• تعداد بازديد :
  • پنج شنبه 1395/04/03
  • تاريخ :

مقابل با گرانش با استفاده از سشوار

مقابله با گرانش با استفاده از سشوار!

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان

مقدمه

پرواز کردن کاری بسیار هیجان انگیز است. آیا تا به حال موشک کاغذی ساخته اید؟ تماشای اوج گرفتن این موشک ها در هوا جالب است. هم چنین مشاهده شناور شدن بالون های هوای داغ در آسمان به انسان حس خوبی می دهد. روش های بسیاری به منظور شناور نگه داشتن اجسام در هوا وجود دارد. هواپیماها با شتاب گرفتن و رسیدن به سرعت های بالا از زمین بلند می شوند، بالون های هوای داغ نیز با گرم کردن هوا در بالای هوای محیط شناور می شوند.

مقابله با گرانش با استفاده از سشوار!

طبق آخرین اطلاعات بدست آمده، در سال 1873 میلادی و در پاریس نخستین بار انسان موفق به پرواز شد. این پرواز به وسیله ی یک بالون هوای داغ که به وسیله ی برادران مونت گولفییر (Montgolfier brothers) ابداع شده بود و توسط فرانسیس پیلاتر (Francois Pilatre de Rozier) و فرانسیس دی آرلندس (Francois d'Arlandes) به پرواز در آمد، موفق شد مسافت پنج مایل ( هشت کیلومتر) در حین پرواز بپیماید. گرمای مورد نیاز برای به پرواز در آمدن این بالون از سوختن چوب بدست می آمد. بالون یاد شده غیر قابل کنترل بود و جهت حرکت آن را جهت باد تعیین می نمود.

مقابله با گرانش با استفاده از سشوار!

بالون مذبور در اولین پرواز خود، در حالی که به وسیله طناب به زمین مهار شده بود، نهایتاً تا ارتفاع 26 متری پرواز کرد. در اواخر سده هیجده میلادی پرواز با بالون، و یا به عبارتی بالون سواری، افراطی ترین مشغله در اروپا شده بود. البته این روند موجب شد که رابطه بین ارتفاع (altitiude)  و جو (atmosphere) هرچه بهتر و با جزئیات کامل تر مورد شناسائی قرار گیرد.

در این فعالیت علمی شما با یک روش به منظور نگه داشتن اجسام در هوا آشنا خواهید شد و در عین حال در مورد مفهوم گرانش بیشتر خواهید آموخت.

پیش زمینه

به پرواز درآوردن یک جسم کاری بسیار شگفت آور است. با انجام این فعالیت علمی، شما تعادل میان فشار یک جریان هوا و کشش نیروی جاذبه در جهت عکس آن را بررسی خواهید نمود. هنگامی که سعی می کنید یک توپ را از جریان هوا خارج کنید، می توانید فشاری که آن را به سمت داخل جریان می کشد حس کنید. همچنین می توانید حس کنید که جریان هوا چگونه توسط توپ منحرف می شود. این ها همه سرنخ هایی برای درک بهتر یکی از نیروهای بلند کننده ی هواپیما هستند. 

مقابله با گرانش با استفاده از سشوار! 

مواد و وسایل مورد نیاز:

 سشوار (اگر سشوارتان تنظیمات باد سرد داشته باشد برای انجام این فعالیت مناسب تر خواهد بود. اما داشتن این قابلیت الزامی نیست.)
 یک توپ پینگ پونگ
 یک تکه دستمال کاغذی بزرگ
 یک بزرگ تر برای کمک

آماده سازی

 اگر سشوارتان تنظیمات باد سرد دارد، آن را روی این تنظیمات قرار دهید.
 از یک بزرگ تر بخواهید در استفاده از سشوار کمکتان کند. می توانید از همراه خود بخواهید در حین انجام آزمایش سشوار را برای شما نگه دارد. 

مقابله با گرانش با استفاده از سشوار!

