Un progetto di science fair di successo ispira la creatività, provoca gli studenti a mettere in discussione le loro ipotesi e generalmente implica qualcosa che sfida la gravità. Puoi costruire un hovercraft con un piatto di carta da pochi materiali semplici e serve a dimostrare diverse importanti leggi della fisica. Il progetto offre molte opportunità agli studenti di prendere misurazioni, registrare dati e progettare nuove modifiche per migliorare le prestazioni dell'hovercraft.
Materiali, costruzione e test sul campo
Raccogli alcuni materiali tra cui un piatto di carta usa e getta, un palloncino, un paio di forbici e una bottiglia di colla. Una tortiera usa e getta è l'ideale per l'esperimento a causa del bordo rialzato e della durata del materiale. Incolla un quadratino di cartone sul fondo del piatto. Taglia questo pezzo da un piatto di carta separato e posizionalo al centro dell'hovercraft. Usando le forbici, crea un piccolo foro attraverso il centro del piatto e il quadrato di cartone. Tirare l'apertura del palloncino attraverso la superficie inferiore del foro della placca. Se il buco non è abbastanza grande, prova ad allargarlo quanto basta per adattarlo al palloncino. Non tirare la maggior parte del palloncino attraverso il foro. Potrebbe essere necessario regolare il posizionamento del palloncino mentre si procede a farlo esplodere. Gonfia il palloncino e chiudi l'apertura per evitare che l'aria fuoriesca. Usando un tavolo piatto e grande, posiziona il piatto capovolto in modo che l'apertura del palloncino sia diretta verso il suolo. Quando rilasci il palloncino, l'aria fluirà immediatamente verso l'esterno e verso il basso, costringendo il piatto a librarsi sulla superficie del tavolo.
La scienza degli hovercraft
La terza legge del moto di Newton afferma che ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria. Nel caso dell'hovercraft con piatto di carta, l'azione iniziale è il flusso d'aria, che il pallone proietta verso il basso verso il tavolo. Man mano che il palloncino fa uscire l'aria, la pressione sotto la piastra aumenta. La reazione opposta in questo caso è il volo dell'hovercraft dalla superficie del tavolo. Questa reazione è possibile solo perché l'hovercraft ha molta meno inerzia del tavolo, e quindi il l'hovercraft reagisce al movimento dell'aria fuori dal pallone librandosi verso l'alto contro la forza di gravità.
Sperimentazione
Una volta che hai un hovercraft funzionante, prova a sperimentare con il modello regolando alcune variabili importanti. Ad esempio, la dimensione del foro influenzerà la velocità del flusso d'aria fuori dal palloncino. Prova ad allargare il buco in un secondo hovercraft e confronta quanto bene volano i due modelli. Un'altra modifica interessante consiste nel praticare piccoli fori sul bordo del piatto di carta. Piuttosto che l'aria che fuoriesce da sotto la piastra in tutte le direzioni allo stesso modo, questo concentrerà un flusso d'aria in un'unica direzione. Riferendosi ancora alla terza legge di Newton, l'azione dell'aria che fuoriesce dal foro laterale della piastra spingerà l'imbarcazione a muoversi nella direzione opposta, piuttosto che semplicemente librarsi sul posto.
Misurazioni e raccolta dati
Puoi misurare quantitativamente la potenza di sollevamento del tuo hovercraft posizionando piccoli pesi sulla superficie superiore del piatto. Inizia questo esperimento raccogliendo alcuni pesi uniformi; le monete funzionerebbero bene per questo. Inizia ad aggiungere pesi, bilanciando la distribuzione della massa sulla superficie, finché l'imbarcazione non si solleva più dal tavolo. Annota il peso come prima misurazione e confrontalo con la potenza di sollevamento degli altri modelli di hovercraft. Se hai provato a posizionare dei fori sul lato per creare un flusso d'aria di propulsione, prova a misurare la distanza che il tuo hovercraft può percorrere attraverso la stanza e confronta i tuoi risultati con gli altri studenti.
Altri progetti
Non c'è niente di più soddisfacente degli studenti che hanno la loro idea unica che funziona. Fornisci agli studenti alcuni materiali di base, come carta da costruzione, nastro adesivo, bastoncini per ghiaccioli, qualunque cosa pensi possa essere utile nella modifica degli hovercraft con piatti di carta. Ad esempio, prendendo ispirazione dalla natura, gli studenti potrebbero provare ad attaccare una pinna di carta, o ali, per dare stabilità all'imbarcazione durante il volo.