Propozycja doświadczenia na Konkurs ZZZ

Transkrypt

1 1 Propozycja doświadczenia na Konkurs ZZZ Imię i nazwisko ucznia 1 Arkadiusz Dereń Imię i nazwisko ucznia 2 Tomasz Szybko Numer grupy / numer zespołu Nazwa i adres szkoły Imię i nazwisko nauczyciela 312/G/NYS/OPO_ZES_NR_8 Gimnazjum nr 3 im. Żołnierzy Armii Krajowej w Nysie ul. T. Kościuszki Nysa Beata Krzan Tytuł pokazu Poduszkowiec. Dział fizyki Potrzebne materiały do doświadczeń Koszt materiałów do doświadczeń Areodynamika. stara płyta CD balonik plastikowa rurka do napojów korek od dezodorantu, plastikowe opakowanie ze świeczki-pogrzewacza plastelina gumka recepturka dwa gwoździe (cieńszy i grubszy), kombinerki, palnik, zapałki, nożyczki balonik = 1 zł pozostałe materiały znalezione w domu Wykorzystane eksperymenty nie więcej niż trzy połączone tematycznie 1. Model poduszkowca. Nazwa / tytuł

2 2 1. Cele przeprowadzenia doświadczeń: Zaprezentowanie wykorzystania siły parcia ciśnienia powietrza w celu napędu pojazdu. Poznanie praktycznych możliwości wykorzystania poduszki powietrznej, poznanie zasady działania poduszkowca. 2. Opis wykonania doświadczeń: Wykonaj rozgrzanym gwoździem w korku od dezodorantu otwór wielkości średnicy rurki do napojów. Włóż do otworu rurkę do napojów i uszczelnij ją od środka plasteliną. Plastikowe opakowanie ze świeczki-pogrzewacza ma w środku niewielki otwór (mniejszy niż otwór w płycie CD), umocuj go za pomocą plasteliny (lub kleju) w środku płyty. Włóż do środka opakowania ze świeczki korek od dezodorantu z rurką i umocuj szczelnie plasteliną. Włóż rurkę do balonika i całość ściśnij gumką (przywiąż balonik za pomocą przeciętej gumki recepturki do rurki, ale tak by jej nie zgnieść) Nadmuchaj poduszkowiec przez otwór od spodu i postaw na gładkiej powierzchni (np. na szkolnej ławce) Obserwuj jego ruch. Wynik obserwacji: Poduszkowiec zaczyna unosić się nad podłożem, bardzo łatwo jest go przesunąć, nawet gdy jest obciążony jakimś przedmiotem. 3. Zdjęcia, rysunki do opisu wykonania doświadczeń (nie więcej niż 6 szt. o zmniejszonej rozdzielczości): Materiały potrzebne do doświadczenia:

3 3 Wykonany model poduszkowca: 4. Wyjaśnienie teoretyczne: W napełnionym powietrzem baloniku jest wyższe ciśnienie niż na zewnątrz. Wylatujące powietrze z balonika wytwarza pod płytą CD również obszar o podwyższonym ciśnieniu, tzw. poduszkę powietrzną, która poprzez siłę parcia na spód płyty powoduje uniesienie całego poduszkowca. Jednak wysokość na jaką się uniesie urządzenie jest niewielka, ponieważ siła parcia szybko maleje wraz ze wzrostem odległości od podłoża. To sprawia, że nasz poduszkowiec najlepiej działa na płaskiej, równej powierzchni. Poduszkowiec to pojazd poruszający się ponad powierzchnią lądu lub wody na wysokości kilkunastu centymetrów, dzięki poduszce powietrznej, wytwarzanej pod jego kadłubem przez pokładowe wentylatory. Porusza się dzięki zespołom śmigieł i może rozwinąć prędkość do 200 km/h. (pierwszy udany poduszkowiec skonstruował w 1959 angielski inżynier Ch. Cockerell). Poduszka powietrzna powstaje, gdy wentylator zasysa powietrze z otoczenia i wtłacza je pod spód pojazdu z ciśnieniem większym od atmosferycznego. Powietrze sprężane jest wewnątrz komory powstałej pomiędzy dnem maszyny, gruntem i elastycznym fartuchem. Poruszające się po nierównym terenie lub otwartym morzu poduszkowce są zaopatrzone na obwodzie w fartuch, który zmniejsza w znacznym stopniu straty powietrza, zwłaszcza nad wodą, gdy wykonany z metalu fartuch (fartuchy do pojazdów naziemnych są zwykłe wykonywane z tworzyw sztucznych) może być zanurzony w wodzie. Stosowanie fartuchów umożliwia zwiększenie grubości poduszki, która może dzięki temu wynosić od 10 cm do 1m. Na płaskim i gładkim podłożu grubość poduszki może wynosić ułamek mm. Poduszkowce nie latają!. Gdy komora wypełni się powietrzem i poduszkowiec uniesie się na odpowiednią wysokość, nadmiar powietrza wydostaje się na zewnątrz.

