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閲覧ありがとうございます。

今度、物理の実験でペットボトルロケットを製作することになりました。

機体は2Lペットボトル
先端に重りをつけ、発砲スチロールを削り、取り付け、
翼はアクリル板を使いたいと思います。

そこで質問なんですが、ロケットが安定して飛ぶには

どのくらいの大きさの翼tを何枚つければいいのか?
機体のどのあたりに取りつければいいのか?

アドバイスお願いします。


また、厳密に考えれば、これだけの情報では回答できないという方は、安定した飛行と翼にはどういった物理的要素が必要なのかアドバイスお願いします。

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A 回答 (2件)

翼は横風が吹いた時に、機尾を風下に 機首を風上に向けて


飛行を安定させる(風下側に流させない)ために取り付けます。
なので、てこの原理で 飛行機の尾翼と同じく 重心からなるべく離した方が有利です。
つまりは なるべく機尾の側につけた方がいいわけです。

また、物体は重心を中心にして回転するため、
横風が吹いた時に受ける力の中心(空圧中心)が、重心より機尾側にないとけいません。
逆なら風下に向かって飛行するため、途中で風向きがコロコロ変われば、不安定な飛行になります。
翼の面積が小さすぎると 十分に風を受けてくれませんが、
大きくしすぎると 機尾側の重量が増えるため、飛行が不安定になり、注意が必要です。

横風がどの方向から吹くかはわからないので、全方位から均等に力を受けるよう、翼は等間隔に取り付けるべきです。
2枚では1方向からの風しか受けられないので、最低3枚は必要です。
翼の位置をどのように決めるのかは判りませんが、目視であれば4枚がやりやすいと思います。

ただ、あえて言わせていただけるなら、
飛ばすことそのものではなく、あくまで実験が目的なので、
複数作れるのなら(1機だけでも同級生と示し合わせて)
翼の形状を色々変えたり、
翼の枚数を0枚、3枚、4枚、5枚……と変えてみて、
飛び方を比較してみるのも面白いかもしれません。
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 市販のペットボトルロケットでは3枚付いています。

でも実験でしたら、何枚が有効なのかいくつか作って飛ばした方が実験になるのでは?
 一番安定するのはバランスですから、羽が曲がっていたりすれば、安定しませんし。
 後は実際に飛んでいるロケットを見ることですね。固体燃料ロケットあたりが参考になると思いますよ。
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なぜ水を入れるのでしょうか?よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

厳密な話は別として、空気の圧縮エネルギーをバネのエネルギーとすれば直感的に分かりやすいでしょう。

□□>をロケットとして、○を圧縮した空気とします。空気のみでは

発射前:         ○∧∧∧∧□□>

発射後: ←←←←←○/\/\/\/\□□> →

という感じで、本体に対して質量の小さい空気は大きく加速されますが、重いロケットはあまり加速されません。ほとんどがノズルから排出される空気の運動エネルギーへと変換されてしまい損をします。ノズルを絞っても同じだけ空気は加速されてしまいます。

一方、水などを使ってノズルから排出されるものの質量を大きくすると

発射前: ●∧∧∧∧□□>

発射後:←●/\/\/\/\□□> →→→→

のような感じで、軽いロケット本体の方が大きく加速されます。

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厳密な話は別として、空気の圧縮エネルギーをバネのエネルギーとすれば直感的に分かりやすいでしょう。

□□>をロケットとして、○を圧縮した空気とします。空気のみでは

発射前:         ○∧∧∧∧□□>

発射後: ←←←←←○/\/\/\/\□□> →

という感じで、本体に対して質量の小さい空気は大きく加速されますが、重いロケットはあまり加速されません。ほとんどがノズルから排出される空気の運動エネルギーへと変換されてしまい損をします。ノズルを絞っても同じだけ空気は加速されてしまいま...続きを読む

Qロケットがまっすぐ上に行くのはなぜ?

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風船に比べてとても大きくて重いので安定性があって特に何もしなくてもちゃんとまっすぐ飛んでいくのでしょうか。それとも実は細かく姿勢を直しているのだけどニュース映像ではそこまで見えないのでしょうか、それとも他に何かあるのでしょうか。知っている方いたら教えてください。

Aベストアンサー

こんばんは!

>『ロケットがまっすぐ上に行くのはなぜ?』
>その点、ロケットは、種子島などの打ち上げのニュースなどを見ると
>あまりふらつかないでゆっくり、まっすぐ発射されているように見えます。
>あれはなぜでしょうか。

宇宙に行く場合、つまり地球の引力から離れるためには
「最低速度で地球からの離脱速度が、秒速約12キロメートル」

人工衛星のように地球を周回させる打ち上げ速度は、
「最低速度で地球からの離脱速度が、秒速約8キロメートル」と言う、
驚くほどの高速度が必用と計算上分かっています。
中学もしくは高校の物理の時間に学習しませんでしたか?

それでも機体重量が大きいので発射直後は、
一定の速度に達するまで加速が緩やかなのです。
つまり機体が一定の加速度に達するまでゆっくり上昇しているので、その様に見えるのです。

>それとも実は細かく姿勢を直しているのだけど
>ニュース映像ではそこまで見えないのでしょうか、
>それとも他に何かあるのでしょうか。知っている方いたら教えてください。

ロケットは微妙な姿勢制御技術の完成があってこそ完成したのです。
姿勢制御原理の初歩的な理解を得られるよう簡単な説明を試みます。

ロケットは、実に簡単な原理を応用して姿勢を制御しています。
ただし、制御機器としては実に精密な構造で、
その性能は製造国の最高の科学技術を網羅した製品と言っても過言ではありません。

『地球ゴマ』て、ご存知ですか?
以前私も所有していたので探したのですが出てきません。
出てきたら画像を添付しようと考えていたのですが、
下記アドレスで形状とその原理を確認してください。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9C%B0%E7%90%83%E3%82%B4%E3%83%9E

本来の話題に戻ります。
『ジャイロ効果』と言って、
「独楽が回転しているときは、外部から力が加わらない限り、一定の方向を向く」
この物理法則を利用しているのです。

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ところが、機体が傾くとその差をジャイロスコープが検出します。
その機体の傾きを自動的にコンピューターが計算し、
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ご理解いただけたでしょうか。
この回答が、ご質問者様の問題解消につながり、
尚且つ知識の一端に納められ、後日必要な時にご質問者さまのお役に立てば幸いです。

最後に『お願い』です。
貴重な時間を割いて回答をしています。
この回答でご質問に対する問題が解消できましたら、
速やかにここのルールに従って、
「回答への補足」「回答へのお礼」などと共にポイントを付けて、
次回の質問でも多くの回答をいただけるように、
回答いただいた方々にも感謝を配慮して対処してください。
できれば読後のご意見など感想をいただけるとありがたいですね。

冗長な回答になりました。
誤字脱字などある場合は、機知にてご判断いただきご笑納ください。

なお、回答後の「お礼」「補足」での再質問には、お答えいたしておりません。
その場合は、再度の新規質問でおねがいします。

こんばんは!

>『ロケットがまっすぐ上に行くのはなぜ?』
>その点、ロケットは、種子島などの打ち上げのニュースなどを見ると
>あまりふらつかないでゆっくり、まっすぐ発射されているように見えます。
>あれはなぜでしょうか。

宇宙に行く場合、つまり地球の引力から離れるためには
「最低速度で地球からの離脱速度が、秒速約12キロメートル」

人工衛星のように地球を周回させる打ち上げ速度は、
「最低速度で地球からの離脱速度が、秒速約8キロメートル」と言う、
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