पूरी तरह मज़ेदार! आसान छोटे वाटर रॉकेट को कैसे बनाएं और उड़ाएँ

प्लास्टिक की बोतल से बना रॉकेट (पेट-बोतल रॉकेट) गर्मियों की छुट्टियों में स्वतंत्र अनुसंधान (फ्री रिसर्च) के लिए एकदम सही प्रयोग है। यह एक ऐसा प्रयोग है जिसे एक बार जरूर आज़माना चाहिए। पानी की मात्रा बदलने से रॉकेट की उड़ान की दूरी बदलती है, और रॉकेट को उड़ाने के बाद इसके अंदर बादलों का निर्माण होने जैसी अद्भुत घटनाएँ देखने को मिलती हैं। इसे “वॉटर रॉकेट” भी कहा जाता है, क्योंकि यह पानी को पीछे की ओर छोड़कर उड़ता है, जो इसे पर्यावरण के अनुकूल और सुरक्षित बनाता है। अक्सर ये किट के रूप में भी उपलब्ध होते हैं, लेकिन यहां हम एक ऐसा पेट-बोतल रॉकेट बनाने का तरीका बता रहे हैं जिसे आप खुद बना सकते हैं।

यह 500ml की छोटी, सस्ती और आसानी से बनने वाली बोतल रॉकेट है, जो देखने में भी प्रभावशाली है! इसे प्राथमिक, माध्यमिक और उच्च विद्यालय के छात्रों के लिए डिजाइन किया गया है। यह सुरक्षित होते हुए भी लंबी दूरी तक उड़ सकता है। विज्ञान की रोचकता को महसूस करें और इसका आनंद लें। यह छोटा रॉकेट दो 500ml की बोतलों से बनाया जाता है। इसकी छोटी साइज़ होने की वजह से इसे बनाने के बाद ले जाना और स्टोर करना बहुत आसान है। 1.5 लीटर की बोतल से बने रॉकेट की तुलना में यह हल्का और संभालने में आसान है।

कुछ लोग सोच सकते हैं, “लेकिन छोटी बोतल से रॉकेट नहीं उड़ेगा?”—असल में, यह अनुमान से कहीं अधिक उड़ सकता है! सही तरीके से उड़ाया जाए तो यह 20 मीटर से अधिक, कभी-कभी 30 मीटर से भी अधिक उड़ सकता है। हर साल हम इसे कक्षा में बनाते हैं और कुछ छात्र इसे 30 मीटर से अधिक उड़ाने में सफल होते हैं। इतनी दूरी पर रॉकेट उड़ाना मज़ेदार होता है, और चूंकि यह छोटा है, इसे घर ले जाना भी आसान है। पार्क या स्कूल के मैदान में उड़ाने के लिए यह दूरी एकदम सही है। हमने रॉकेट को उड़ाते हुए वीडियो भी साझा किया है।

पानी पर ध्यान दें! छोटी बोतल रॉकेट के प्रक्षेपण के क्षण:

वैसे, नीचे दिखाए गए किट वाले 1.5L के #प्लास्टिकबोतल रॉकेट को अगर सही तरीके से उड़ाया जाए तो यह 30 मीटर से भी अधिक उड़ सकता है। लेकिन इसे घर ले जाना मुश्किल है, और अगर व्यापक स्थान न हो तो यह खतरनाक भी हो सकता है, इसलिए इसे आसानी से उड़ाना संभव नहीं है। इसलिए छोटी बोतल का रॉकेट बनाना बेहतर है।

प्लास्टिक बोतल रॉकेट सिर्फ मज़ेदार ही नहीं है। यह #गति_संरक्षण, #क्रिया_प्रतिक्रिया का नियम, #थर्मल_परिवर्तन, #बादलों का निर्माण और इसी तरह के कई विज्ञान के सिद्धांतों को सीखने का एक बेहतरीन और मज़ेदार तरीका है। यह छोटे बच्चों से लेकर हाई स्कूल के छात्रों और वयस्कों तक सभी के लिए विज्ञान के प्रति रुचि बढ़ाने वाला एक आदर्श शैक्षिक उपकरण है (इसके विवरण नीचे संक्षेप में दिए गए हैं)।

विज्ञान की रेसिपी

आवश्यक सामग्री

<रॉकेट बॉडी के लिए>

• प्लास्टिक की बोतल (500ml) × 2

  ※ अगर आप पंख कागज से बनाते हैं तो सिर्फ 1 बोतल भी पर्याप्त है।

  • एक बोतल में पानी डाला जाएगा और यह रॉकेट के लिए प्रोपल्शन टैंक का काम करेगी।

  • दूसरी बोतल पंख बनाने के लिए होगी।

  • ध्यान दें कि टैंक के लिए हमेशा कार्बोनेटेड (सोडा) बोतल का इस्तेमाल करें। कार्बोनेटेड बोतल का प्लास्टिक सामान्य बोतल की तुलना में कठोर और मजबूत होता है ताकि यह दबाव सह सके।

   

• विनाइल टेप, स्ट्रॉ, कटर, कैंची, डबल-साइड टेप, ड्रिल, लकड़ी की पट्टी, पेंच, 6 या 7 नंबर का रबर स्टॉपर (6 नंबर फिट बैठता है, 7 नंबर भी चल जाएगा; हार्डवेयर स्टोर में उपलब्ध)

• एयर पंप सुई (नोज़ल सेट) ※ नोज़ल खरीदते समय अपने एयर पंप के प्रकार का ध्यान रखें। इसे हार्डवेयर स्टोर या ऑनलाइन ऑर्डर किया जा सकता है।

• सेफ्टी चश्मा / सुरक्षा चश्मा

<लॉन्च पैड के लिए>

(शिक्षक या बड़े व्यक्ति एक बार में एक ही सेट तैयार कर सकते हैं)

• हैंगर, एयर पंप (यदि संभव हो तो प्रेशर गेज के साथ), कुर्सी

रॉकेट बॉडी बनाना

१. हेड और पंख काटना

पूरा काम करने का समय लगभग 50 मिनट है। सबसे पहले, चित्र के अनुसार डॉटेड लाइनों के along रॉकेट का सिरा (A) और पंख बनने वाला हिस्सा (B) काटें।

काटते समय सुरक्षित तरीके से ऐसा करें:

1. एक हाथ से प्लास्टिक की बोतल को पकड़ें, और दूसरे हाथ में कटर लेकर ब्लेड को बोतल पर लंबवत रखकर ऊपर से दबाकर एक छोटा सा छेद बनाएं।
   

2. उस छेद में कैंची की धार डालकर धीरे-धीरे घुमाते हुए काटें।

इस तरह से A और B को काटना सुरक्षित होता है, और छोटे बच्चे भी इसे कर सकते हैं। लेकिन छोटे बच्चों के लिए, हमेशा किसी बड़े या अभिभावक की देखरेख में करें।

• A का सिरा रॉकेट के आगे का “हेड” बनेगा।

• B के बीच के प्लास्टिक से दो पंख बनाए जाएंगे।

२. पंख बनाना

B के ट्यूब जैसे प्लास्टिक को ध्यान से देखें, इसमें दो पतली लाइनें दिखाई देंगी।

• सबसे पहले, इन लाइनों पर हल्का मोड़ (fold) हाथ से बनाएं।

• उसके बाद, प्लास्टिक को ऊपर और नीचे किसी लकड़ी की पट्टी के बीच रखकर अपने शरीर के वजन से दबाएं।

फिर फ्लैट हुई प्लास्टिक निकालकर, दोनों किनारों को और अच्छी तरह दबाएं। बच्चों को इस काम में अभिभावक की मदद की आवश्यकता हो सकती है। लकड़ी के टुकड़े या हाथ से दबाकर इसे पूरा करें।

• अब रूलर लगाकर ऊपर से 10 सेमी की दूरी पर काटें।

• फिर बाईं ओर ऊपर से 4 सेमी और दाईं ओर नीचे से 4 सेमी पर मार्क करें, रूलर की मदद से तिरछी रेखा खींचें।

• इस रेखा के along कैंची से काटें।

• पंख खोलें और मोड़ वाले हिस्से में नीचे से 1 सेमी की कट लगाएँ।

• फिर गोंद लगाने वाला फ्लैप मोड़ें।

ध्यान दें:

