Raketoplán, tryskové letadlo či balistická raketa využívají ke svému letu reaktivní pohon. I když jde o novodobé vynálezy, princip, na kterém pracují, je nesmírně jednoduchý. Určitě si vybavíte rychlý a zmatený pohyb gumového balonku, pokud po jeho nafouknutí uvolníte otvor určený k nafukování. Vzduch je uvnitř balonku uzavřen pod tlakem a úzkým otvorem uniká rychle ven. Unikající plyn působí na balonek silou a uvádí ho do pohybu. Tryskou balonku je měkký kousek gumy, který se snadno ohne. Navíc nemá balonek zrovna ideální aerodynamický tvar. Jeho pohyb proto není přímočarý, ale balonek spíše rotuje a pohybuje se zcela chaoticky.
I ze skutečných raketových motorů proudí ven velké množství plynu, který uvádí raketu či letadlo do pohybu. Rozdíl však spočívá v tom, že tento plyn není uvnitř raketových motorů tak jako v balonku uzavřen, ale vzniká v nich chemickou reakcí při hoření kapalného či pevného paliva.
Hořením paliva se uvolňuje velké množství plynných spalin, které jsou zahřáté na velmi vysokou teplotu a zaujímají mnohonásobně větší objem, než jaký mělo původní palivo. Z raketového motoru unikají tyto plyny přes úzkou trysku, čímž se ještě zvýší rychlost jejich proudění. Raketa se pak pohybuje opačným směrem, než kterým proudí unikající plynné spaliny.
V následujícím experimentu si postavíte jednoduchý model rakety, který bude ke svému pohybu využívat reaktivního pohonu pracujícího s parami hořlavého kapalného paliva. Potřebovat budete zcela obyčejnou plastovou láhev o objemu 1 až 1,5 litru, která bude fungovat jako spalovací komora vašeho raketového motoru a zároveň bude představovat raketu samu. Do uzávěru láhve udělejte ostrým hřebíkem (můžete jej před tím v kleštích či v pinzetě opatrně nahřát nad plamenem) díru o průměru asi 3 až 5 mm. Vytvoříte tak trysku raketového motoru, kterou bude proudit ven unikající plyn.
Láhev na vodítku Ani plastová láhev nemá příliš dokonalý aerodynamický tvar. Navíc jí chybí pro rakety tak typická stabilizační křidélka po stranách. Proto by se při svém letu mohla snadno vymknout kontrole. Z bezpečnostního hlediska tak bude lepší, když dráhu rakety předem poněkud vymezíte a raketa se bude pohybovat zavěšena na tlustším silonovém vlasci či kovovém lanku (lze zakoupit i kovové lanko potažené plastovým obalem, které je pro tento účel nejvhodnější, protože je dostatečně pevné a zároveň má hladký povrch).
K zavěšení budete potřebovat pouze kus úzké a pevné plastové trubičky o délce asi dvacet centimetrů a průměru přibližně půl centimetru. Pomocí lepicí pásky přilepte tuto trubičku podélně k plastové láhvi takovým způsobem, aby se střed trubičky kryl se středem plastové láhve (konce trubičky budou umístěny od obou krajů láhve stejně daleko). Lepicí páskou určitě nešetřete a trubičku přilepte skutečně pevně.
Nyní provlékněte trubičkou vodicí lanko. Na volném prostranství si vyhlédněte dva stromy či sloupy, které jsou vzdálené asi patnáct až dvacet metrů a lanko mezi nimi pevně vypněte. Odšroubujte plastový uzávěr s tryskou a nalijte dovnitř láhve několik mililitrů denaturovaného lihu. Našroubujte zpět uzávěr a důkladně láhev protřepejte (pozor, abyste ji neutrhli z vodicího lanka). Můžete s láhví i pomalu otáčet tak, aby líh smočil dokonale její vnitřní stěny. Poté vylijte ven zbytek lihu a láhev dvakrát či třikrát mírně stlačte a nechte pozvolna nafouknout. Do láhve se tak dostane vzduch a s ním i kyslík nezbytný pro hoření.
V tomto okamžiku je raketa připravena ke startu! Nasaďte si ochranné brýle, zapalte konec špejle a přiložte jej nataženou rukou opatrně k trysce rakety. Dávejte pozor, abyste nestáli ve směru, kterým se bude raketa pohybovat a dbejte i na bezpečnost ostatních přihlížejících. Při zapalování také zkontrolujte, zda se v blízkosti nenacházejí další hořlavé předměty!
Směs par lihu se vzdušným kyslíkem uvnitř jednoduchého raketového motoru po zažehnutí okamžitě prudce vzplane! Při hoření vzniká především oxid uhličitý a vodní pára, jež unikají z láhve rychle ven. (Pozor, aby vám spaliny neožehly ruku!)
Raketa velice rychle odstartuje a za syčivého zvuku unikajících plynů urazí na lanku během okamžiku patnáct až dvacet metrů!
Jestliže hoření uvnitř rakety probíhá jen pozvolna nebo vůbec, je v raketě nejspíše málo kyslíku. V takovém případě zopakujte plnění rakety lihem a tělo rakety zmáčkněte víckrát než při prvním pokusu. Experimentovat můžete také s množstvím lihu uvnitř rakety. Víc než pár mililitrů jej však určitě potřebovat nebudete.
***
Kosmický náklaďák na zahradě
Rakety vynášejí na oběžnou dráhu družice nebo objemné náklady. Jejich miniaturní napodobeninu si nyní můžete vyrobit doma a vypustit ji na zahradě.
plastová PET láhev na nápoje
plastová trubička o průměru
asi 0,5 cm a délce 20 cm
kovové lanko nebo silnější
silonový vlasec
denaturovaný líh
hřebík
dlouhá špejle
pinzeta či kleště
lepicí páska
Plastovou trubičku přilepte lepicí páskou podélně k plastové láhvi. Dbejte na to, aby byla trubička připevněna k láhvi skutečně pevně.
Do plastového uzávěru udělejte pomocí nahřátého hřebíku otvor o průměru asi 3 až 5 mm.
Zavěšenou láhev opatrně naplňte několika mililitry denaturovaného lihu, důkladně protřepejte a zbytek lihu vylijte.
Raketa prudce odstartuje ihned poté, co k trysce přiblížíte hořící špejli, kterou zapálíte směs lihových par a kyslíku uvnitř láhve.
Po přilepení trubičky ještě jednou zkontrolujte její souosost s plastovou láhví.
Trubičkou provlečte vodicí lanko, které poté vypnete mezi dva sloupky či stromy.
O autorovi| JAN PÍŠALA, Autor je chemik a pracuje ve Hvězdárně a planetáriu Mikuláše Koperníka v Brně
