前言
在英语中有这样一句习语表达“It’s not rocket science”,常常用于形容某件事稀松平常,并不困难。此处的“rocket science”原意为“火箭科学”,后被引申为“复杂困难的事情”,由此可见人们认为火箭研究非常艰深。的确,太空发射是机械工程学与科学领域内一项无与伦比的壮举,但是,其中所蕴含的原理其实并不像大多数人想的那么复杂。通过本书中的70个科学小实验,我们将循序渐进,共同探索火箭升空背后的秘密。
将航天器送入太空所需要的力量之大,令人难以想象。航天器升空时首先需要克服的就是地球引力,在进入外太空后还需要应对各种各样难以预料的威胁。即使太空航行顺利结束,回程依然一波三折。航天器在通过地球大气层时,需要承受与空气之间的剧烈摩擦及在该过程中所产生的巨大热量。
《玩转火箭的70个小实验》一书旨在研究航天飞船在来往太空和地球之间受到的各种力的作用。在这本航天指南中,你将学习到如何利用身边随手可得的材料,如瓶子、软木塞和胶卷盒等,做出属于自己的火箭;学习到如何降低空气阻力及摩擦;学习到如何利用空气阻力延缓降落等等一系列知识。除此之外,我们还将一起探讨科学家们在研究航空航天、太阳系航行、测量星际距离及星球特征时所遇到的某些难题。
偶尔翻阅一下这本书吧,你一定能从中获得些许灵感。希望你能勇于创新,学有所得,并乐在其中。在接下来的内容中,你将开始学习牛顿运动三定律,请认真领悟其中道理,并将之与自己的日常生活联系起来吧!
你曾经有过在屋里解开充好的气球,看着它猛然窜出,四处乱飞的经历吗?这生动体现了牛顿第三运动定律。气流从气球内部冲出所形成的反作用力推动气球向前运动。类似的,火箭升空时,其引擎排气管向下释放出大量热空气,产生了与之相对的巨大反作用力,向上推动火箭离开地面。一艘火箭是如此之重,为摆脱地球引力,它必须以极快的速度向上运动,而这所需要的推动力,大到超乎人们想象。
在接下来的实验项目中,你需要像科学家们一样,认真观察,仔细测量,并和同伴相互交流彼此的发现。当你在测量物体时,你需要找到最佳方法,想想是用尺子还是其他更大的度量工具。太阳系是如此浩瀚广阔,如何才能测量它呢?这本书将告诉你想要的答案。当你完成某个实验时,希望你能不止步于此,而是再开动脑筋,尝试改变某个变量,看看会发生什么样的事情。比如说,当你在做胶卷筒火箭实验时,按要求在胶卷筒里装了一半的水,实验完成后,把水加满再看看会发生什么,说不定会有新的发现。除此之外,你还需要考虑如何将自己的科学发现与更多人分享,不妨尝试着做个小视频来进行展示吧。
这本书里的每个实验都是相互独立的,你不必硬要按照顺序进行,而是可以根据你的兴趣做出选择。另外,如果你在做某个实验时,没有立即得到预期的结果,也不要着急或是灰心,可以略微改动实验设计,再试一次。花上些许时间,全身心地享受这场太空之旅吧。
此外,所有科学家都会通过记笔记、录数据、绘图表、拍照片等方法追踪实验发展。作为小小航天科学家的你,也同样需要这样做。你的首要任务就是要制作一张属于你自己的独一无二的太空护照,用于记录纷繁奇妙的航天之旅。
带上太空护照,出发!
我们即将进入宇宙,环游太阳系再返回地球。在此之前,你能准备一本太空护照来记录你的旅行吗?你可以在上面记录下火箭升空的瞬间、奇妙的太空生活、前往每个星球的旅行经历和最后成功着陆地球的心得体会。
制作太空护照需要以下材料:
一本笔记本
几只钢笔、碳素笔或铅笔
此外,你还需要花时间考虑如何以最好的方式来记录实验数据。你可以选择设计图表,添加照片,画草图或示意图还有列出每天实验发现等方法。当然,你也可以自行思考,找到其他合适的记录方式。