Su Roketleri Nasıl Çalışır?

Video 1: Okul bahçesinde fırlatılan roketler

Elinizle duvara bir kuvvet uyguladığınızı düşünün. Mesela bir yumruk attınız. Doğal bir sonuç olarak eliniz acıyacaktır. Kuvveti arttırırsanız hissettiğiniz acı da doğru orantılı olarak artar. Peki, elinizin acımasından sorumlu olan şey nedir? Bunun yanıtı; etki-tepki olarak bilinen Newton’un üçüncü yasasıdır. Buna göre; duvara uyguladığınız kuvvetle aynı doğrultuda ve eşit büyüklükte fakat zıt yönlü bir kuvvet sizin elinize etki eder ve acıtır. Su roketlerinin çalışma prensibi de bu yasayla açıklanıyor.

Roket yakıtı olarak , şişe hacminin ⅓ veya ½ oranında su kullanılıyor. Su oranı roketin atış amacına göre değişkenlik gösteriyor. Şişe içindeki hava, pompa kullanılarak sıkıştırılıyor. Yeterli basınç oluşunca tetik çekiliyor. Roketin yükselmesini sağlayan Newton’un üçüncü yasası (etki-tepki) tam da burada devreye giriyor. Su, basıncın etkisiyle aşağıya doğru itilirken , roket de aynı büyüklükte ama zıt yönlü bir kuvvetle yukarı doğru itiliyor.

Görsel 1

Su Roketi Sistemi Nelerden Oluşur?

Su roketi sistemi, yapan kişinin tasarımına göre farklılık gösterebiliyor. İsteyen istediği gibi tasarlayabilir. İnternette geliştirilen birçok su roketi modeli mevcut.

Genel olarak sistem; fırlatma rampası ve roketten oluşuyor. Buna ek olarak; paraşüt, kamera ve yükseklik değerini ölçmek için altimetre eklenebiliyor.

Görsel 2: Fırlatma rampası; pvc su boruları , plastik kelepçeler ve siboptan oluşuyor.

Roket olarak; basınca dayanıklı, ucuz, hafif ve kolayca bulunabilmesi gibi nedenlerden dolayı meşrubat şişeleri (PET şişe) kullanılıyor.Hani şu çöpe attıklarımızdan. Sistemin basıncı pompa kullanılarak arttırılıyor. Paraşüt ise çöp poşeti ve naylon ip kullanılarak yapılıyor. Çok düşük maliyetle sistem kurulabilir.

Büyük bir gürültüyle yukarı fırlayan su roketi tepe noktasına ulaştıktan sonra paraşüt açılıyor. Üzerindeki kamera ise hareketi kaydediyor. Altimetre yükseklik bilgisini ölçüyor böylece roketin hızı hesaplanabiliyor.

Görsel 3: Paraşütsüz atılan pet şişe üzerindeki altimetrenin ölçtüğü yükseklik ve zaman değerlerini gösteren grafik.

Su Roketlerinin M.E.B Müfredatındaki Konu ve Kavramlarla İlişkisi

Anaokulu ve ilkokul öğrencilerine pet şişeler boyatılıyor, süsleniyor veya üzerlerine küçük oyuncaklar -astronotlar- bağlanıyor ve fırlatılıyor. Öğrenciler yaptıkları paraşütleri istedikleri gibi çizip boyuyorlar.

Görsel 4

Öğrenciler, derste teorik olarak dinledikleri konu ve kavramları pratikte görme olanağına sahip oluyorlar. Hem de eğleniyorlar.

Su roketi etkinliklerinin, ortaokul ve lise müfredatında bağlantılı olduğu bazı konular ve kavramlar şöyle sıralanabilir: Kinetik enerji, potansiyel enerji, mekanik enerji, enerjinin korunumu, kuvvet, dengelenmiş kuvvetler /dengelenmemiş kuvvetler, sürtünme kuvveti, hız-sürat,  momentum, atış hareketleri….vs.

Bilim fuarlarında yapılabilecek bir etkinlik olarak öğrencilerin ilgisini de çekiyor.

Video 2: 0,5 litrelik su şişesi ve çöp poşetinden yapılmış paraşütten oluşan su roketi örneği

Tavsiye Edilen Güvenlik Önlemleri

2 litrelik şişenin 100 psi basınçta parçalara ayrıldığı bilinmesine rağmen 50-60 psi basınç değeri öneriliyor. Bu basınçla ortalama 20-30 metre yukarı çıkıyor. Herhangi bir kaza anında riski azaltmak için öğrencilerin sistem çevresinde 1,5-2m yarıçaplı bir daire oluşturmaları tavsiye ediliyor.

Yarışmalar

Hindistan, ABD, İngiltere, Avustralya gibi ülkelerde ülke genelinde ulusal ölçekli büyük organizasyonlar düzenleniyor. Özellikle Hindistan’da ilkokuldan başlayarak öğrencilerin bu tür yarışmalara katılmaları ve tasarım yapmaları teşvik ediliyor. Ülkemiz genelinde ne yazık ki bu tür yarışmalar yok! Ama okul içinde oluşturulan grupların yarıştığı etkinlikler var.

Genel olarak yarışmalardaki temel amaç; en uzun uçuş süresine sahip olmak. Bunun için yarışan takımlar kendi roket tasarımlarını yapmalılar.

Uçuş Rekorları

En yüksek irtifa rekoru, 14 Haziran 2007 tarihinde 623 metre ile U.S. Water Rockets tarafından kırılmıştır. Tasarlanan su roketi, kamera ile fırlatılmış ve iki uçuşun ortalaması alınmıştır. Bu uçuşlarda roket 615.7 ve  630 metreye çıkmıştır.

615,7 metre yükseğe çıkan roketin video kaydı

630 metre yükseğe çıkan roketin video kaydı

19 Haziran 2009 tarihinde , Delft Teknik Üniversitesi öğrencileri aynı anda 213 adet su roketini fırlatarak Guinness dünya rekorunu kırmışlardır.