รู้ไว้ใช่ว่า!! จรวดขวดน้ำ

เรียบเรียงโดยกระปุกดอทคอม

          จรวดขวดน้ำ (PET) คือ จรวดที่สร้างจากขวดพลาสติกน้ำอัดลม ใช้แรงขับเคลื่อนด้วยน้ำหรือแป้งโดยอาศัยแรงดันของอากาศที่บรรจุอยู่ภายใน 

          สำหรับในประเทศไทย การแข่งขันจรวดขวดน้ำระดับประเทศ ได้มีการจัดขึ้นเป็นครั้งแรก ในปี 2546 โดยองค์การพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์แห่งชาติ (อพวช.) “การแข่งจรวดขวดน้ำ” นอกจากจะเป็นกิจกรรมที่สนุกสนาน ง่ายที่เยาวชนจะให้ความสนใจแล้ว ยังควบคู่ไปด้วยสาระความรู้ในกระบวนการวิทยาศาสตร์ ส่งเสริมพัฒนาให้เด็กได้ใช้ความรู้และจินตนาการอย่างดี และยังมีบุคคล นักเรียน นักศึกษาให้ความสนใจในกิจกรรมนี้มากขึ้นอีกด้วย

          อย่างไรก็ตาม นอกจากการแข่งขันระดับประเทศของไทยแล้ว จรวดขวดน้ำยังเป็นที่นิยมในหลายๆ ประเทศ อย่าง Water Rocket Challenge ในประเทศอังกฤษ Adventures in Science and Technology - The Great Cross - Canada Water Rocket Challenge ที่แคนาดา Japanese Water Rocket Contest ในประเทศญี่ปุ่น ซึ่งเยาวชนไทยนั้นก็มีความสามารถไปประชันฝีมือในเวทีระดับชาติมาแล้วเช่นกัน

รอบรู้ก่อนประดิษฐ์จรวดขวดน้ำ

          การที่จำทำให้เจ้าจรวดขวด PET สามารถลอยอยู่ในอากาศให้ได้ทั้งไกลและมีความแม่นยำในการยิงได้นั้น หลักการทางวิทยาศาสตร์ด้านใดบ้างที่เราต้องมีความรู้?

          1.แรง
 
          ถ้าเพียงให้แค่ขวดน้ำลอยได้ในอากาศนั้น ลำพังแค่ขว้างไปก็ทำได้แล้ว หากแต่จะทำให้จรวดขวดน้ำของเราลอยไปได้ไกลๆ นั้น จำเป็นมากที่เราต้องมีความรู้เกี้ยวกับเรื่องของ “แรง”

          การใส่แรงดันเข้าไปในจรวด ทำให้ขวดมีแรงดันและสามารถไปได้ไกล ส่วนที่ว่าจะไปได้ไกลมากน้อยแค่ไหนนั้นก็ย่อมขึ้นอยู่กับแรงที่เราอัดเข้าไปในจรวด เพราะเมื่อแรงดันจากอากาศ ขวดน้ำของเราก็จะร่วมลงพื้นตามกฎของแรงดึงดูดของโลกนั้นเอง แต่ว่ารู้อย่างนี้แล้ว ใช่ว่าอย่างให้ไปได้ไกลเท่าไหร่ ก็อัดแรงดันเข้าไป แบบนั้นเห็นว่าเป็นการมองข้ามข้อจำกัดของแรงดันอากาศ ณ จุดที่เกินพอดี แล้วทำให้ขวดแตกได้

          2.น้ำหรือแป้ง 

          น่าแปลกที่ทั้งน้ำและแป้งที่ใส่เข้าไปในขวดน้ำ กลับทำให้จรวดไปได้ไกลกว่าเดิม ออกจะขัดแย้งกับความรู้สึกที่ว่ามันน่าจะถ่วงน้ำหนักทำให้จรวดตกไวขึ้น แต่ตรงข้าม ผลที่เกิดคือจรวดกลับไปได้ไกลว่าเดิม นั้นก็สามารถอธิบายได้ด้วยหลักการทางวิทยาศาสตร์ได้ คือ น้ำและแป้งที่เราใส่เข้าไป ช่วยทำให้อากาศออกจากตัวจรวดช้าลง จึงทำให้จรวดไปได้ไกลและลอยตัวอยู่ในอากาศได้นานขึ้น มากกว่าจรวดที่มีแต่แรงดันอากาศเพียงอย่างเดียว

