بالون ها چقدر بالا می روند؟ - جلسه هفتم
اهداف:
بررسی تئوری پرواز بالون
تطابق یافته های تجربی با اطلاعات تئوری
فیزیک بالا رفتن بالون ها
هنگامی که بالونی بزرگ را در آسمان می بینیم که به چه نرمی و راحتی بالا می رود، سئوالی که ممکن است ذهن را به خود مشغول کند این است که چرا و چگونه حرارت موجب بالا رفتن بالون می شود؟ و در نهایت این که تا کجا ؟ تا کجا می توان یک بالون را بالا برد؟
آیا می توان با یک بالون با فرض اینکه سوخت کافی داشته باشیم از زمین خارج شد؟ پاسخ این سئوال موضوع بحث این جلسه ما است.
چه نیرویی بالون را به هوا می برد؟
بد نیست کمی در زمان به عقب برگردیم. به بیش از 2200 سال پیش، کشور یونان، حمام مرکزی شهر، بخش خزینه! با این آدرس چاره ای جز مواجه شدن با بزرگ ترین ریاضی دان باستان، آقای ارشمیدوس خودمون نداریم!
ببینیم ارشمیدوس آن روز چه چیزی را کشف کرده بود که با آن هیجان، از حمام بیرون جست و نام خودش را در تاریخ ثبت کرد!
همه ی ما شناور ماندن روی آب را تجربه کرده ایم، احساس سبک شدنی که در آب داریم، چیزی است که با آن آشنا ایم. می دانیم که هنگامی که کشتی با آن عظمت هم در آب هست، به علت همین حس سبکی است که در آب شناور می شود. واقعاً عامل این احساس چیست؟
آزمایش
وسایل لازم:
- دوربین جهت عکس برداری از مراحل آزمایش
- ظرف نسبتاً بزرگ پر از آب
- بطری کوچک نوشابه در بسته و خالی(300 میلی لیتر) و بطری بزرگ ( 1 لیتری)
- سینی بزرگ
- استوانه مدرج یا هر ظرف مدرج جهت اندازه گیری حجم مایعات
ظرف بزرگ پر از آب را درون سینی قرار داده و آن را به گونه ای پر کنیم که آب دقیقاً تا لبه آن آمده باشد. در بطری نوشابه را محکم بسته و آن را به آرامی و بطور کامل در آب فرو برید. هنگام فرو بردن بطری چه مشاهده می کنید؟ آیا فرو بردن بطری به طور کامل درون آب آسان است؟
آن چه مشاهده می شود مقداری آب از ظرف سرریز شده و درون سینی می ریزد. علت آن هم معلوم است، چون بطری حجم دارد و در آب فضا اشغال می کند، بنابراین به میزان حجم بطری آب باید از ظرف خارج شود. میزان آب خالی شده را با احتیاط درون ظرف مدرج ریخته، اگر ظرف مدرج در اختیار ندارید آب درون سینی را به طور کامل درون همان بطری نوشابه بریزید ( مسلماً انتظار داریم میزان این آب 300 میلی لیتر، یعنی برابر با حجم بطری باشد).
این بار آزمایش را با بطری بزرگ تکرار کنید. در کدام حالت فرو بردن بطری مشکل تر بود؟ میزان آب سرریز شده چطور؟ در کدام حالت بیشتر بود؟ با کمی دقت متوجه می شویم که ارتباطی میان میزان آب سرریز شده و نیرویی که آب به بطری ها اعمال می کند وجود دارد. به عبارت علمی تر، هرچه حجم آب سرریز شده بیشتر باشد نیرویی که می خواهد بطری را شناور سازد قوی تر می شود.
تکلیف 1: مشاهدات خود از آزمایش فوق، به صورت یک گزارش تصویری در آورید.
تکلیف 2: بار دیگر درون بطری را پر از خاک یا شن کرده و آزمایش را مجدد انجام دهید، مشاهدات خود را ثبت کنید.
منابع مطالعه: برای اطلاع بیشتر فایل زیر را مطالعه نمایید.
مطالب مرتبط:
بالون ها چقدر بالا می روند؟ - جلسه اول
بالون ها چقدر بالا می روند؟ - جلسه دوم
بالون ها چقدر بالا می روند؟ - جلسه سوم
بالون ها چقدر بالا می روند؟ - جلسه چهارم
بالون ها چقدر بالا می روند؟ - جلسه پنجم
بالون ها چقدر بالا می روند؟ - جلسه ششم
بالون ها چقدر بالا می روند؟ - جلسه هشتم
بالون ها چقدر بالا می روند؟ - جلسه نهم
