Menestyvä tiedemessuprojekti innostaa luovuutta, herättää opiskelijoita kyseenalaistamaan oletuksiaan ja sisältää yleensä jotain, joka uhmaa vakavuutta. Voit rakentaa paperilevyn ilmatyynyaluksen muutamasta yksinkertaisesta materiaalista, ja se osoittaa useita tärkeitä fysiikan lakeja. Projekti tarjoaa opiskelijoille runsaasti mahdollisuuksia tehdä mittauksia, tallentaa tietoja ja suunnitella uusia muutoksia ilmatyynyaluksen suorituskyvyn parantamiseksi.
Materiaalit, rakenne ja kenttätestit
Kerää muutama materiaali, mukaan lukien kertakäyttöinen paperilevy, ilmapallo, sakset ja pullo liimaa. Kertakäyttöinen piirakkalevy on ihanteellinen kokeiluun kohotetun reunan ja materiaalin kestävyyden vuoksi. Liimaa pieni neliö pahvia levyn pohjaan. Leikkaa tämä pala erillisestä paperilevystä ja aseta se ilmatyynyaluksen keskelle. Luo saksilla pieni reikä levyn keskikohdan ja pahvin neliön läpi. Vedä ilmapalloaukko levyn reiän alapinnan läpi. Jos reikä ei ole tarpeeksi suuri, yritä laajentaa sitä juuri niin, että se mahtuu ilmapalloon. Älä vedä suurinta osaa ilmapallosta reiän läpi. Saatat joutua säätämään ilmapallon sijaintia räjäyttämällä sitä. Täytä ilmapallo ja sulje aukko, jotta ilma ei pääse ulos. Aseta levy tasaisella, suurella pöydällä ylösalaisin niin, että ilmapallon aukko osoittaa kohti maata. Kun vapautat ilmapallon, ilma virtaa välittömästi ulos ja alaspäin pakottaen levyn leijuu pöydän pinnan yli.
Ilmatyynyn tiede
Newtonin kolmas liikelaki toteaa, että jokaiselle toiminnalle on sama ja vastakkainen reaktio. Paperilevyn ilmatyynyaluksen tapauksessa alkuvaihe on ilmavirta, jonka ilmapallo heijastaa alaspäin kohti pöytää. Kun ilmapallo puristaa ilman ulos, paine levyn alla kasvaa. Tässä tapauksessa päinvastainen reaktio on ilmatyynyaluksen lento pöydän pinnalta. Tämä reaktio on mahdollinen vain, koska ilmatyynyaluksella on paljon vähemmän hitautta kuin pöydällä, ja niinpä ilmatyynyalus reagoi ilman liikkumiseen ilmapallosta leijuen ylöspäin vasten painovoima.
Kokeilu
Kun sinulla on toimiva ilmatyynyalus, kokeile kokeilla mallia säätämällä joitain tärkeitä muuttujia. Esimerkiksi reiän koko vaikuttaa ilmavirran nopeuteen ilmapallosta. Yritä laajentaa toisen ilmatyynyaluksen reikää ja vertaa kuinka hyvin kaksi mallia lentävät. Toinen mielenkiintoinen muunnos sisältää pienten reikien työntämisen paperilevyn reunaan. Sen sijaan, että ilma levisi levyn alta kaikkiin suuntiin tasaisesti, tämä keskittää ilmavirran yhteen suuntaan. Viitaten jälleen Newtonin kolmanteen lakiin, levyn sivureikästä poistuvan ilman toiminta saa veneen liikkumaan vastakkaiseen suuntaan sen sijaan, että se vain leijui paikoillaan.
Mittaukset ja tiedonkeruu
Voit mitata ilmatyynyaluksesi nostovoiman kvantitatiivisesti asettamalla pienet painot levyn yläpinnalle. Aloita tämä koe keräämällä joitain tasaisia painoja; kolikot toimisivat hyvin tähän. Aloita painojen lisääminen tasapainottamalla massan jakautuminen pinnan yli, kunnes vene ei enää nouse pöydältä. Merkitse paino ensimmäiseksi mittaukseksi ja vertaa sitä muiden ilmatyynyalusten mallien nostovoimaan. Jos olet yrittänyt sijoittaa reikiä sivuun propulsiovirran luomiseksi, kokeile mitata etäisyys, jonka ilmatyynyaluksesi voi matkustaa huoneen poikki, ja vertaa tuloksiasi muihin opiskelijoihin.
Muut projektit
Mikään ei ole tyydyttävämpää kuin opiskelijat keksivät oman, ainutlaatuisen toimivan idean. Anna oppilaille joitain perusmateriaaleja, kuten rakennuspaperi, teippi, popsicle-tikut, mikä tahansa mielestäsi voi olla hyödyllistä paperilevyjen ilmatyynyjen muokkauksessa. Esimerkiksi oppimalla luonnosta oppilaat saattavat yrittää kiinnittää paperiripun tai siivet antamaan veneelle jonkin verran vakautta lennon aikana.