Ein erfolgreiches Science-Fair-Projekt inspiriert Kreativität, provoziert Studenten, ihre Annahmen zu hinterfragen, und beinhaltet im Allgemeinen etwas, das der Schwerkraft trotzt. Sie können ein Pappteller-Luftkissenfahrzeug aus ein paar einfachen Materialien bauen und es dient dazu, einige wichtige Gesetze der Physik zu demonstrieren. Das Projekt bietet den Schülern viele Möglichkeiten, Messungen vorzunehmen, Daten aufzuzeichnen und neue Modifikationen zu entwickeln, um die Leistung des Luftkissenfahrzeugs zu verbessern.
Material-, Konstruktions- und Feldtests
Sammle ein paar Materialien, darunter einen Einweg-Pappteller, einen Ballon, eine Schere und eine Flasche Kleber. Eine Einweg-Tortenplatte ist aufgrund des erhöhten Randes und der Strapazierfähigkeit des Materials ideal für das Experiment. Kleben Sie ein kleines Quadrat aus Pappe auf den Boden der Platte. Schneiden Sie dieses Stück von einem separaten Pappteller aus und legen Sie es in die Mitte des Luftkissenfahrzeugs. Mache mit deiner Schere ein kleines Loch durch die Mitte der Platte und das Pappquadrat. Ziehen Sie die Ballonöffnung durch die untere Fläche des Plattenlochs. Wenn das Loch nicht groß genug ist, versuchen Sie, es gerade so weit zu vergrößern, dass es in den Ballon passt. Ziehen Sie nicht den Großteil des Ballons durch das Loch. Möglicherweise müssen Sie die Position des Ballons anpassen, während Sie ihn aufblasen. Blasen Sie den Ballon auf und schließen Sie die Öffnung, um das Entweichen von Luft zu verhindern. Stellen Sie die Platte mit einem flachen, großen Tisch auf den Kopf, sodass die Öffnung des Ballons zum Boden zeigt. Wenn Sie den Ballon loslassen, strömt die Luft sofort nach außen und nach unten und zwingt die Platte, über die Tischoberfläche zu schweben.
Die Wissenschaft des Hovercrafts
Newtons drittes Bewegungsgesetz besagt, dass es für jede Aktion eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion gibt. Im Fall des Pappteller-Luftkissenfahrzeugs ist die anfängliche Aktion der Luftstrom, den der Ballon nach unten in Richtung des Tisches projiziert. Wenn der Ballon die Luft herausdrückt, erhöht sich der Druck unter der Platte. Die entgegengesetzte Reaktion ist in diesem Fall der Flug des Luftkissenfahrzeugs von der Tischoberfläche. Diese Reaktion ist nur möglich, weil das Luftkissenfahrzeug viel weniger Trägheit hat als der Tisch, und so die Luftkissenfahrzeug reagiert auf die Bewegung der Luft aus dem Ballon, indem es gegen die Kraft des Luftballons nach oben schwebt Schwere.
Experimentieren
Sobald Sie ein funktionierendes Hovercraft haben, experimentieren Sie mit dem Modell, indem Sie einige wichtige Variablen anpassen. Beispielsweise beeinflusst die Größe des Lochs die Geschwindigkeit des Luftstroms aus dem Ballon. Versuchen Sie, das Loch in einem zweiten Hovercraft zu vergrößern und vergleichen Sie, wie gut die beiden Modelle fliegen. Eine weitere interessante Modifikation besteht darin, kleine Löcher in den Rand des Papptellers zu stechen. Anstatt dass die Luft unter der Platte gleichmäßig in alle Richtungen entweicht, wird dadurch ein Luftstrom in eine einzige Richtung konzentriert. Wieder Bezug nehmend auf Newtons drittes Gesetz, wird die Luft, die aus dem seitlichen Loch der Platte entweicht, das Fahrzeug in die entgegengesetzte Richtung bewegen, anstatt einfach an Ort und Stelle zu schweben.
Messungen und Datenerfassung
Sie können die Hubkraft Ihres Hovercrafts quantitativ messen, indem Sie kleine Gewichte auf die Oberseite der Platte legen. Beginnen Sie dieses Experiment, indem Sie einige einheitliche Gewichte sammeln; Münzen würden dafür gut funktionieren. Beginnen Sie mit dem Hinzufügen von Gewichten, indem Sie die Massenverteilung über die Oberfläche ausgleichen, bis das Fahrzeug nicht mehr vom Tisch hebt. Notieren Sie das Gewicht als erste Messung und vergleichen Sie es mit der Hubkraft der anderen Hovercraft-Modelle. Wenn Sie versucht haben, Löcher in die Seite zu setzen, um einen Antriebsluftstrom zu erzeugen, messen Sie die Entfernung, die Ihr Luftkissenfahrzeug durch den Raum zurücklegen kann, und vergleichen Sie Ihre Ergebnisse mit den anderen Schülern.
Weitere Projekte
Es gibt nichts Befriedigenderes, als Studenten mit einer eigenen, einzigartigen Idee zu entwickeln, die funktioniert. Geben Sie den Schülern einige grundlegende Materialien wie Tonpapier, Klebeband, Eis am Stiel und alles, was Ihrer Meinung nach bei der Modifikation von Pappteller-Luftkissenfahrzeugen nützlich sein könnte. Inspiriert von der Natur könnten die Schüler beispielsweise versuchen, eine Papierflosse oder Flügel anzubringen, um dem Flugzeug während des Fluges etwas Stabilität zu verleihen.
