- Dob:8+
- Trajanje:20 min
- Zahtjevnost:Srednje
- Nered:Malen
- Nadzor:Da
Znanost iza Šibica
Izumitelj prvih šibica je bio John Walker godine 1827. U to vrijeme, šibice su bile revolucionarne! Prije izuma šibica, ljudi su trljali dva štapa ne bi li stvorili dovoljno topline da zapale suhu travu ili lišće. Metoda nije bila baš efikasna. Zatim su ljudi otkrili da kamenje može poslužiti kao kremen. Ako udaramo kamen u kamen, možemo napraviti iskru koja služi za stvaranje vatre. Ta metoda je malo bolja, ali i dalje vrlo neefikasna. Zato ne čudi što je izum šibica bio velika stvar u ranom 19 stoljeću.
Šibica se sastoji od zapaljivog dijela (glave), drvca koje služi kao gorivo te kutije s kresivom koje stvara trenje potrebno za paljenje šibice.
Šibice kakve danas poznajemo uglavnom se sastoje od dva spoja. Sumpora i Crvenog fosfora. Vatra nastaje pomoću jednostavne kemijske reakcije. Kada zastružemo sa šibicom, stvaramo trenje. Trenje stvara toplinu te zapaljivi spojevi počinju gorjeti zahvaljujući kisiku u zraku. Neke šibice sadrže i oksidirajuće sredstvo, na primjer, kalijev klorat. Oksidirajuće sredstvo daje dodatni kisik što pomaže da se šibica zapali.
Kresivo na kutiji šibica sadrži stakleni prah i pijesak. Stakleni prah i pijesak stvaraju dodatno trenje što pomaže pri otpuštanju oksidirajućeg sredstva. To također pomaže crvenom fosforu da prijeđe u bijeli fosfor koji je manje stabilan i lakše zapaljiv.
Znanost iza Rakete od Šibica
Raketa od šibica nam odlično demonstrira treći Newtonov zakon gibanja koji kaže da za svaku akciju postoji reakcija. To znači da ako jedno tijelo djeluje silom (akcija) na drugo tijelo, to drugo tijelo također djeluje silom na prvo tijelo (reakcija). Te dvije sile su jednake, suprotnog smjera, i leže na istom pravcu. Nećemo previše ulaziti u detalje oko Newtonovih zakona jer smo ih detaljno opisali, kao i funkcioniranje raketa u članku Kako napraviti Raketu pomoću Octa i Sode Bikarbone. Zato svakako pogledajte taj članak ako vas zanima više.
U našem slučaju rakete od šibica, kada se šibica zapali, stvara se plamen i dim koji čine energiju ili silu koja djeluje. Zbog te sile, raketa od šibice se lansira i počinje se kretati. To predstavlja reakciju na početno djelovanje energije od izgaranja šibica.
Za izgaranje su nam potrebni gorivo, kisik i toplina.
Do lansiranja dolazi zato što šibica izgara u jako malom prostoru. Aluminijska folija funkcionira kao prostor za izgaranje raketnog goriva. Budući da je otvor u aluminijskoj foliji jako uzak, u prostoru za izgaranje raketnog goriva se vrlo brzo stvara jako veliki pritisak koji zatim izlazi kroz mali otvor i pokreće raketu u suprotnom smjeru (zato što je otvor iza, raketa se kreće naprijed).
Drugi Newtonov zakon kaže da je snaga pokretanja jednaka masi energije koja izlazi iz rakete puta brzina kojom ta energija izlazi. To znači da što više glava šibica stavimo u našu raketu i/ili što je manji otvor na dnu, raketa će brže i dalje letjeti.
Na ovom principu funkcioniraju i prave rakete koje već godinama lete u svemir, iako one ne lete na šibice već specijalizirano gorivo za rakete koje dolazi u više različitih vrsta.
Potrebni Materijali za Raketu od Šibica
Za izradu rakete potrebna nam je aluminijska folija i nekoliko šibica.
