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神七出艙問天。漫步太空實現

2008-09-30 01:48 by 生化老師

在九月二十七日下午16:43分，神七太空人翟志剛在與劉伯明及景海鵬協作下，在茫茫太空中走出中國人的第一步，並展示中國國旗，象徵中國航天科技邁向新領域發展和突破。

圖片引用自http://hd.cctv.com/special/C22070/17/index.shtml

除實現太空行走外，翟志剛出艙後, 通過解鎖提拉，把在飛船外的實驗樣品拿到手裡，帶回返回艙內。

當中的步驟看似簡單，但實在卻十分困難，以下為太空行走的網上片段:

引用自http://hk.youtube.com/watch?v=7W8U1KMm7Gc

固體潤滑劑實驗小百科:

實驗的目的是為了把這些經過太空暴露的材料 (固體潤滑劑)，帶回地面的實驗室進行化學研究，觀察空間環境對材料的作用，同時還將把它們與地面進行模擬實驗的材料進行對比。研究有關物料對抗紫外光的關係。

原來神舟飛船和航天員並不像是在電視畫面中的靜止狀態，其實是在高速轉動，一秒鐘相對地球來說走八公里。但為什麼在飛行時，看不到太空人翟志剛在加速飛行呢?

這都是由於慣性的關係。

但慣性是什麼?

據牛頓第一運動定律，慣性是一切物體在不受任何外力的作用下，總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，直到有外力迫使它改變這種狀態為止。

物體之所以保持靜止或勻速直線運動，是在不受力的條件下，由物體本身的特性來決定的。物體所固有的，保持原來運動狀態不變的特性叫慣性。物體不受力時所作的勻速直線運動也叫慣性運動。

在互聯網上，亦有不少介紹慣性的物理現象短片，以下便是其中一些例子:

七個慣性實驗:

引用自http://video.google.com/videoplay?docid=3493831395462934634&hl=zh-TW

有趣的FLASH動畫::

故此，在神舟太空船高速運行時，太空人在艙外的速度也是達至相同速度的，故在神舟飛船的拍攝時，太空人與飛船均是在靜止狀態。

其實，早在三百年前，伽利略也曾經專研過這個問題，故牛頓曾經說過： “我是站在巨人的肩膀上才成功的。 ”這句話就是針對伽利略的。所以牛頓概括了前人的研究結果，總結出了著名的牛頓第一定律。
引用自http://baike.baidu.com/

以下為慣性與物理的一些發展歷史:

力與運動

·         兩千多年以前，人們開始注意運動與力的相互關係

·         亞里斯多德認為沒有力的作用物體就要停下來

·         伽利略認為物體一旦有了速度，除非有外力作用不然速度不會改變。

·         牛頓把伽利略的結論加以延伸

牛頓第一運動定律：若物體不受外力作用或所受外力和為零，則靜者恆靜，動者恆作等速度直線運動。

延展閱讀:

在太空裡，航天員在飛船上時，能坐享其成擁有這個高速，而在太空微重力條件，無動力的飛行狀態下，即便宇航員脫離飛船被“拋入”太空時，他依舊能夠靠慣性運動，繼續享有這樣的高速繞地球運動，因此相對於地球，宇航員太空行走的速度和他在艙內行走的速度是一致的。

（據“金陵晚報”報導）引用自http://www.hljnews.cn/

相關網址:

1. 慣性

2. 慣性、慣性現象案例- 慣性、慣性現象課件

3. 阿Samn的物理課本

4. 在初中課堂上教授慣性和反作用力的一些實驗設計

刊登於天文資訊, 3.課程資源, a.必修部分, 2.力和運動, c.物理科探究研習 | 未有回應 »

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神七發射成功。中國創新里程

2008-09-26 02:35 by 生化老師

在九月二十五日九時十分，長征二號F型運載火箭點火，神舟七號飛船在酒泉衛星發射中心升空。透過不斷的分段攀升，中國航天將達至前所未有的新一頁。

圖片引用自中國網 china.com.cn　

在火箭升空的一剎，透過逃逸塔等的分離,應用高速噴出熱流的反作用力，帶動火箭的推進力。這都是應用牛津第二及第三定律的成果。

圖片引用自Tsiolkovsky rocket equation - Wikipedia, the free encyclopedia

但除此以外，火箭升空的背後，不能不提及有關主宰火箭運動最重要的方程式—Tsoilkovsky火箭方程。是於1903年由前蘇聯科學家Konstantin Tsoilkovsky所提出，方程指出火箭可獲得的速度，純綷由火箭本身的質量、攜帶燃料的質量及燃料的噴射速度決定。透過應用公式，便能準確計算火箭升空所需的速度及燃料質量等。