รู้จักส่วนต่างๆ ของจรวด

          ขวด PET (Poly Ethylene Terephthalate) : ขวด PET ได้เข้ามาเป็นที่รู้จักในประเทศไทยก็จากวงการของน้ำอัดลมนั้นเอง โดยนำมาเป็นขวดที่ใช้ในการใส่เครื่องดื่ม เพราะด้วยคุณสมบัติที่มีน้ำหนักเบา มีความสามารถในการซึมผ่านของก๊าซต่ำ และที่สำคัญคือมีความต้านทานแรงกระแทกได้เป็นอย่างดี ถ้าหากเราไปใช้ขวดพลาสติกชนิดอื่น ซึ่งมีมีความทนต่อแรงดันอากาศต่ำ ก็จะทำให้ขวดระเบิดได้ เมื่อเราใส่แรงดันอากาศเข้าไป หรือเมื่อเรายิงจรวด

          ฐานยิง : มีอยู่ 2 แบบคือ ประเภทที่ใช้ระบบปลดเร็ว ซึ่งมีมี adapter ติดกับตัวจรวด และฐานยิงแบบไม่ใช้ adapter

          ปีก/ครีบจรวด (Fin) : ส่วนสำคัญที่ช่วยในการบังคับทิศทางของจรวด

          หัวจรวด : รูปร่างของหัวจรวดนั้น มีผลต่อแรงต้าน (drag) และตำแหน่งของจุดศูนย์กลางของแรงต้าน (center of drag) และการออกแบบต้องคำนึกถึงความปลอดถัยของจรวดและสิ่งที่จรวดจะชน

          นอกจากนี้ยังมีส่วนประกอบที่เราจำเป็นต้องเรียนรู้ ไม่ว่าจะเป็น ขาตั้งจรวด การต่อขวด ปั๊มลม แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของจรวดฯลฯ ซึ่งสามารถหาความรู้ได้จากหนังสือ เว็บไซต์ หรือแลกเปลี่ยนประสบการณ์กันโดยตรงจากผู้ที่มีความรู้ความสนใจในกิจกรรมประดิษฐ์จรวดขวดน้ำตามโอกาศต่างๆ

 การประดิษฐ์จรวดขวดน้ำ

          การเตรียมขวด

          ขวดที่ใช้ส่วนใหญ่จะเป็นขวดน้ำอัดลม เล็กหรือใหญ่ก็ได้  เลือกแบบตามชอบ แต่ดูเหมือนขวดแฟนต้าจะมีรูปร่างคล้ายจรวดมากกว่าใคร

          การเป่าขวด

          ส่วนใหญ่จะเป่าที่ก้นขวด เพื่อให้มีปริมาตรมากขึ้น และมีรูปทรงตามต้องการ

          ปากขวด

          โดยทั่วไปจะคงไว้ตามเดิม แต่กรณีที่มีปัญหาเช่นใส่ขวดไม่เข้าเพราะปากเล็กไปหน่อย หรือโอริงโตกว่านิดหน่อย การแก้ไข ในกรณีนี้ เราก็ขยายปากขวดให้กว้างขึ้นนิดหน่อย ก็เป็นอันเรียบร้อย

          หัวจรวด

          หัวจรวดเราทำได้หลายแบบ หัวทู่ หัวกลม หัวแหลม ก็ว่ากันไป ขึ้นอยู่กับการทดลองว่าแบบไหนจะเห็นผลมากกว่ากัน แบบนี้ต้องทดลอง

          หางจรวด

          บางทีเรียกปีก ฝรั่งเรียก ฟิน รูปแบบที่ใช้ก็มีหลากหลายรูปแบบ ในทางการหน่อย ถ้ามีพื้นที่มากจะมีแรงต้านมากตามไปด้วยต้องทดลอง และวิเคราะห์ดูว่าขนาดและแบบไหนจะดีที่สุด

          ลำตัว 

          ถ้าไม่เปลี่ยนแปลงก็ใช้ขนาดที่มากับขวด แต่อยากแต่งซิ่งก็ต้องเป่ากันหน่อย

          การต่อขวด

          นำขวดมา 2 ใบ ทำให้ใบหนึ่งใหญ่กว่าอีกใบหนึ่งเล็กน้อย พยายามที่จะให้อีกใบหนึ่งสวมเข้าไปได้ ตรงรอยต่อให้ขัดกระดาษทราย เพื่อจะได้ติดแน่นเวลาใส่กาว ไม่ต้องใช้กาวแพงก็ได้ ใช้ 502 ก็ได้