4 4 W celu wytworzenia poduszki i utrzymania jej (przez uzupełnianie strat powietrza wychodzącego z pod pojazdu) stosuje się wentylatory lub dmuchawy. W niewielkich pojazdach ruch powietrza w dół może być wywoływany przez wirnik nośny o osi pianowej, podobnie jak w śmigłowcu. Powietrze może być wprowadzone na obwodzie poduszki, w kierunku skośnym, ku dołowi i środkowi poduszki; powstająca w ten sposób kurtyna powietrza zmniejsza straty powietrza w poduszce. Wentylatory muszą mieć wystarczającą wydajność, aby wciąż na nowo uzupełniały ubytek powietrza. Dzięki temu wysokość poduszki powietrznej pozostaje stała. Przemieszczanie się poduszkowca odbywa się najczęściej przy pomocy silników napędzających śmigła. Sterowanie odbywa się za pomocą sterów typu lotniczego, lub odchylanych śmigieł. Zalety poduszkowców: możliwość poruszania się po powierzchniach wszelkich rodzajów możliwość pokonywania niewielkich przeszkód terenowych bez konieczności ich omijania brak konieczności korzystania z utwardzonych dróg możliwość postoju na każdej z powierzchni, nawet przy wyłączonych wentylatorach duża prędkość w porównaniu z okrętami Wady: wrażliwość fartucha na uszkodzenia (szybkie zużycie) mała zwrotność (duży "poślizg") trudności w pokonywaniu pochyłości spory pobór mocy (szczególnie podczas wznoszenia) wzniecanie chmury kurzu i pyłu lub drobin wody w przypadku zastosowań militarnych: duże echo radarowe 5. Zastosowanie praktyczne prezentowanego zjawiska: 1. Śmigła 2. Powietrze 3. Wentylator 4. Elastyczny fartuch Poduszki powietrzne, zasilane powietrzem pod dużym ciśnieniem, stosuje się m.in. w poduszkowcach i w kolejach poduszkowych. Zapobiegają one stukaniu się spodu pojazdu z podłożem, tzn. powierzchnią lądu lub wody. Poduszki powietrzne stosuje się także do ręcznego przesuwania dużych ciężarów, np. przyrządów do tłoczenia z blachy części nadwozi samochodowych. Poduszkowiec to pojazd, który może przemieszczać się nad płaskim obszarem - wodą, stałym lądem, ale także nad terenem grząskim lub bagiennym i lodem. Maszyna może również pokonywać niewielkie nierówności terenu, jednak wysokość przeszkód nie może być zbyt duża. Dużą trudność stanowią wszelkie pochyłości, nawet niewielkie, które poduszkowiec musi pokonywać siłą rozpędu. Tak samo jest w przypadku rozpadlin. Parametry "jezdne" są uzależnione od konstrukcji poduszkowca - wysokości poduszki, konstrukcji fartucha i wydajności wentylatorów. Prędkości dochodzą do kilkudziesięciu węzłów. Zastosowania poduszkowców: desant wojsk patrolowanie bagien i grzęzawisk ratownictwo w trudno dostępnych miejscach atrakcyjna forma turystyki krajoznawczej wyścigi poduszkowców Odmianą poduszkowca jest poduszkowiec bocznościenny (bocznościan), który ma sztywne burty, pomiędzy które wtłaczane jest powietrze, uchodzące pod elastycznymi fartuchami z przodu i tyłu

5 5 pojazdu. Ponieważ poduszkowiec tego typu nie unosi się nad podłożem, może być jedynie stosowany na wodzie, lecz jego zaletą w stosunku do statków jest zmniejszenie oporów ruchu, a tym samym zwiększenie prędkości. 6. Literatura, źródła dodatkowej informacji na temat prezentowanych zjawisk, zagadnień Ilustrowana encyklopedia dla wszystkich Maszyny, W. Surowiak, T. Dobrzański, WNT, W-wa Potwierdzenie nauczyciela Potwierdzam, że praca jest autentyczna i samodzielnie wykonana przez zespół uczniów. Imię i nazwisko nauczyciela. Beata Krzan.