• पंख के बीच में डबल-साइड टेप लगाकर अच्छी तरह चिपकाएं।

• कटे हुए किनारों से हाथ न कटे और डिजाइन भी सुंदर रहे, इसके लिए किनारों पर विनाइल टेप चिपकाएं।

३. पार्ट्स को जोड़ना

• टैंक के लिए इस्तेमाल होने वाली बिना किसी कट या छेद वाली दूसरी बोतल के निचले हिस्से में, काटा हुआ A यानी रॉकेट का हेड लगाएँ।

• इसे पूरी तरह से विनीले टेप से लपेटकर सुरक्षित रूप से चिपकाएँ।

• इसके बाद, पंखों के बीच में स्ट्रॉ (पानी की स्ट्रॉ जैसी) लगाएँ।

• यह स्ट्रॉ रॉकेट को लॉन्च के समय सही स्थिति में रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

४. एयर इनलेट (हवा प्रवेश) बनाना

• रॉकेट के लिए थ्रस्ट (प्रेरक शक्ति) प्रदान करने वाला हिस्सा है हवा का इनलेट।

• 6 नंबर (या 7 नंबर) रबर स्टॉपर के केंद्र में एक छेद करें।

• इस काम में शक्ति की जरूरत होती है, इसलिए छोटे बच्चों के लिए अभिभावक की मदद जरूरी है।

• रबर स्टॉपर को लकड़ी की पट्टी पर खड़ा रखें और ड्रिल/किरि को लंबवत रखकर छेद बनाएं। ध्यान रहे कि यह सुरक्षित तरीके से हो।

• खुले छेद में एयर नीडल (एयर पंप की सुई) डालें। इसमें भी कुछ शक्ति लगानी पड़ सकती है। जब सुई का सिरा रबर स्टॉपर से बाहर आ जाए, तो सही है।

टिप:

• यदि सुई लंबी लगे तो रबर स्टॉपर को थोड़ी छोटी काटने की जरूरत पड़ सकती है।

• 7 नंबर स्टॉपर थोड़ा तंग फिट होगा और अच्छी तरह से बैठता है।

लॉन्च पैड बनाना

• यहाँ बताया गया है कि लॉन्च पैड कैसे बनाया जाए। स्कूल में इसे बनाते समय, हर विद्यार्थी को बनाने की जरूरत नहीं है। 1–3 पैड काफी होंगे।

  उदाहरण के लिए, अगर 40 विद्यार्थी हैं, तो 3 पैड होने पर बारी-बारी से रॉकेट लॉन्च कर सकते हैं।

• हेंगर को पेंच (प्लायर्स) से काटें जैसा चित्र में दिखाया गया है। ध्यान दें कि इसमें शक्ति की जरूरत होती है। चित्र में केवल काले हिस्से की आवश्यकता है, बाकी को फेंक दिया जा सकता है।

• हेंगर को पेंच से काटते समय पेंच के दांतों की नोक का इस्तेमाल करें। चूँकि शक्ति की जरूरत होती है, छोटे बच्चों के लिए अभिभावक की मदद जरूरी है।

• काटा हुआ हिस्सा किसी कुर्सी या ठोस आधार में सुरक्षित रूप से फिक्स करें।

• हेंगर की नोक तेज हो सकती है, इसलिए सावधानी बरतें।

• अभिभावक शेष नोक को सैंडपेपर से पॉलिश करें या विनीले टेप से ढकें।

• अगर विज्ञान प्रयोगशाला में काम कर रहे हैं, तो स्टैंड में सुरक्षित रूप से फिक्स करना भी अच्छा विकल्प है। नीचे तस्वीर में स्टैंड का आर्म दिखाया गया है।

रॉकेट को उड़ाएँ!

1. टैंक में थोड़ी मात्रा में पानी डालें और रबड़ की ढक्कन से बंद करें। यहाँ पानी की मात्रा बहुत महत्वपूर्ण है! उड़ाने के दौरान आप अलग-अलग मात्रा आज़मा सकते हैं और परिणामों का अध्ययन कर सकते हैं।

2. रॉकेट को लॉन्च पैड पर सेट करें। रॉकेट के स्ट्रॉ को लॉन्च पैड के हेंगर में डालें।

3. सेटिंग के बाद, पंप की मदद से टैंक में हवा भरें। जैसे ही दबाव बढ़ता है, ढक्कन बाहर निकलते ही रॉकेट उड़ जाएगा!

