Проекты по аэронавтике и атмосферному давлению для семей, обучающихся на дому

Поднимите свои научные проекты на новый уровень с этим подробным обзором атмосферного давления.

Мы повсюду окружены воздухом с одинаковым давлением 14,7 фунта на квадратный дюйм (14,7 фунта на квадратный дюйм). Это та же самая сила, которую вы чувствуете на своей коже, где бы вы ни находились — на потолке, на полу, под кроватью или в душе.

Интересная вещь происходит, когда вы меняете карман давления воздуха — вещи начинают двигаться. Эта разница давлений, вызывающая движение, создает ветры, торнадо, летающие самолеты и некоторые эксперименты, которые мы сейчас проведем.

Важно помнить, что более высокое давление всегда толкает вещи вверх. (То есть более низкое давление не «тянет», а мы думаем о более высоком давлении как «толкающем».)

Еще одно интересное явление происходит с быстро движущимися частицами воздуха. Когда воздух движется быстро, нет времени прижиматься к близлежащей поверхности, например крылу самолета. Он просто пролетает, едва успев коснуться поверхности. Молекулы воздуха действительно спешат.

Подумайте об очень занятых людях, которые быстро водят машину. Они так заняты другими делами и быстро едут куда-то, что у них нет времени просто посидеть и расслабиться.

Точно так же работает давление воздуха. Когда воздух приближается к поверхности (как крыло самолета), как быстрые автомобили, быстрый воздух не успевает прижаться к поверхности и просто остается там, поэтому на поверхность падает не так много воздушной массы.

Меньший вес означает меньшую силу воздействия на область. (Думайте о «давлении» как о силе, действующей на данную область или поверхность.)

Это приводит к меньшей (или более низкой) площади давления везде, где есть более быстрое движение воздуха.

Смущенный? Отличный! Давайте попробуем провести несколько экспериментов, чтобы уточнить эти концепции и сделать их понятными для вас.

Хорошо, давайте начнем.

Воздух занимает место

В большой миске (раковине или ванне), наполненной водой, опустите прозрачную чашку лицевой стороной вниз в воду. Позвольте части воздуха медленно выйти во вторую погруженную чашу (как если бы вы «наливали воздух вверх»). Выньте одну чашку и выровняйте другую ртом вниз, затем используйте гибкую соломинку, чтобы подуть в горлышко чашки лицом вниз.

Магический трюк со стаканом воды

Наполните стакан на две трети водой. Закройте рот картой и переверните ее (удерживая карту на месте) над раковиной. Уберите руку с карты. Вуаля! Карта остается на месте, потому что воздух тяжелее воды, и на карту действует восходящая сила около 15 фунтов, а на воду — всего около одного фунта… таким образом, карта остается на месте.

(Попробуйте это с двумя стаканами, поставленными рот в рот, с листом данных, воткнутым посередине. Выньте карточку…)

Магия сантехники

Возьмите два чистых старомодных поршня из красной резины и дерева и склейте их вместе (возможно, вам придется сначала намочить ободья). Попробуйте их разделить. Почему это так сложно? Когда вы протаранили их, воздух был вытеснен из полости, которую внутренности образуют при сжатии, оставив внутри карман с более низким давлением воздуха по сравнению с давлением окружающего воздуха 14,7 фунтов на квадратный дюйм (psi) снаружи поршней. Более высокое давление всегда толкает и, таким образом, удерживает поршни вместе.

Магический трюк с яйцом

Снимите скорлупу с яйца, сваренного вкрутую, и используйте бутылку с горлышком, достаточно большим, чтобы выдавить яйцо (не раздавив его) — старомодные молочные бутылки отлично подходят. Зажгите спичку и бросьте ее внутрь, быстро поместив яйцо (маленьким концом вниз) на горлышко бутылки. Воздух внутри поглощается пламенем, снижая давление воздуха внутри бутылки. Более высокое давление на внешней стороне бутылки давит на яйцо и загоняет его внутрь. (Чтобы вынуть яйцо, переверните бутылку вверх дном так, чтобы яйцо оказалось в бутылке маленьким концом у горлышка. Сильно подуйте в горлышко бутылки.)

Барометр

Наполните стакан на две трети водой. Отрежьте горлышко воздушного шара и натяните его на горлышко чашки, плотно надев (как барабан). Приклейте соломинку к верхней части так, чтобы один конец соломинки находился на одной трети от края головки барабана, а свободный конец свисал вниз. Поместите рядом со стеной, покрытой бумагой, и отметьте положение свободного конца. В течение следующего месяца вы можете отслеживать изменения давления, усиленные соломинкой.

бутылка для отрыжки

Плотно приклейте легкую пластиковую воронку к верхней части прочной соломинки, вставив другой конец соломинки в отверстие, просверленное в верхней части бутылки с водой. Используйте горячий клей, чтобы заклеить любые отверстия. Налейте воду в воронку и наблюдайте, как она регулярно отрыгивает.

