Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Natur

Sådan laver du en orkan til et videnskabsprojekt

Simulering af orkanens hvirvel i en 2-liters flaske er et ligetil og simpelt hjemme-eller klasseværelseseksperiment. Med lidt tape, nogle hårde plastikrør og andre billige materialer kan du bygge et sjovt og genanvendeligt videnskabsprojekt, der illustrerer de naturlige love bag hvirvler, de fysiske fænomener, der karakteriserer orkaner og tornadoer.

Dannelsen af ​​en hvirvel i en flaske resulterer, når centripetale og centrifugalkræfter påføres et system med varierende tætheder, i dette tilfælde forskellen i tæthed mellem luft og vand. I naturen dannes hvirvler, når et vådt vejrsystem kolliderer med tør luft. I begge systemer bevirker forskellen i densitet hvirveldannelsen.

Skyl flaskerne ud og fjern så meget af de udvendige etiketter som muligt. Blødgør flaskerne i varmt vand hjælper dig med at fjerne etiketterne mere fuldstændigt.

Fyld en flaske med 750 ml koldt vand. Vandet skal fylde omkring tre fjerdedele af flasken; mere vand vil gøre det sværere at skabe hvirveldyret, mens mindre vand vil forkorte varigheden.

Vend den anden flaske på hovedet og læg den oven på den fyldte flaske. Ved hjælp af en stærk lim, fastgør de to flaskeåbninger sammen for at skabe en vandtæt forsegling. Lad limet indstilles.

Sæt kanalbåndet på størrelse og anvend det liberalt omkring forbindelsesleddet for at afslutte forseglingen.

Opret virvelkanten ved at flippe flaskerne over og dreje toppen (vand -fyldt) flaske hurtigt i uret eller mod uret. Denne handling skaber centripetal kraft, rettet mod midten af ​​flasken, som skubber vandet og luften udad. Fordi luften er mindre tæt end vand, bliver luften presset ind i midten, hvilket forårsager hvirveldyret at danne. Centrifugalkraft, der undertiden omtales som inertialkraft i newtonsk mekanik, får luften i midten til at skubbe mod vandet på ydersiden. Jo længere vortexen er, desto større bliver denne kraft, hvorfor vandet strømmer hurtigere i bunden af ​​flasken end i toppen.

Det er vigtigt at bemærke, at begge flasker indeholder stof: flasken på bunden er fyldt med luft, som naturligvis vil forskyde det mere tætte vand øverst. Hvis du ikke spinder den øverste flaske, konkurrerer vand og luft begge klodset om at forskyde hinanden (danner bobler). Spinning den øverste flaske skaber en bedre vej for luftstrøm, hvilket resulterer i hvirveldannelse og hurtigere vanddræning.

TL; DR (for lang tid, ikke læst)

Forbedring af forbindelsen mellem flasker vil øge eksperimentets levetid og gøre det nemmere for børn at bruge. En simpel måde at gøre det på er at købe en kort længde af PVC-rør fra en lokal hardwarebutik. PVC rørledninger er billige og holdbare og kan, afhængigt af diameteren, placeres enten indenfor eller uden for flaskeåbningerne.

Forbedring af den virale effekt af hvirvelstrømmen gør det mere interessant og informativt. Dette kan opnås ved at skære små stykker af flaskeetiketten og tilsætte dem til vandet i trin 2. Når vandet tømmes, vil glidene bevæge sig hurtigere nær vortexens bund, hvilket illustrerer centrifugalkraften. Farvet lampeolie eller en farvet væske, der er mindre tæt end vand, kan også tilføjes i trin 2 for at skabe en farvet hvirvel. Dette vil gøre vortex mere visuelt udtalt og kan også bedre illustrere begreberne forbundet med densitet.