Úspěšný projekt vědeckého veletrhu inspiruje kreativitu, provokuje studenty ke zpochybnění jejich předpokladů a obecně zahrnuje něco, co se vzpírá gravitaci. Můžete postavit vznášedlo z papírové desky z několika jednoduchých materiálů a slouží k předvedení několika důležitých fyzikálních zákonů. Projekt nabízí studentům spoustu příležitostí provádět měření, zaznamenávat data a navrhovat nové úpravy pro zlepšení výkonu vznášedla.
Materiály, konstrukce a zkoušky v terénu
Nasbírejte několik materiálů včetně jednorázové papírové desky, balónku, nůžek a lahvičky lepidla. Jednorázová výsečová deska je pro experiment ideální díky zvýšené hraně a trvanlivosti materiálu. Na spodní část desky přilepte malý čtverec z lepenky. Vystřihněte tento kus ze samostatné papírové desky a umístěte jej do středu vznášedla. Pomocí nůžek vytvořte malý otvor uprostřed desky a kartonového čtverce. Protáhněte otvor balónku spodním povrchem otvoru desky. Pokud otvor není dostatečně velký, zkuste jej zvětšit jen tak, aby se vešel na balón. Netahejte většinu balónu otvorem. Možná budete muset upravit pozici balónu, když ho vyhodíte do vzduchu. Nafoukněte balónek a zavřete otvor, abyste zabránili úniku vzduchu. Pomocí plochého, velkého stolu položte talíř vzhůru nohama tak, aby otvor balónku směřoval k zemi. Když balón uvolníte, vzduch okamžitě proudí ven a dolů a nutí talíř, aby se vznášel po povrchu stolu.
The Science of Hovercrafts
Třetí Newtonův pohybový zákon stanoví, že pro každou akci existuje stejná a opačná reakce. V případě vznášedla papírové desky je počáteční akcí proudění vzduchu, které balón vyčnívá dolů směrem ke stolu. Když balón vytlačuje vzduch, zvyšuje se tlak pod deskou. Opačnou reakcí v tomto případě je let vznášedla z povrchu stolu. Tato reakce je možná jen proto, že vznášedlo má mnohem menší setrvačnost než stůl, a tak vznášedlo reaguje na pohyb vzduchu z balónu vznášením se vzhůru proti síle gravitace.
Experimentování
Jakmile budete mít funkční vznášedlo, zkuste experimentovat s modelem úpravou některých důležitých proměnných. Například velikost otvoru ovlivní rychlost proudění vzduchu z balónu. Zkuste zvětšit otvor ve druhém vznášedle a porovnejte, jak dobře oba modely létají. Další zajímavá modifikace zahrnuje vystrčení malých otvorů na okraji papírové desky. Spíše než vzduch unikající zpod desky ve všech směrech rovnoměrně, bude to soustředit proud vzduchu v jednom směru. Opět s odkazem na třetí Newtonův zákon, akce vzduchu unikajícího z bočního otvoru desky způsobí, že se plavidlo bude pohybovat v opačném směru, než aby se jednoduše vznášelo na místě.
Měření a sběr dat
Můžete kvantitativně měřit vztlakovou sílu vznášedla umístěním malých závaží na horní povrch desky. Zahajte tento experiment shromážděním jednotných vah; mince by na to fungovaly dobře. Začněte přidávat závaží a vyvažujte rozložení hmoty po povrchu, dokud se plavidlo přestane zvedat ze stolu. Při prvním měření si poznamenejte hmotnost a porovnejte ji se zvedací silou ostatních modelů vznášedel. Pokud jste zkusili umístit díry do boku a vytvořit tak proud proudu pohonu, zkuste změřit vzdálenost, kterou může vaše vznášedlo urazit po místnosti, a porovnat výsledky s ostatními studenty.
Další projekty
Není nic uspokojivějšího, než když studenti přijdou s vlastním, jedinečným nápadem, který funguje. Poskytněte studentům základní materiály, jako je stavební papír, páska, tyčinky na popsicle, cokoli, co si myslíte, že by mohlo být užitečné při úpravě vznášedel z papírových desek. Například při inspiraci z přírody by se studenti mohli pokusit připevnit papírovou ploutev nebo křídla, aby plavidlo během letu získalo určitou stabilitu.