaren och munstycket.
Spetsen av en standard säkerhet matchstick innehåller en kemisk kallas kalium klorat, som är en kraftfull oxidationsmedel. Vid uppvärmning (i vår raket, detta görs genom säkringen), det förmultnar till kaliumklorid och syre:
2KClO3(s) + värme → 3O2(g) 2KCl(s)
kalium klorat (solid) + värme → syre (gas) + kaliumklorid (fast)
Att göra detta, frigör det energi, som orsakar svavel (en annan ingrediens i spetsen på matchen) för att bränna:
S(s) + O2g → så2g
svavel (fast) + syre (gas) → svaveldioxid (gas)
Detta, i sin tur släpper svaveldioxid (som är skyldige bakom doften av brinnande matcher) och mer energi, sätta trä på tändsticka i brand.
Vi är främst intresserade av nedbrytning av kalium klorat, som snabbt ger varma syrgas. Gaser tar upp mycket mer volym än fasta ämnen och syre är därför på ett högt tryck medan instängda i aluminiumfolie. Värmen får den att expandera ännu mer, vilket ökar trycket. Den enda escape för syret är ut genom den lilla klyftan mellan folien och matchen - genom som skjuter i hög hastighet. Den resulterande effekten är beskrivs av Newtons tredje lag, och är grunden för någon raketmotor. Som han uttrycker det:
"Lag III: varje åtgärd som det finns alltid motsatt sig en lika reaktion: eller de ömsesidiga åtgärderna två organ på varandra är alltid lika, och riktade till tvärtom delar. — Vad ritar eller trycker på en annan är som mycket dras eller tryckt med det andra. Om du trycker på en sten med ditt finger, trycks också fingret av stenen. Om en häst drar sten bunden till ett rep, hästen (om jag så får säga) lika dras tillbaka mot stenen: för utspänd repet, av samma strävan att koppla av eller räta, kommer att dra hästen så mycket mot stenen, som det gör stenen mot hästen, och kommer att hindra utvecklingen av den så mycket som det förskott som den andra. Om en kropp inkräktar på en annan, och av dess kraft förändringar rörelse i den andra, det förkroppsliga också (på grund av ömsesidiga trycket lika) kommer att genomgå en lika förändring, i eget initiativ mot den motsatta delen. De ändringar som gjorts av dessa åtgärder är lika, inte i hastigheter men i förslagen till organen. Det är att säga, om organ som inte hindras av andra hinder. För, som förslagen ändras lika, är ändringarna av de hastigheter som gjorts mot motsatt delar ömsesidigt proportionell till organ." (se http://en.wikipedia.org/wiki/Newton%27s_laws_of_motion#Newton.27s_third_law:_law_of_reciprocal_actions)
Så, när den heta gasen pressas ut genom munstycket, det är att trycka nedåt, mot marken. Så, det innebär en lika kraft driver raketen uppåt - mot himlen. Tyvärr, kalium klorat inte bränna (och ge dragkraft) för länge, och så effekten är tyvärr tillfälligt. Huvudinriktningen är bara tillräckligt för att tändsticka att genomgå en kort, sub-banan resa på best - till exempel över en bakgård.
Men att någon blivande raketforskare, ta hjärta! Projektet kvicksilver började sub orbital också! Hålla ändra och förbättra utformningen, och du kan mycket väl vara först att få en tändsticka - powered raket in i låg jordomlopp ;).