물로켓

Water bottle rocket

물과 공기만 넣은 페트병이 어떻게 하늘로 솟아오를까요?

무슨 일이 일어났나

NASA 에 따르면 물로켓은 흔히 2 L 탄산음료 병으로 만들고, 물을 대개 병 부피의 40 % 쯤 넣은 뒤 펌프로 병 안 공기의 압력을 높입니다.

마개를 풀면 눌린 공기가 물을 병 입구(노즐)로 세게 밀어내고, 로켓이 물을 뒤로 미는 만큼 물은 로켓을 앞으로 되밉니다 — 물이 «추진제» 노릇을 하는 작용과 반작용입니다.

물은 공기보다 약 100 배 무거워서, 같은 병에서 공기만 뿜을 때보다 더 큰 추력을 냅니다(NASA).

시뮬레이터는 무게와 공기 저항이 없는 로켓 모형입니다: 분사 속력 100 m/s · 질량비 2 로 두면 5 초 동안 뿜어 69.3 m/s 가 되고, 다 뿜은 뒤로는 더 빨라지지 않으며, 질량비를 4 로 하면 139 m/s 입니다.

실제 물로켓은 물이 다 나가 추력이 끊긴 뒤 위로 미끄러지듯 오르다가, 무게와 공기 저항에 느려져 중력에 끌려 땅으로 떨어집니다(NASA).

💡 생활 속 예시

불어 놓은 풍선의 입구를 놓으면, 바람이 한쪽으로 빠져나가는 반작용으로 풍선이 방 안을 휙휙 날아다닙니다.
마당에서 물이 세게 나오는 호스 끝을 놓치면, 물을 뿜는 반작용으로 호스가 이리저리 춤춥니다.

어떤 부품이 무엇을 하나

페트병(몸통) — 압력을 견디는 2 L 탄산음료 병 — 거꾸로 세워 입구가 아래로 갑니다.
물 — 뒤로 뿜어져 나가 로켓을 앞으로 되미는 추진제입니다.
압축 공기 — 펌프로 넣은 공기가 눌려 있다가 물을 세게 밀어냅니다.
노즐(병 입구) — 물이 빠져나가는 좁은 구멍 — 물줄기가 한 방향으로 나가게 합니다.
펌프와 발사대 — 병에 공기를 넣어 압력을 높이고, 준비될 때까지 마개를 잡아 둡니다.
날개(핀) — 날아가는 동안 로켓이 빙글 돌지 않고 앞을 향하게 도와줍니다.

병에 물을 부피의 40 % 쯤 넣고 마개를 끼워 발사대에 거꾸로 세웁니다.
펌프로 공기를 넣어 병 안 압력을 높입니다.
마개를 풀면 눌린 공기가 물을 노즐로 밀어내고, 물이 뒤로 나가는 반작용으로 로켓이 솟아오릅니다.
물이 다 나가고 안팎 압력이 같아지면 추력이 끊기고, 로켓은 올라가던 빠르기로 계속 오릅니다.
무게와 공기 저항에 느려진 로켓은 가장 높은 곳을 지나 땅으로 떨어집니다.

확인된 값

병 안의 물이 «추진제» 노릇을 한다: water 출처
펌프로 병 안 공기의 압력을 높여 추력을 낸다: air pump 출처
물은 공기보다 약 100 배 무거워, 내뿜으면 공기만 쓸 때보다 추력이 크다: 100 배 출처
흔히 쓰는 병 — 2 L 탄산음료 병: 0.002 m³ 출처
물을 채우는 양 — 대개 병 부피의 약 40 %: 40 % 출처
로켓은 기체를 밀고, 기체는 로켓을 되민다 (작용 · 반작용): action–reaction 출처
병 안팎 압력이 같아지면 더는 추력이 없다 (관성 상승): no thrust 출처
로켓은 무게와 공기 저항을 받아 느려진다: weight and drag 출처
그 뒤 로켓은 중력에 끌려 땅으로 떨어지기 시작한다: falls back 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 물리학 · 힘과 에너지 [12물리01-03]
한국 2022 · 통합과학1 · 시스템과 상호작용

출처

https://www1.grc.nasa.gov/beginners-guide-to-aeronautics/water-rocket/(확인 2026-11-12)
https://www1.grc.nasa.gov/beginners-guide-to-aeronautics/flight-of-a-water-rocket/(확인 2026-11-12)
https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/rocket/TRCRocket/rocket_principles.html(확인 2026-11-12)

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