Udany projekt Science Fair inspiruje kreatywność, prowokuje uczniów do kwestionowania swoich założeń i ogólnie wiąże się z czymś, co przeczy grawitacji. Możesz skonstruować poduszkowiec z papierowej płyty z kilku prostych materiałów i służy on do zademonstrowania kilku ważnych praw fizyki. Projekt oferuje studentom wiele możliwości wykonywania pomiarów, rejestrowania danych i opracowywania nowych modyfikacji w celu poprawy wydajności poduszkowca.
Materiały, konstrukcja i testy terenowe
Zbierz kilka materiałów, w tym jednorazowy papierowy talerzyk, balon, nożyczki i butelkę kleju. Jednorazowy talerz do ciasta jest idealny do eksperymentu ze względu na podniesioną krawędź i trwałość materiału. Przyklej mały kwadrat tektury do dna talerza. Wytnij ten kawałek z osobnego papierowego talerza i umieść go na środku poduszkowca. Używając nożyczek, wykonaj mały otwór przez środek talerza i tekturowy kwadrat. Przeciągnij otwór balonu przez dolną powierzchnię otworu płytki. Jeśli otwór nie jest wystarczająco duży, spróbuj powiększyć go tak, aby pasował do balonu. Nie przeciągaj większości balonu przez otwór. Być może będziesz musiał dostosować położenie balonu, gdy będziesz go wysadzać. Napompuj balon i zamknij otwór, aby zapobiec ucieczce powietrza. Używając płaskiego, dużego stołu, odłóż płytkę do góry nogami tak, aby otwór balonu był skierowany w stronę ziemi. Po zwolnieniu balonu powietrze natychmiast wypłynie w dół, zmuszając płytkę do unoszenia się nad powierzchnią stołu.
Nauka o poduszkowcach
Trzecia zasada dynamiki Newtona mówi, że na każde działanie odpowiada równa i przeciwna reakcja. W przypadku poduszkowca z papierowej płyty, początkową akcją jest przepływ powietrza, który balon kieruje w dół w kierunku stołu. Gdy balon wyciska powietrze, ciśnienie pod płytą wzrasta. Odwrotną reakcją w tym przypadku jest lot poduszkowca z powierzchni stołu. Taka reakcja jest możliwa tylko dlatego, że poduszkowiec ma znacznie mniejszą bezwładność niż stół, a więc poduszkowiec reaguje na ruch powietrza z balonu, unosząc się w górę wbrew sile powaga.
Eksperymentowanie
Po uzyskaniu działającego poduszkowca spróbuj poeksperymentować z modelem, dostosowując kilka ważnych zmiennych. Na przykład rozmiar otworu wpłynie na szybkość wypływu powietrza z balonu. Spróbuj powiększyć otwór w drugim poduszkowcu i porównaj, jak dobrze latają oba modele. Kolejna ciekawa modyfikacja polega na zrobieniu małych otworów w krawędzi papierowej płytki. Zamiast powietrza uciekającego spod płyty jednakowo we wszystkich kierunkach, spowoduje to skoncentrowanie strumienia powietrza w jednym kierunku. Ponownie odnosząc się do trzeciego prawa Newtona, działanie powietrza uciekającego przez boczny otwór płyty spowoduje, że statek będzie poruszał się w przeciwnym kierunku, a nie po prostu zawisa w miejscu.
Pomiary i gromadzenie danych
Możesz ilościowo zmierzyć siłę podnoszenia swojego poduszkowca, umieszczając małe ciężarki na górnej powierzchni płyty. Rozpocznij ten eksperyment od zebrania kilku jednolitych wag; monety dobrze by się do tego nadawały. Rozpocznij dodawanie ciężarów, równoważąc rozkład masy na powierzchni, aż statek nie będzie już unosił się ze stołu. Zanotuj wagę jako pierwszy pomiar i porównaj ją z siłą podnoszenia innych modeli poduszkowców. Jeśli próbowałeś umieścić otwory z boku, aby stworzyć strumień powietrza napędzającego, spróbuj zmierzyć odległość, jaką Twój poduszkowiec może pokonać w pokoju i porównać swoje wyniki z innymi uczniami.
Inne projekty
Nie ma nic bardziej satysfakcjonującego niż wymyślenie przez studentów własnego, unikalnego pomysłu, który działa. Daj uczniom podstawowe materiały, takie jak papier konstrukcyjny, taśma, patyczki do lodów, cokolwiek, co uważasz, może być przydatne w modyfikacji poduszkowców z papierowych talerzy. Na przykład, czerpiąc inspirację z natury, uczniowie mogą spróbować przymocować papierową płetwę lub skrzydła, aby zapewnić statkowi pewną stabilność podczas lotu.