- 4 do 6 šibica. Obične šibice, koje možemo kupiti u gotovo svakoj trgovini će biti dobre. Treba nam samo četiri do šest šibica s kojih ćemo ostrugati glavu šibice. Broj šibica ovisi o tome koliko jaku silu želimo stvoriti kod lansiranja rakete. Uz to, jedna šibica će nam biti potrebna da “upalimo motor rakete”.
- Komad aluminijske folije (10x10 cm je više nego dovoljno). Aluminijska folija čini tijelo naše rakete. Aluminijska folija nam je potrebna da usmjerimo silu koja nastaje pri izgaranju, da se energija ne rasprši na sve strane. Želimo da energija ide kroz ispušni otvor i stvori silu koja će lansirati raketu naprijed.
- Štapić za ražnjiće. Ili bilo što drugo što je malo deblje od šibice, npr. grančica ili štapić. Štapić za ražnjiće je savršen jer će on ostaviti dovoljno malu rupu za stvaranje savršenog ispušnog otvora. A opet, ostavit će dovoljno veliku rupu da raketu možemo “napuniti gorivom”.
- Spajalica. To će nam biti lansirna rampa. Pomoću spajalice ćemo napraviti lansirnu rampu koja će usmjeriti raketu da leti u željenom smjeru.
- Izolir traka. Nju ćemo iskoristiti da ukrasimo raketu i napravimo joj krila. Uz to, poslužit će nam da pričvrstimo lansirnu rampu tako da može držati našu raketu.
- Komad kartona. Karton je bonus, ali će dobro doći da na njega pričvrstimo spajalicu i napravimo mobilnu lansirnu rampu.
Postupak izrade Rakete od Šibica
Za korak po korak upute o izradi rakete od šibica, možete pogledati video na početku članaka ili nastavite čitati.
- Sastružite glave sa šibica u male komadiće. Škare su odlične za to, a i nokti mogu poslužiti da skinemo glavu šibice sa štapića. Glava šibice će nam služiti kao glavno gorivo za našu raketu. Sastružite glave s četiri do šest šibica na jednu hrpicu, ovisno koliko snažnu silu želite stvoriti.
- Omotajte aluminijsku foliju oko štapića za ražnjiće ili oko tankog štapa. Neka aluminijska folija prelazi vrh štapića za kojih 3 do 4 centimetara. Dobro omotajte aluminijsku foliju neka čvrsto prianja uz štapić. Višak aluminijske folije dodatno omotajte oko vrha štapića.
- Lagano izvucite štapić iz aluminijske folije. Sada imamo aluminijsko tijelo rakete s rupom širine štapića za ražnjiće. To će nam biti ispušni otvor.
- Usipajte sastrugane glave šibica u aluminijsku foliju kroz rupicu od štapića. Ako su komadići glava šibica preveliki, slobodno ih raskomadajte da lakše uđu u malu rupicu u aluminijskoj foliji. Nakon što ste usipali sve komadiće glava šibica, ponovno gurnite štapić za ražnjiće u rupu i lagano pogurajte sve komadiće šibica u vrh rakete.
- Dok je štapić još unutra, možete nalijepiti krila rakete na dno kako bi je ukrasili. Za to možete koristiti izolir traku. Samo odrežite komadić, presavinite je na pola i zalijepite za dno rakete.
- Još nam je ostalo da napravimo lansirnu rampu. Presavinite jedan dio spajalice za papir prema gore, da bude ravan. Na taj dio nataknite raketu i zalijepite spajalicu izolir trakom za neku površinu da se ne preokrene pod težinom rakete. Najbolje zalijepiti za komad kartona kako bi napravili mobilnu lansirnu rampu.
- Kada je raketa spremna za lansiranje, zapalite šibicu (ili upaljačem) ispod vrha rakete i uživajte u lansiranju.
👨👧 Potreban nadzor odraslih
Unaprijed isplanirajte gdje ćete lansirati raketu i to radite vani, na otvorenom prostoru, jer može odletjeti daleko! Odrasla osoba treba uvijek nadzirati - radite s vatrom. Neka nitko ne stoji ispred rakete pri lansiranju, držite se na sigurnoj udaljenosti i zapamtite da raketa odmah nakon lansiranja može biti jako vruća pa je nemojte odmah hvatati.
