„Tajemniczy żywioł” w Obserwatorium

Na dwóch kolejnych spotkaniach koła astronomicznego zajmowaliśmy się zestawem “Konstruktorzy Marzeń”, który wspólnie z Centrum Nauki Kopernik przygotowała firma Boeing. Zestaw ten jest przeznaczony do prowadzenia samodzielnych eksperymentów z dziedziny aerodynamiki.
Zawiera między innymi: suszarkę, kilka przyrządów mierniczych – anemometr, miernik uniwersalny, wagę, suwmiarkę, elementy konstrukcyjne niezbędne do przeprowadzania szeregu doświadczeń oraz segregator z materiałami pomocniczymi i dziennikiem doświadczeń.
Autorzy tego zestawu przygotowali opisy techniczne oraz instrukcje doświadczeń wraz z wstępem historyczno-teoretycznym do każdego z 5 różnych eksperymentów.

Pierwszym z doświadczeń wchodzących w skład zestawu jest jeden z najbardziej znanych eksperymentów fizycznych na świecie, czyli unoszenie się kulki w strumieniu powietrza z suszarki. „Tajemniczy żywioł”, bo tak nazywa się ten eksperyment, ma na celu zapoznanie uczniów z właściwościami powietrza poprzez przetestowanie unoszenia się różnych brył wycinanych ze styropianu. Nam jednak chodziło o coś innego, niż fakt zamknięcia kuli – bryły o najbardziej opływowym kształcie – w tunelu powietrznym uniemożliwiającym jej upadek. Zastanawialiśmy się nad wpływem temperatury powietrza wydmuchiwanego przez suszarkę na wysokość, na jakiej unosi się kulka.

Powszechnie wiadomo, że ciepłe powietrze unosi się do góry, jednak chcieliśmy sprawdzić, czy ma to znaczenie również w tym przypadku. Do eksperymentu podeszliśmy bardzo fachowo. Na statywie używając taśmy klejącej, profesjonalnie przytwierdziliśmy suszarkę, tak aby strumień powietrza był prostopadły do podłogi. Następnie bardzo profesjonalnie przerzuciliśmy taśmę mierniczą przez lampę sufitową i ustawiliśmy wszystko tak, aby miarka była równoległa do strumienia powietrza. Aby ograniczyć błąd paralaksy ustawiliśmy aparat prostopadle do miarki i wykonywaliśmy zdjęcia najpierw z zimnym, potem z ciepłym powietrzem. Pomiary powtórzyliśmy kilkukrotnie.

Następnie wyświetliliśmy zdjęcia na projektorze i (ekstremalnie profesjonalnie) tak zbliżaliśmy fotografie, aby szczyt kuli dotykał górnej granicy wyświetlanego obrazu i odczytywaliśmy wskazania miarki. Okazało się że średnia różnica w wysokości wynosi ok. 3,5 cm wyżej dla ciepłego powietrza.

Eksperyment ten pokazał, że nawet w przypadku tak małego ciała (średnica kulki to ok. 10 cm) zmiana temperatury, a co za tym idzie gęstość powietrza w strumieniu może mieć istotny wpływ na zachowanie się piłki.

 

Tekst: Bartosz Bizański, Maciej Żurowski

 

Bartek przygotowuje odpowiedni kształt ze styropianowego sześcianu

 

Albert i Maciek oczekują na wyniki pracy Bartka i rozpoczęcie eksperymentu

 

Pierwsze próby utrzymania styropianowych kul o różnych średnicach w strumieniu powietrza

 

Nadal testujemy kule różniące się średnicą oraz starannością wykonania

 

Kula w strumieniu gorącego powietrza – zdjęcie 1

 

Kula w strumieniu gorącego powietrza – zdjęcie 2

 

Kula w strumieniu zimnego powietrza – zdjęcie 1

 

Kula w strumieniu zimnego powietrza – zdjęcie 2

Dodaj komentarz