Успешный проект научной ярмарки вдохновляет на творчество, побуждает студентов сомневаться в своих предположениях и, как правило, включает в себя что-то, бросающее вызов гравитации. Вы можете построить судно на воздушной подушке из бумажных тарелок из нескольких простых материалов, и оно служит демонстрацией нескольких важных законов физики. Проект предлагает студентам множество возможностей для проведения измерений, записи данных и разработки новых модификаций для улучшения характеристик судна на воздушной подушке.
Материалы, конструкция и полевые испытания
Соберите несколько материалов, включая одноразовую бумажную тарелку, воздушный шарик, ножницы и бутылку клея. Одноразовая тарелка для пирога идеально подходит для эксперимента из-за приподнятого края и прочности материала. Приклейте к нижней части тарелки небольшой квадратик из картона. Вырежьте этот кусок из отдельной бумажной тарелки и поместите в центр корабля на воздушной подушке. Ножницами сделайте небольшое отверстие в центре тарелки и картонном квадрате. Протяните отверстие для баллона через нижнюю поверхность отверстия в пластине. Если отверстие недостаточно велико, попробуйте увеличить его ровно настолько, чтобы вместить шарик. Не протягивайте большую часть воздушного шара через отверстие. Возможно, вам придется отрегулировать положение воздушного шара, когда вы начнете его надувать. Надуйте баллон и закройте отверстие, чтобы воздух не выходил. Используя плоский большой стол, переверните тарелку так, чтобы отверстие воздушного шара было направлено к земле. Когда вы отпускаете воздушный шар, воздух сразу же вытечет наружу и вниз, заставляя пластину парить над поверхностью стола.
Наука о судах на воздушной подушке
Третий закон движения Ньютона гласит, что на каждое действие существует равное и противоположное противодействие. В случае корабля на воздушной подушке с бумажной тарелкой первоначальным действием является поток воздуха, который воздушный шар направляет вниз к столу. Когда воздушный шар выдавливает воздух, давление под пластиной увеличивается. Противоположная реакция в этом случае - полет корабля на воздушной подушке от поверхности стола. Эта реакция возможна только потому, что судно на воздушной подушке имеет гораздо меньшую инерцию, чем стол, и поэтому Судно на воздушной подушке реагирует на движение воздуха из воздушного шара, зависая вверх против силы сила тяжести.
Экспериментирование
Если у вас есть работающее судно на воздушной подушке, попробуйте поэкспериментировать с моделью, изменив некоторые важные переменные. Например, размер отверстия повлияет на скорость выхода воздуха из воздушного шара. Попробуйте увеличить отверстие во втором судне на воздушной подушке и сравните, насколько хорошо летают две модели. Еще одна интересная модификация заключается в проделывании небольших дырок в краю бумажной тарелки. Вместо того, чтобы воздух выходил из-под пластины одинаково во всех направлениях, это будет концентрировать поток воздуха в одном направлении. Снова обращаясь к третьему закону Ньютона, действие воздуха, выходящего из бокового отверстия в пластине, заставит аппарат двигаться в противоположном направлении, а не просто зависнуть на месте.
Измерения и сбор данных
Вы можете количественно измерить подъемную силу вашего судна на воздушной подушке, поместив небольшие грузы на верхнюю поверхность плиты. Начните этот эксперимент, собрав несколько одинаковых гирь; монеты подойдут для этого. Начинайте добавлять веса, уравновешивая распределение массы по поверхности, пока корабль не перестанет подниматься со стола. Запишите вес в качестве первого измерения и сравните его с подъемной силой других моделей судов на воздушной подушке. Если вы пробовали сделать отверстия сбоку, чтобы создать воздушный поток, попробуйте измерить расстояние, на которое ваше судно на воздушной подушке может пройти через комнату, и сравните свои результаты с результатами других учеников.
Другие проекты
Нет ничего более приятного, чем студенты, придумывающие свою собственную уникальную идею, которая работает. Раздайте учащимся некоторые базовые материалы, такие как плотная бумага, скотч, палочки для мороженого - все, что, по вашему мнению, может быть полезно при модификации бумажных тарелок на воздушной подушке. Например, черпая вдохновение в природе, ученики могут попытаться прикрепить бумажный плавник или крылья, чтобы придать аппарату некоторую устойчивость во время полета.