सुरक्षा टिप:

• जब रॉकेट उड़ाया जा रहा हो, शिक्षक रबड़ की ढक्कन को पकड़ कर रखें। इससे ढक्कन पीछे की ओर नहीं उड़ेगा और रॉकेट अधिक दूर तक जाएगा।

• यह एक अच्छा अवसर है छात्रों से पूछने का कि क्यों रॉकेट दूर तक उड़ता है और इसके पीछे का विज्ञान क्या है।

प्रयोग

• जब आप पेट बॉटल रॉकेट उड़ाते हैं, तो पानी की मात्रा को अलग-अलग बदलते हुए देखें और यह नोट करें कि उड़ान की दूरी कैसे बदलती है।

• सवाल यह है कि सबसे उपयुक्त पानी की मात्रा और लॉन्च कोण क्या होना चाहिए।

  • अगर पानी कम होगा, तो रॉकेट को पर्याप्त धक्का नहीं मिलेगा और यह दूर तक नहीं उड़ पाएगा।

  • अगर पानी अधिक होगा, तो रॉकेट में पानी बचा रहेगा और यह भी दूर तक नहीं उड़ पाएगा।

   

यह एक शानदार फ्री रिसर्च का विषय भी बन सकता है। हाई स्कूल के छात्रों के लिए आप इसमें गति संरक्षण (momentum conservation) के सिद्धांत को जोड़कर और विचार करवा सकते हैं।

• लॉन्च कोण के लिए विचार करें। हमने Scratch में एक लॉन्च सिमुलेशन प्रोग्राम बनाया है, इसे आज़माएँ। सैद्धांतिक गणना के अनुसार, 45° पर अधिकतम दूरी मिलती है। लेकिन हवा के प्रतिरोध के कारण यह 45° से कम हो सकती है। असली उड़ान में इसका अनुभव देखना रोचक होगा।

• लॉन्च के तुरंत बाद रॉकेट के अंदर सफेद धुंध या “क्लाउड” बन सकता है। यह अडियाबैटिक विस्तार (adiabatic expansion) के कारण होता है, जिससे रॉकेट के अंदर का तापमान कम हो जाता है। छात्र यह सोच सकते हैं कि ऐसा क्यों होता है।

सुरक्षा के निर्देश

• रॉकेट उड़ाने से पानी छिटक सकता है।

• रॉकेट को ज्यादा दूर भेजने के लिए रबड़ की ढक्कन को ज़्यादा कसने या हवा अधिक भरने की कोशिश न करें।

• पेट बॉटल रॉकेट डिज़ाइन के कारण रबड़ की ढक्कन स्वाभाविक रूप से निकल जाती है, इसलिए यह सुरक्षित है। लेकिन किट वाले रॉकेट उड़ाने में ध्यान रखें, क्योंकि

  • बॉटल में अदृश्य दरारें हो सकती हैं और

  • अधिक दबाव से बॉटल फट सकती है।

   

• किट रॉकेट उड़ाते समय सुरक्षा चश्मा पहनना जरूरी है।

• रॉकेट को अत्यधिक दबाव (4 एटीएम तक) में ही उड़ाएँ। इसके लिए प्रेशर गेज वाला एयर पंप उपयोग करें।

• हमेशा खुले और खाली क्षेत्र में उड़ाएँ। अगर रॉकेट किसी से टकरा जाए तो गंभीर चोट लग सकती है।

 

संदर्भ जानकारी: कागज़ से पंख बनाने से समय बचता है

• स्कूल की 50 मिनट की क्लास में ऊपर दिए गए तरीके से समय पूरा नहीं हो पाता।

• पंख को थिक कार्डबोर्ड (हार्ड पेपर) से बनाकर, 30 मिनट में रॉकेट तैयार किया जा सकता है।

• इसके लिए क्राफ्ट पेपर का उपयोग करें, जिस पर पहले से लाइन्स छपी हों, जिससे इसे आसानी से और साफ-सुथरा बनाया जा सकता है।

• उदाहरण के लिए, 5 शीट्स लगभग 160 रुपये में मिल जाती हैं। प्रत्येक शीट से 8 पंख बनाए जा सकते हैं।