✨ Savjet
Pretvorite to u pravi eksperiment: lansirajte jednu raketu s 2 glave šibica, drugu s 4 i treću s 6 - uz sve ostalo isto - i označite koliko je daleko svaka odletjela. To je pošten test kako količina goriva utječe na potisak.
Što se događa ako ubacite više glava šibica?
Pogodi, a zatim dodirni odgovor i provjeri!
Što ćete naučiti i koje vještine ćete razvijati
- Newtonov zakon gibanja
- Mehaničke principe kretanja
- Nova znanja iz inženjerstva
- Funkcioniranje goriva
Najvažnije ukratko
- Raketa od šibica praktična je demonstracija trećeg Newtonovog zakona: svaka akcija ima jednaku i suprotnu reakciju.
- Izgaranje glava šibica je kemijska reakcija - gorivo, kisik i toplina stvaraju vrući plin.
- Folija zarobi taj plin pa on izlazi kroz jedan mali ispušni otvor, stvarajući potisak (akciju).
- Jednaka i suprotna reakcija gura raketu u drugom smjeru i lansira je naprijed.
- Više goriva (glava šibica) ili manji ispušni otvor daju jači potisak i dulji let - isti princip koriste i prave rakete.
Često postavljana pitanja
Kako funkcionira raketa od šibica?
Sastrugane glave šibica u foliji su gorivo. Kad ih zagrijemo, izgaraju i oslobađaju naglo vrući plin. Folija zarobi plin pa on može izaći samo kroz jednu malu rupicu (ispušni otvor), a taj mlaz plina gura malu raketu u suprotnom smjeru.
Zašto se raketa lansira naprijed?
Zbog trećeg Newtonovog zakona: za svaku akciju postoji jednaka i suprotna reakcija. Plin koji izlazi prema natrag je „akcija", a jednaka i suprotna „reakcija" gura raketu naprijed. Prave rakete lete na potpuno isti način, samo sa specijaliziranim gorivom.
Kako postići da raketa od šibica leti dalje?
Koristite više glava šibica za više goriva i jači potisak te pazite da je ispušni otvor malen kako bi tlak porastao prije nego plin izađe. Pomaže i ravna, dobro usmjerena rampa. Glave dodajte postupno - previše njih može uzrokovati pucanje folije.
Koji su materijali potrebni za raketu od šibica?
Samo 4 do 6 šibica, mali kvadrat aluminijske folije, štapić za ražnjiće za oblikovanje tijela i otvora, spajalica za rampu i malo trake. Komad kartona služi kao praktična pokretna baza za lansiranje.
Je li pokus s raketom od šibica siguran za djecu?
Uključuje vatru i brzi projektil pa zahtijeva nadzor odrasle osobe i izvodi se vani, na otvorenom. Svi neka budu iza i sa strane rakete, nikad ispred, i ne dirajte raketu odmah nakon lansiranja jer ostaje vruća.
Rade li prave rakete jednako kao raketa od šibica?
Da, osnovni princip je isti - obje se oslanjaju na treći Newtonov zakon, izbacujući plin na jednom kraju kako bi bile potisnute na drugu stranu. Razlika je u gorivu: prave rakete izgaraju posebna goriva koja kontrolirano oslobađaju puno više energije.
Ako vam se svidjela izrada rakete od šibica i zanima vas još zanimljivih znanstvenih eksperimenata, pogledajte:
- Pokus gnječenja limenke sa zrakom i učite o pritisku zraka.
- Pokus smanjivanja vrećice i učite o djelovanju mikrovalova.
- Kako napraviti katapult od štapića za sladoled i saznajte više o lansiranju projektila.
- Eksperiment sa svijećom u vakuumu i naučite o utjecaju kisika na plamen.
- Što je inercija i kako ju demonstrirati i učite detaljno o Newtonovim zakonima i inerciji.