روش کار

 سر سشوار را به سمت بالا بگیرید و آن را روشن کنید، به طوری که جریانی از هوا به سمت بالا شکل بگیرد. سپس با دقت زیاد توپ پینگ پونگ را طوری روی این جریان قرار دهید که به حالت تعادل برسد.
حال توپ را رها کنید و دستتان را عقب بکشید. چه اتفاقی برای توپ پینگ پونگ می افتد؟ به نظر شما چگونه توپ قادر به انجام کاری است که مشاهده می کنید؟
به آرامی توپ را از جریان هوا خارج کنید. با خارج شدن توپ از جریان هوا چه رخ می دهد؟
حال در حین خارج کردن توپ از جریان هوا، زمانی که نیمی از توپ داخل جریان و نیم دیگر آن خارج جریان قرار گرفت، خارج کردن توپ را متوقف کنید. در این حالت چه نیرویی روی توپ احساس می کنید؟ آیا به نظر می آید که توپ به داخل جریان هوا کشیده می شود؟

مقابله با گرانش با استفاده از سشوار!

در همین وضعیت توپ را رها کنید. چه چیزی مشاهده می کنید؟
این بار با یک دست توپ را تا نیمه از جریان هوا خارج کنید. با دست دیگرتان یک دستمال کاغذی روی جریان هوا در بالای توپ بگیرید تا بتوانید نحوه ی تغییر جریان هوا را با حرکت دستمال به وضوح ببینید. (برای این کار لازم است از همراه خود بخواهید سشوار را برایتان نگه دارد تا هر دو دست شما آزاد باشد.) چه اتفاقی برای دستمال کاغذی می افتد؟ آیا دستمال حرکت می کند؟ با تغییر مکان توپ در جریان هوا، دستمال دچار چه تغییراتی می شود؟ 


سعی کنید جریان هوا را به یک سمت منحرف کنید. آیا توپ در حالت زاویه دار نیز می تواند در جریان هوا معلق بماند؟
به منظور افزایش ارتفاع توپ در حالت معلق، سشوار و توپ را به کنار یک دیوار (یا یک گوشه از اتاق) ببرید. مشاهده خواهید نمود که ارتفاع توپ روی جریان هوای سشوار افزایش می یابد. به نظر شما چرا این اتفاق می افتد؟

مشاهده و نتیجه گیری

زمانی که توپ پینگ پونگ در جریان هوای تولید شده توسط سشوار معلق است، هوایی که به سمت بالا جریان دارد به بخش زیرین توپ برخورد می کند و سرعت آن کم می شود. به همین دلیل در این قسمت ناحیه ای با فشار بیشتر شکل می گیرد. این ناحیه فشار بالا که در زیر توپ تشکیل شده است در مقابل نیروی گرانش که توپ را به سمت پایین می کشد مقاومت می کند و بدین ترتیب توپ معلق می ماند. 

مقابله با گرانش با استفاده از سشوار!

هنگامی که نیمی از توپ را از جریان هوا خارج می کنید، جریان هوای زیر توپ با سرعت یک مسیر قوسی در اطراف توپ طی می کند و مجدداً در بالای توپ به صورت مستقیم به سمت بالا می رود. این هوای جریان یافته به سمت بیرون یک نیرو به سمت داخل بر روی توپ اعمال می کند، درست مانند جریان رو به پایین هوا در زیر یک هلیکوپتر که نیرویی به سمت بالا به تیغه های آن وارد می کند.

مقابله با گرانش با استفاده از سشوار!

 هنگامی که سشوار و توپ را به نزدیکی یک دیوار می برید، منطقه ی فشار بالای زیر توپ تبدیل به ناحیه ای با فشار بیشتر می شود. هوایی که به قسمت پایینی توپ برخورد می کند، نمی تواند در جهت دیوار و به بیرون جریان پیدا کند. در نتیجه فشار بیشتر زیر توپ سبب رفتن آن به ارتفاعات بیشتر می شود.

منبع: Hair Dryer Gravity Defier

تنظیم: نیلوفر یاقوتی
UserName