• यदि प्रत्येक रॉकेट पर 2 पंख लगाते हैं, तो 4 छात्रों के लिए पर्याप्त होगा। इस तरह 20 छात्रों के लिए रॉकेट बनाए जा सकते हैं।

• पंख का डिजाइन (डेवलपमेंट डायग्राम) इस प्रकार है:

  • ठोस रेखा: कटने के लिए

  • बिंदीदार रेखा: मोड़ने के लिए

   

छात्र स्वयं रेखापट्ट और पेन की मदद से पंख तैयार कर सकते हैं।

ठोस रेखा जहाँ काटना है और बिंदीदार रेखा जहाँ मोड़ना है, इसे दिखाती है।

छात्र स्वयं रेखापट्ट और पेन की मदद से क्राफ्ट पेपर पर इस डिज़ाइन को बनाते हैं।

 

 

प्लास्टिक की बोतल रॉकेट के बारे में खोज करें (संवेग संरक्षण के बारे में)

प्लास्टिक की बोतल रॉकेट क्यों उड़ती है? आइए इसे संवेग संरक्षण के दृष्टिकोण से समझें। नीचे दिखाए गए चित्र की तरह, मान लें कि स्थिर स्थिति में पानी समेत कुल द्रव्यमान M वाली बोतल रॉकेट है, और इसमें से द्रव्यमान m वाला पानी रॉकेट के सापेक्ष गति -v से बाहर निकलता है।

पानी के बाहर निकलने के बाद रॉकेट की गति V’ होगी। रॉकेट के प्रक्षेपण से पहले और बाद के संवेग संरक्षण के अनुसार:

इससे हमें यह समझ आता है कि रॉकेट की गति V’ बढ़ाने के लिए:

• पानी का द्रव्यमान m बढ़ाना होगा, या

• पानी की बाहर निकलने की गति v बढ़ानी होगी।

 

अगर बोतल में पानी बहुत कम है, तो बाहर निकलते समय हवा भी अधिक मिलेगी, जिससे m कम हो जाएगा और रॉकेट ठीक से ऊपर नहीं उठेगा। इसके विपरीत, पानी बहुत अधिक होने पर कुछ पानी रॉकेट के अंदर रह जाता है और दूरी कम हो जाती है।

प्रयोगात्मक परिणाम

• पानी की मात्रा बदलकर परीक्षण: विज्ञान क्लब के छात्रों के साथ विभिन्न मात्रा में पानी डालकर रॉकेट उड़ाया गया। उचित मात्रा में पानी होने पर सबसे लंबी दूरी मिली।

• लॉन्च कोण: सैद्धांतिक रूप से 45° पर सबसे लंबी दूरी होनी चाहिए, लेकिन प्रयोग में लगभग 50°–60° पर सबसे अच्छी उड़ान मिली।

• पंखों की संख्या: 4 पंख होने पर रॉकेट सबसे स्थिर और लंबी दूरी तक उड़ता है।

रॉकेट जैसी प्रणालियाँ

1. जेट विमान

   • इंजन के सामने से हवा खींचकर उसे 30–40 गुना दबाव तक संपीड़ित किया जाता है, ईंधन मिलाकर दहन किया जाता है और गैस को पीछे फेंककर धक्का मिलता है।

    

2. अक्टोपस और स्क्विड

   • बाहरी झिल्ली में पानी भरते हैं और ट्यूब (फनल) से तेजी से पानी बाहर निकालकर आगे बढ़ते हैं।

    

3. वाटर जेट बोट

   • पानी को पीछे की ओर फेंककर गति प्राप्त करते हैं (90 किमी/घंटा तक)।

    

4. रॉकेट इंजन

   • बाहरी हवा को नहीं खींचते, बल्कि पहले से लाए गए ईंधन और ऑक्सीजन को दहन कर गैस को उच्च गति से पीछे फेंकते हैं।

    

5. हयाबुसा का आयन इंजन

   • ज़ेनॉन गैस को माइक्रोवेव से प्लाज़्मा में बदलकर आयन कण बनाते हैं, विद्युत क्षेत्र के द्वारा उन्हें तेजी से पीछे फेंककर धक्का प्राप्त करते हैं।