ساخت موتور حرارتی با چرخ دوچرخه
ساخت موتور حرارتی با چرخ دوچرخه
می دانیم: روش های گوناگونی برای تبدیل انرژی حرارتی به کار وجود دارد.
به موتور هایی که این نوع انرژی را به کار تبدیل می کنند، موتورهای حرارتی گفته می شود. در اینجا به معرفی چگونگی ساخت موتوری بسیار جالب پرداخته که با آن می توانید دوستانتان را شگفت زده نمایید.
ساخت این موتور کار چندان مشکلی نیست، شاید دشوار ترین مرحله آن یافتن یک چرخ دوچرخه می باشد! برای تبدیل حرارت به کار، بعد از فراهم نمودن وسایل زیر، با ما همراه شوید تا گام به گام پیش رفته و موتورمان را بسازیم.
وسایل مورد نیاز :
یک عدد چرخ دوچرخه (بدون تیوپ و لاستیک)
قیچی آهن بُر (یا هر وسیله دیگری که بتوانید به کمک آن پره های چرخ را ببُرید)
انبر دست
کش لاستیکی پهن و محکم به طول حدودا 6 متر ( یا در حدود 30 عدد 20 سانتی متری)
چراغ دستی با مطالعه (در اینجا حرارت لامپ مورد نیاز ما است پس هر نوع لامپی که تولید حرارت نماید مناسب است.)
با آماده نمودن این وسایل می توان کار ساخت موتور را شروع نمود.
اولین قدم بریدن پره های دوچرخه است.
برای انجام این کار می بایست طول هر پره را اندازه گرفته و حدود 4 سانتی متر از ابتدای پره (نزدیک لبه چرخ) و 4 سانتی متر از انتهای آن (نزدیک مرکز چرخ) را با ماژیک علامت بزنید. این کار را برای تمامی پره های چرخ تکرار کنید تا 4 سانتی متر از بیرون و درون چرخ، دورتادور علامت گذاری شود.
بعد از انجام علامت گذاری، با استفاده از قیچی آهن براز محل علامت ها شروع به بردن یکی یکی پره ها نمایید. این مرحله به کمی زور بازو و احتیاط نیاز دارد، پس مواظب باشید!
بعد از آن که پره بریده شد با استفاده از انبردست میله باقی مانده از پره را خم کنید، طوری که شبیه به یک قلاب شود. این قلاب ها قرار است کش های لاستیکی را نگاه دارند. دقت کنید که شکل تمامی قلاب ها تا جای ممکن یکسان باشد.
به این ترتیب شما پره ی آلومینیومی چرخ را با پره ای کشی جایگزین نموده اید. در حین انجام این کار مواظب باشید که کش از دستتان در نرود و به شما آسیب نرساند.
بهتر است در هر مرحله یک پره را بریده، کش را جایگزین کرده و سپس به سراغ بریدن پره بعد بروید. دلیل این امر این است که کش باید در دو قلاب متناظر به درستی قرار بگیرد تا تعادل چرخ حفظ شود. این روش از گیج شدنتان جلوگیری می کند و شما می توانید به راحتی کش ها را در جای هر پره قرار دهید.
این مراحل را برای تمامی پره ها یکی یکی تکرار نمایید تا چرخ شما به شکل زیر شود.
اکنون این چرخ آماده است تا جهت ساخت موتور حرارتی به کار برده شود. میاه ای را از محور چرخ عبور دهید، طوری که چرخ بتواند حول آن به راحتی بچرخد. سپس میله را در جایی طبق شکل زیر قرار دهید که مجموعه میله و چرخ در تعادل کامل باشند.
توجه داشته باشید که این مجموعه باید به گونه ای باشد که هنگامی که چرخ آزادانه می چرخد، میله کاملا در جای خود ثابت باشد.
برای شروع کار موتور، لامپ را در فاصله 10 سانتی متری از مرکز چرخ قرار دهید و روشن نمایید. فاصله دقیق بستگی به نوع لامپ و میزان حرارت آن دارد.
چند دقیقه بعد از روشن شدن لامپ، زمانی که به اندازه کافی گرم شد و تولید حرارت نمود پدیده بسیار جالبی را خواهید دید.
چرخ به تدریج شروع به چرخیدن خواهد کرد!
اگر لامپ را به مرکز چرخ نزدیکتر کنید، مشاهده خواهید کرد که با افزایش حرارت، سرعت چرخش چرخ نیز بیشتر می شود.
بله! شما موفق به ساخت یک موتور حرارتی شدید!
اتفاق جالبی که این جا رخ می دهد مربوط به رفتار کش لاستیکی در برابر حرارت است. کش لاستیکی بر خلاف فلزات در اثر گرما جمع یا به عبارتی منقبض می شود.
این امر باعث می شود که میزان کشش آن ها تغییر کرده و به این ترتیب محور چرخ به یک سمت جابه جا شود. با این جابه جایی تعادل چرخ بر هم خورده و چرخ شروع به چرخش می نماید.
اگر کمی صبر کنید مشاهده خواهید کرد که جهت چرخش چرخ بعد از مدتی بر عکس می شود.
آیا می توانید دلیل این امر را توجیه کنید؟
بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان
تهیه : سارا قیصری
تنظیم : اعظم اژدری