          กรณีนี้ ต่อแบบทะลุ 2 ขวด บางท่านอาจต่อแบบไม่ทะลุ แบบนี้ต้องเล็งให้ได้ศูนย์ จึงจะดีต่อการเคลื่อนที่ของจรวด

          ก่อนใส่กาว หาลวดเล็กๆ มาเสียบระหว่างรอยต่อเพื่อให้มีช่องสำหรับการเคลื่อนที่ของกาว แล้วขยับลวดไปรอบๆ พร้อมกับค่อยๆ เติมกาว อย่าใจร้อน ค่อยๆ สังเกต เมื่อกาวทั่วดีแล้ว ทิ้งไว้ อย่างน้อย 24 ชั่วโมงก็จะใช้ได้ดี และแข็งแรงพอที่จะรับแรงดันได้ 60 ปอนด์

กฏความปลอดภัย

          จรวดขวด PET ถึงจะดูเผินๆ คล้ายของเล่น แต่เนื่องจากมันสามารถวิ่งไปด้วยความเร็วต้น ไม่น้อยกว่า 76 เมตรต่อวินาที (หรือ 170 ไมล์ต่อชั่วโมง) ดังนั้นในการเล่นจรวดขวด PET จึงมีข้อควรระวัง และจำเป็นต้องปฏิบัติตามดังนี้

          1. น้องๆ ที่อายุน้อย ควรเล่นภายใต้การควบคุมอย่างใกล้ชิดจากผู้ใหญ่ 

          2. ไม่ควรปล่อยจรวดในทิศทางที่มีคน หรือกลุ่มคน 

          3. ไม่ควรเล่นจรวดในที่คับแคบ และใกล้เคียงกับอาคาร รถยนต์ หรือสิ่งหนึ่งสิ่งใดที่แตกหักเสียหายได้จากการพุ่งชนของจรวด
 
          4. ไม่ควรเล่นจรวดใกล้สายไฟฟ้าแรงสูง หรือถนนที่มีรถยนต์วิ่งไปมา 

          5. ห้ามใช้วัสดุอื่นใดที่ไม่ใช้ขวดน้ำอัดลม (ขวด PET) อาทิเช่น ขวดแก้ว ขวดน้ำดื่มพลาสติก ในการทำตัวจรวด
 
          6. ห้ามปล่อยจรวดในที่ที่มีลมพัดแรง ทั้งนี้จะทำให้จรวดเปลี่ยนทิศทาง และก่อให้เกิดอันตรายต่อผู้คนรอบข้างได้
 
          7. ควรมีอุปกรณ์สวมอุปกรณ์ป้องกันศีรษะ และดวงตา ในการเล่นจรวดขวด PET 

          8. ไม่ยิงจรวดขวด PET ในบริเวณใกล้เคียงกับสนามบิน หรือที่ที่มีการขึ้นลงของเครื่องบินโดยสาร หรือเครื่องบินขนาดเล็ก
 
          9. ก่อนสูบลมเข้าไปในขวด ให้ตรวจสอบระบบล็อคให้เรียบร้อยแน่นหนา

          10. ในขณะสูบลม อย่าให้มีคนขวางเส้นทางของจรวด เนื่องจาก จรวดอาจหลุดออกจากฐานได้ โดยไม่ตั้งใจ
 
          11. หมั่นตรวจสอบอุปกรณ์ของฐานยิง, อุปกรณ์สูบลม, และส่วนประกอบต่างๆ ของจรวด อย่างสม่ำเสมอ ของแต่ละชิ้น จะมีอายุการใช้งานต่างกัน และมีขีดจำกัดในการรับแรงต่างกัน เมื่อใช้ไปหลายๆ ครั้ง อาจเกิดการเสื่อมสภาพขี้นได้
 
          12. ระมัดระวังเมื่อมีการใช้แรงดันสูงๆ ในการยิงจรวด

          13. ใช้วิจารณญาณในการเล่นตลอดเวลา (อย่าประมาทจ้า!)


ข้อมูลจาก
- วิชาการดอทคอม
- snvaran.exteen.com