成功したサイエンスフェアプロジェクトは、創造性を刺激し、学生に彼らの仮定に疑問を投げかけるように促し、一般的に重力に逆らう何かを伴います。 いくつかの簡単な材料から紙皿ホバークラフトを構築することができ、それは物理学のいくつかの重要な法則を実証するのに役立ちます。 このプロジェクトは、ホバークラフトのパフォーマンスを向上させるために、学生が測定を行い、データを記録し、新しい変更を設計するための多くの機会を提供します。
材料、建設およびフィールドテスト
使い捨ての紙皿、風船、はさみ、接着剤のボトルなど、いくつかの材料を集めます。 使い捨てのパイプレートは、隆起したエッジと材料の耐久性のため、実験に最適です。 段ボールの小さな正方形をプレートの底に接着します。 別の紙皿からこの部分を切り取り、ホバークラフトの中央に置きます。 はさみを使用して、プレートの中央と段ボールの正方形に小さな穴を開けます。 プレートの穴の底面からバルーンの開口部を引き出します。 穴が十分に大きくない場合は、バルーンに合うように穴を大きくしてみてください。 バルーンの大部分を穴から引っ張らないでください。 バルーンを爆破するときに、バルーンの位置を調整する必要がある場合があります。 バルーンを膨らませて開口部を閉じ、空気が逃げないようにします。 平らで大きなテーブルを使用して、バルーンの開口部が地面に向くようにプレートを逆さまに置きます。 バルーンを放すと、空気がすぐに下向きに流れ出し、プレートがテーブルの表面を横切ってホバリングします。
ホバークラフトの科学
ニュートンの第3運動法則は、すべての行動に対して等しく反対の反応があると述べています。 紙皿ホバークラフトの場合、最初の動作は空気の流れであり、気球はテーブルに向かって下向きに突き出ています。 バルーンが空気を絞り出すと、プレートの下の圧力が上昇します。 この場合の反対の反応は、テーブルの表面からのホバークラフトの飛行です。 この反応は、ホバークラフトの慣性がテーブルよりもはるかに小さいためにのみ可能です。 ホバークラフトは、の力に逆らって上向きにホバリングすることにより、気球からの空気の動きに反応します。 重力。
実験
ホバークラフトが機能するようになったら、いくつかの重要な変数を調整してモデルを試してみてください。 たとえば、穴のサイズは、バルーンからの空気の流れの速度に影響します。 2番目のホバークラフトの穴を拡大して、2つのモデルがどれだけうまく飛ぶかを比較してみてください。 別の興味深い変更には、紙皿の端に小さな穴を開けることが含まれます。 プレートの下からすべての方向に均等に空気が逃げるのではなく、これにより空気の流れが一方向に集中します。 ニュートンの第3法則を再度参照すると、プレートの側面の穴から空気が逃げる動作により、航空機は単に所定の位置にホバリングするのではなく、反対方向に移動します。
測定とデータ収集
プレートの上面に小さなおもりを置くことで、ホバークラフトの揚力を定量的に測定できます。 いくつかの均一な重みを収集することから、この実験を開始します。 コインはこれにうまく機能します。 クラフトがテーブルから浮き上がらなくなるまで、ウェイトの追加を開始し、表面全体の質量の分布のバランスを取ります。 最初の測定として重量を書き留め、他のホバークラフトモデルのリフト力と比較します。 推進気流を作成するために側面に穴を開けようとした場合は、ホバークラフトが部屋を横切って移動できる距離を測定し、結果を他の学生と比較してみてください。
その他のプロジェクト
生徒たちが独自のユニークなアイデアを思いつくことほど満足のいくものはありません。 画用紙、テープ、アイスキャンデーの棒など、紙皿のホバークラフトの改造に役立つと思われる基本的な資料を生徒に渡します。 たとえば、自然からインスピレーションを得て、学生は飛行中の航空機にある程度の安定性を与えるために、紙のひれまたは翼を取り付けようとするかもしれません。