以下為Tsoilkovsky火箭方程的一些基本內容:

英文版:

Tsiolkovsky’s rocket equation, or ideal rocket equation is named after Konstantin Tsiolkovsky, who independently derived it and published in his 1903 work^[1], considers the principle of a rocket: a device that can apply an acceleration to itself (a thrust) by expelling part of its mass with high speed in the opposite direction, due to the conservation of momentum.

The equation relates the delta-v with the effective exhaust velocity and the initial mass and the end mass of a rocket.

For any such maneuver (or journey involving a number of such maneuvers):

where:

$m$ $0$ is the initial total mass, including propellant, in kg (or lb)

$m$ $1$ is the final total mass in kg (or lb)

$v$ $e$ is the effective exhaust velocity in m/s or (ft/s) or

is the delta-v in m/s (or ft/s)

引用自Tsiolkovsky rocket equation - Wikipedia, the free encyclopedia

在解釋有關火箭方程，互聯網上有對此方程作深入淺出的講解短片:

引用自(物理_火箭方程式 - AOL Video)

在相關火箭及其方程教學資源上，教育局和中大理學院提供了以下優質的教

材:

航天器動力系統 - 火箭引擎

地球與太空

各教師亦可製作簡單的火柴火箭，使學生更易理解有關方程及原理。

可參考專題活動：火柴火箭

隨中國航天技術發展，有關技術亦將不斷提升，有科學家亦提出應用天梯進行太空探索，令人們能更快奔向天際。

圖片引用自<Space elevator>

相關資料及延展閲讀:

Space elevator

Ideal Rocket Equation

物理教案－火箭

下載文件檔資源

刊登於 2.星訊備忘, 天文資訊, 3.課程資源, a.必修部分, 2.力和運動, b.選修部分, 1.天文學和航天科學 | 未有回應 »

標籤：天梯, 火柴火箭, 火箭, 神舟七號

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神七升空在即。校本科探活動

2008-09-19 19:22 by 生化老師

在距離神舟七號升空,還有約一個星期,各界亦開始馬不停蹄地報導有關神舟的資訊及最新消息,這亦是讓學界認識航天科學的好機會。

在常識科及初中科學科亦中亦有涉及航天的課題,但由於是次神舟七號升空規模及影響重大,故於不同級別舉行有關神舟主題教學活動,如航天科技日等。建議可在不同的級別設立不同的專題活動,以下是一些建議活動:

初小:

可進行航天科技畫比賽,透過應用神舟七號資訊,啟發學生對航天科技之聯想。優秀作品更選取作參加科技畫比賽,如香港青少年科技創新大賽08-09 (第11屆)。

高小:

可進行火箭實驗創作設計比賽等活動,提升學生進行科學探究的能力。

初中:

可設計太空航天科學作品設計比賽;應用已有航天知識,設計未來的神舟飛船,並加入動力及環保等原素。。

高中:

透過神舟七號所應用的不同科學理論,製作、設計或模疑當中實驗,如太空空間及物理創作實驗等,更可拍成短片,利用EdBlog製作網上實驗探究平台。(可參見物理實驗視訊，科創探究教學)

神七網頁推介

在互聯網中,亦有不少與神七相關的主題專輯網頁,以下便是其中一個優秀網頁: 神舟七號載人航天。它提供了有關新聞、遊戲、壁紙、升空及太空漫步模疑動畫等資料。

圖片引用自http://news.sohu.com/s2008/shenzhouqihao

圖片引用自http://news.sohu.com/s2008/0846/s259593681/


<遊戲:組裝飛船>		<從月球看地球>

< 神七壁紙下載>		<太空漫步模疑動畫>
引用自http://news.sohu.com/s2008/shenzhouqihao