مجله آکادمی باغ کتاب

آزمایش ماشین بادکنکی

هدف از این آزمایش: بررسی قانون سوم نیوتن با ساخت وسیله نقلیه ای که با نیروی هوا کار می کند.
آنچه نیاز دارید: 
یک عدد پاکت شیر 
یک عدد بادکنک
دو عدد نی 
چهار عدد قرقره
چهار عدد سوزن ته گرد
قیچی
خط کش 
خودکار
توجه: لطفا والدین یا بزرگترها کودکان خردسال را در این آزمایش همراهی کنند.


چگونگی انجام و مشاهده آزمایش
1.    پاکت شیر را بشویید و قسمت بالای آن را ببرید. پاکت شیر بدنه ماشین شما خواهد بود.


2.    پاکت را از قسمت وسط و به صورت طولی ببرید. 
3.    در یکی از دیواره های کوچکتر پاکت سوراخ کوچکی ایجاد کنید. این سوراخ باید به اندازه قطر گردن بادکنک باشد. اول با یک سوراخ کوچک شروع کنید. اندازه باید دقیق باشد، اگر سوراخ بیش از حد کوچک یا بزرگ باشد جریان هوا نیروی کافی برای حرکت ماشین تولید نخواهد کرد. 


4.     بادکنک را از قسمت انتهایی آن از سوراخ رد کنید و بگذارید بدنه بادکنک در میان پاکت شیر بماند. اگر می بینید قسمت گردن بادکنک فشرده می شود سوراخ را بزرگتر کنید. این کار را آنقدر تکرار کنید تا اندازه آن مناسب شود و تنگ نباشد. یعنی طوری باشد که جریان هوا محدود نشود. 


5.    نقاطی را که قرار است برای قرار دادن محورهای چرخ ماشین سوراخ کنید روی دیواره های کناری پاکت شیر علامت بگذارید. از خط کش استفاده کنید تا مطمئن شوید سوراخ هایی که روی دیواره ها مقابل هم قرار می گیرند برابر و مطابق هم هستند. برای اندازه گیری از قرقره ها استفاده کنید و این بار مطمئن شوید که سوراخ های محورها در ارتفاعی قرار دارند که به چرخ های قرقره ای اجازه می دهند تا با سطحی که قرار است روی آن حرکت کنند تماس داشته باشند و بدنه ماشین را بالاتر از آن سطح نگه دارند. 


6.    سوراخ های مخصوص محورها را ببرید و نی ها را از میان آن ها رد کنید.


7.    نی ها را با لغزاندن وارد قرقره ها کنید و سوزن های ته گرد را درون نی ها فرو کنید تا قرقره ها را در همان قسمت نگه دارند. جای سوزن ها را طوری تنظیم کنید که چرخ ها به راحتی بچرخند. 


8.    در آخر، بادکنک را باد کنید اما آن را گره نزنید؛ بعد آن را رها کنید و بگذارید ماشین حرکت کند.


چه اتفاقی در این آزمایش می افتد؟
این فعالیت به شما اجازه می دهد تا طیفی از موضوعات علمی مانند قانون سوم نیوتن، ماشین های ساده و اصطکاک را بررسی و امتحان کنید. طبق قانون سوم نیوتن برای هر عملی عکس العملی برابر اما در خلاف جهت آن وجود دارد. اگر بادکنکی پر از هوا را رها کنید چه می شود؟ در همان حال که هوا از بادکنک خارج می شود، بادکنک به طور تصادفی به این طرف و آن طرف پرواز می کند و همانطور که منقبض می شود هوا را با فشار از سوراخ بادکنک به بیرون می فرستد. چون هوا دارای جرم است، پس از مولکول تشکیل شده است. مولکول های هوایی که با فشار به بیرون از بادکنک فرستاده می شوند به مولکول های هوای موجود در فضای اطراف بادکنک فشار وارد می کنند و نیروی عکس العملی را ایجاد می کنند که نیروی رانش نامیده می شود. این نیرو بر روی بادکنک تأثیر می گذارد. نیروی رانش با نیرویی برایر اما در خلاف جهت هوایی که با فشار از بادکنک خارج می شود بر روی آن عمل می کند. در این آزمایش، به دلیل آنکه بادکنک به ماشین وصل شده است، بادکنک در داخل آن می ماند اما نیروی رانش موجب می شود که ماشین حرکت کند.  
فکر می کنید بدون وجود قرقره ها در ماشین کاغذی، این ماشین حرکت خواهد کرد؟ شاید ماشین حرکت کند اما نه به اندازه زمانی که قرقره ها هستند. دلیلش این است که قسمت بیشتری از سطح زیرین ماشین با سطحی که بر روی آن حرکت می کند تماس خواهد داشت. افزایش مقدار تماس، اصطکاک زیادی را به وجود می آورد، یعنی نیرویی که در اثر ساییده شدن یا مالش دو سطح بر روی یکدیگر ایجاد می  شود. ما با اضافه کردن قرقره ها به ماشین، مقدار اصطکاک را کاهش می دهیم. به این دلیل که در این حالت فقط قرقره ها که نقش چرخ های ماشین را دارند، با سطح تماس پیدا می کنند. موضوع دیگر این است که آنها بجای ساییده شدن، می چرخند. چرخ و محور یکی از انواع شش گانه ماشین های ساده است. این ماشین ها ابزاری هستند که به ما امکان می دهند تا با استفاده از نیروی کمتر، بجای نیروی بیشتری که بدون ماشین های ساده نیاز خواهیم داشت، مقدار مشخصی کار انجام دهیم (مانند استفاده از هوا که ماشین را تا فاصله معینی با فشار به جلو می راند). ما همیشه می توانیم نمونه هایی از ماشین های ساده را در اطراف خود پیدا کنیم. دستگیره در و چرخ دنده های ساعت نمونه هایی از ماشین های ساده هستند که هر روز به ما کمک می کنند. آیا مثال های دیگری به فکرتان می رسد؟
منبع: teacherstryscience
https://www.teacherstryscience.org/kidsexperiments/balloon-car
ترجمه: آکادمی کودک باغ کتاب تهران

علم جویان عزیز آکادمی باغ کتاب آیا به نظر شما می توان این ماشین را با وسایل دیگر و به شکل های مختلف ساخت؟ اگر این ماشین بر روی سطوح متفاوت حرکت کند سرعت و مسافت طی شده آن چه تغییری خواهد کرد؟ آیا این ماشین می تواند چیزی را هم حمل کند؟ لطفا در صورت انجام آزمایش تجربه ها، نظرات، نتایج و خلاقیت های خود را برای ما ارسال کنید. 


 

نظرات کاربران

در حال حاضر هیچ نظری ثبت نشده است. شما می توانید اولین نفری باشید که نظر می دهید.