Бутылочный фонтан

Запечатайте 2-литровую бутылку из-под газировки (наполовину заполненную водой) кусочком глины, обернутым вокруг длинной соломинки, приклеив соломинку к отверстию бутылки. Сильно подуйте в соломинку. Когда вы вдуваете воздух в бутылку, давление воздуха увеличивается. Это более высокое давление выталкивает воду вверх и из соломинки.

Воронка для пинг-понга

Поместите шарик для пинг-понга в воронку и сильно подуйте. (Вы можете запрокинуть голову так, чтобы мяч был направлен к потолку. Можете ли вы дунуть достаточно сильно, чтобы, когда воронка перевернута, мяч остался внутри? Можете ли вы поднять мяч со стола? воздух, в котором мяч находится в воронке, движется быстрее и создает меньшее давление воздуха, чем остальной воздух, окружающий мяч.

Это означает, что давление под мячом ниже, чем давление окружающего воздуха, которое по сравнению с ним выше. Это более высокое давление толкает мяч обратно в воронку… независимо от того, как сильно вы дуете или как держите воронку.

Измельченная банка содовой

Нагрейте пустую банку из-под газировки (большие пивные банки подойдут лучше, если она у вас есть) в кастрюле с несколькими столовыми ложками консервированной воды над горячей плитой. Подготовьте неглубокую тарелку с примерно ¼ дюйма ледяной воды (достаточно воды, чтобы закрыть верхнюю часть банки). Когда из банки пойдет пар, возьмите банку щипцами и быстро переверните ее в блюдо. ТРЕСКАТЬСЯ! Воздух в банке нагрет, и горячие предметы имеют тенденцию расширяться. Когда вы быстро остываете, сняв с плиты на холодную тарелку, воздух охлаждается и сжимается, создавая более низкое давление внутри. Поскольку окружающий воздух снаружи банки теперь выше, он давит на банку со всех сторон и раздавливает ее.

Раздавленный воздушный шар

Надуйте воздушный шар так, чтобы он был лишь немного больше горлышка большой банки с вареньем и его нельзя было легко протолкнуть внутрь. Подожгите небольшой комок бумажного полотенца и бросьте его в банку. Сверху положите воздушный шар. Когда огонь погаснет, поднимите воздушный шарик… и баночка полетит вместе с ним! Воздух поглощается пламенем и снижает давление воздуха внутри банки. Окружающий воздух снаружи, находящийся теперь под более высоким давлением, чем внутри банки, толкает шарик в банку с вареньем.

Ставка на миллион долларов

Возьмите пустую бутылку из-под воды или газировки и поставьте ее горизонтально на стол. Аккуратно поместите небольшой свернутый шарик бумажного полотенца в горлышко бутылки. (Шар должен быть размером примерно в половину размера отверстия.) Готов поспорить на миллион долларов, что вы не сможете сильно дунуть и воткнуть обертку в бутылку!

Вы пытаетесь нагнать больше воздуха в бутылку, но там нет места для воздуха, который уже внутри, кроме как втянуть мундштук бутылки, забрав с собой бумажный шарик.

Кубки для пинг-понга

Поместите шарик для пинг-понга в чашку, немного большую, чем мяч для пинг-понга. Сдуйте мяч, и он выскочит прямо из чашки! Помните идеи о более низком и более высоком давлении? Подув сверху на мяч, вы создали область более низкого давления, чем под мячом. И более высокое давление выталкивает мяч прямо из чашки!

Хитрые бутылки

(Измените одну бутылку с водой заранее, проткнув маленькое отверстие в нижней части бутылки с помощью кнопки или булавки.) Возьмите две бутылки с водой (одну из которых вы только что модифицировали) и вставьте воздушный шарик в каждую бутылку с водой, вытянув конец баллон над горлышком бутылки. Удар каждый… что случилось? В немодифицированной бутылке нет места для воздуха, поэтому баллон нельзя надуть. С другой стороны, в модифицированной бутылке есть много места для расширения воздушного шара, потому что есть место для движения воздуха по мере того, как воздушный шар становится больше… он выходит через отверстие, которое вы пробили.

Летающие документы

Приложите простой лист бумаги к нижней губе (возможно, вам придется немного поиграть, чтобы найти точное место) и сильно подуйте по листу. Лист взлетает! По той же причине могут летать самолеты. Когда вы надуваете лист, вы снижаете давление воздуха (поскольку воздух движется быстрее), поэтому давление на нижней стороне листа теперь выше, и более высокое давление воздуха толкает лист вверх.

целующиеся воздушные шары

Надуйте два воздушных шара. К каждому шарику прикрепите по кусочку жала. Держите каждую руку по одной веревке так, чтобы шарики находились на уровне носа на расстоянии 6 дюймов друг от друга. Дуйте сильно между шариками и наблюдайте, как они двигаются!

Давление воздуха снижается, когда вы дуете между воздушными шарами (подумайте о молекулах воздуха, похожих на мячики для пинг-понга… шарикам не хватает времени, чтобы коснуться поверхности воздушного шара, когда они приближаются).

Воздух, окружающий шарики, который на самом деле не движется, теперь находится под более высоким давлением и сталкивает шарики вместе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *