ساخت تونل باد و بررسی اثر اصطکاک هوا روی کارایی اجسام

سیزدهمین دوره از پروژه های دانش آموزی تبیان نیز با یاری خداوند و حضور پر شور شما دوستان و علاقمندان به پایان رسید اما کار ما هنوز تمام نشده است! این دوره نیز همچون سال های گذشته دوستان بسیاری با ثبت طرح ها و ایده های خلاقانه خود در منوی "پیشنهاد موضوع" ما را در ارتقای تنوع پروژه ها یاری نموده اند. هم چون گذشته بر آن شدیم تا با گردآوری این ایده های جالب، علاوه بر قدر دانی از این دوستان نوآور، زمینه ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقمند فراهم آوریم. فراموش نکنید که ما همیشه منتظر طرح های جدید شما عزیزان هستیم.

نام ایده: ساخت تونل باد و بررسی اثر اصطکاک هوا روی کارایی اجسام
نام ارائه دهنده/دهندگان: ژوان عثمانی، ستاره فرخ امین، هستی فرجی، آناهیتا صالحی
زمینه و نوع پروژه: فیزیک
درجه سختی: متوسط
نام مدرسه: دخترانه غیردولتی واله

 چکیده پروژه
هرچه تاثیر نیروی اصطکاک برجسم بیشتر باشد نیاز به نیروی بیشتری برای حرکت لازم است و اگر نیروی اصطکاک بر جسم را کم کنیم نیروی کمتری برای حرکت نیاز است یکی از راه های کم کردن نیروی اصطکاک شکل جسم می باشد یعنی مدلی که تاثیر اصطکاک در مقابل حرکت آن کم باشد. دانش آموزان ما در این پروژه قصد دارند تاثیر اصطکاک را برروی اجسام با شکل مختلف را بررسی کنند.

مقدمه
پروژه ساخت تونل باد به منظور آشنایی با تاثیرات اصطکاک هوا بر روی اجسام در حال حرکت می باشد. و استفاده از روش های بهینه در جهت کاهش اثر اصطکاک هوا و بالا بردن کارایی اجسام در حال حرکت با حداقل انرژی می باشد. تونل باد یک کانال است که هوا با سرعت زیاد در آن جریان دارد و مشخص می کند سطح اصطکاک و مقاومت اجسام در برابر هوا و باد به چه میزان است. که این را خاصیت آیرودینامیکی می نامند. هدف از ساختن تونل بادی فراهم ساختن امکانات تجربی در داخل آزمایشگاه به منظور ایجاد هوا و برخورد آن با اجسام و شبیه سازی با شرایط واقعی می باشد. تونل بادی به ساخت بهتر وسایل حمل و نقل با کمترین سطح مقاومت در برابر هوا کمک می کند تا با حداقل مصرف انرژی بیشترین بازده را طی مسافت و سرعت داشته باشند. جهت ایجاد باد از یک دهانه برقی استفاده شده است و اثر هوا را در آن با فن به جریان انداختند که باد را به داخل یک تونل شفاف و قابل رویت از بیرون هدایت می کند. و جهت نمایش حرکت باد از دود استفاده نموده اند. دود هم مثل یک خط نشان می دهد که با هوا در حال حرکت است. با قراردادن اجسام مختلف در داخل تونل و نمایش حرکت دود می توان تاثیر باد را بر روی اجسام با شکل های مختلف مورد بررسی و آزمایش قرار داد. به‌ طوری که وقتی جسمی در مقابل آن قرار گرفت شکل دود بسته به سرعت هوا و شکل جسم مسیر دود تغییر می کند. هرچه جسم شکل مناسب تری (کم زاویه) داشته باشید، اثر مقاومت هوا بر روی آن کمتر است و دود بر روی آن جسم سر می خورد.
هدف
هدف از پژوهش حاضر آشنایی با نیروی اصطکاک و فراهم ساختن امکانات تجربی در داخل ازمایشگاه به منظور ایجاد هوا و برخورد آن با و شبیه سازی با شرایط واقعی است.

روش
جهت تولید باد به یک عدد فن دمنده نیاز است. که جهت تولید باد با سرعت بالا از فن حلزونی استفاده شده است و هوای خارج شده از فن به یک کانال قابل رویت هدایت می گردد. و در مسیر حرکت یک باری که از دود به آن اضافه می گردد. جهت تولید دود و انتقال آن به اتاقک از یک عدد دودساز که در پرورش زنبور عسل کاربرد دارد استفاده شده است. که دود با استفاده از لوله توسط لوله فلزی از پایین به اتاقک تست هدایت می گردد. خروجی کانال با عنایت به وجود دود توسط یک عدد لوله خرطومی می تواند به خارج از اتاق هدایت شود. کل مجموعه بر روی یک عدد شاسی از جنس پلی اتیلن سوار شده با قرار دادن مدل و روشن نمودن فن و تولید دود تاثیر اصطکاک هوا بر مدل 1 می توان بررسی نمود. که هرچه جسم دارای شکل مناسب باشدکه هوا بر روی آن سر بخورد اصطکاک هوا کمتر خواهد بود.
 
مهارت های کسب شده
1.آشنایی با شیوه انجام کار گروهی
2.آشنایی با شیوه های جستجو در اینترنت
3.آشنایی با شیوه انجام پژوهش و نوشتن مقاله
4.آشنایی با نحوه ارائه گزارش عملکرد
5.آشنایی با روش ایده یابی (توفان مغزی)
6.آشنایی با مهارت کاربرد ابزار و وسایل مورد نیاز
7. آشنایی با پروپوزال نویسی
8.آشنایی با نحوه جستجوی اطلاعات و پیدا کردن منابع مرتبط به پروژه، نمونه ها و سیستم های مشابه و موجود
9.آشنایی با مفاهیم اولیه معماری و تعریف آن
10.آشنایی با تونل و کارکردهای تونل بادی
11. آشنایی با مفاهیم آلودگی هوا

 دانش آموزان در پژوهش حاضر در پی طراحی چه چیزی بودند؟ تونل باد
1.تونل باد
2.جاده
3.سد
4.پل

مطالب مرتبط:
نیروی اصطکاک
انتقال همرفتی گرما
پلاسما در میدان مغناطیسی

تهیه کننده: مهدی رحمانی - تنظیم کننده: محبوبه همت