Propozycja doświadczenia na Konkurs ZZZ Imię i nazwisko ucznia 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
312/G/NYS/OPO_ZES_NR_8
Nazwa i adres szkoły
Gimnazjum nr 3 im. Żołnierzy Armii Krajowej
w Nysie
ul. T. Kościuszki 10 48-300 Nysa
Imię i nazwisko nauczyciela
Beata Krzan
Tytuł pokazu
Poduszkowiec.
Dział fizyki
Areodynamika.
•
•
•
•
Potrzebne materiały do doświadczeń
•
•
•
Koszt materiałów do doświadczeń
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
Nazwa / tytuł
1. Model poduszkowca.
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.
•
•
•
•
•
•
•
•
3.
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.
Zdjęcia, rysunki do opisu wykonania doświadczeń (nie więcej niż 6 szt. o zmniejszonej
rozdzielczości):
Materiały potrzebne do doświadczenia:
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
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
1. Śmigła
na nowo uzupełniały ubytek powietrza. Dzięki temu
2. Powietrze
wysokość poduszki powietrznej pozostaje stała.
3. Wentylator
4. Elastyczny fartuch
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:
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
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
http://pl.wikipedia.org/wiki/Poduszkowiec
http://www.arvindguptatoys.com/toys.html
http://www.chinfo.navy.mil/
Ilustrowana encyklopedia dla wszystkich – Maszyny , W. Surowiak, T. Dobrzański, WNT, W-wa 1973
7. Potwierdzenie nauczyciela
Potwierdzam, że praca jest autentyczna i samodzielnie wykonana przez zespół uczniów.
Imię i nazwisko nauczyciela. Beata Krzan.