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2015年4月30日 星期四

氣球火箭

前言
把汽球寶劍當作小型火箭,利用彈力之反作用力射出,以求射中目標,因為汽球旁氣流複雜加以汽球很輕,所以飛行極其不穩難以控制.如加簡易裝尾翼改良,可望大幅改良。
使用材料
雲彩紙、雙面膠、鉛筆氣球。
製作方法
  1. 將雲彩紙畫好尾翼等部分(如下圖)。並將斜線部分貼上雙面膠。依線條裁剪。(規格僅供參考,可依實際需要做適度調整)
  2. 將鉛筆氣球吹好。並將裁剪下來的尾翼等部分黏貼上即完成(如下圖)。
  3. 完成後即可發射,發射法可用一手持氣球火箭尾端,另一手輕拍底部即可發射。亦可利用氣球本身的彈力將氣球火箭彈出(如下圖)。
思考問題
  1. 試比較加上尾翼前後氣球飛行的差別。
  2. 將三片尾翼折一個小角度,飛行狀況有什麼不同?

茶包迷你熱氣球&注射針筒沸點與壓力示範

茶包迷你熱氣球
  最近一次澳大利亞的訪問使我相信?實驗來自於各式各樣的來源. David Bailey,來自於 the University of Western Syndey, 對我展示一個真實的牧牛實驗, "ethnic rocket".這個"ethnic"部分從一個我記不得的玩笑產生.然而這項活動是相當快樂的.拿一個可以流動穿過的茶包(我通常使用立頓但其他種類茶包也可以).記住最主要把茶包一起保留並且將茶包攤開..將茶搖出(假使你喜歡可以將它分開做)並且將手指伸入茶包打開的一端將茶包做成圓桶狀.把圓柱體直立放置在平板或者其他支撐物上並且在頂部點燃如圖所示.圓柱體會從頂部向下燃燒且當火焰到達底部時發光的灰燼飛起並向上升起就像熱氣球.它做了一個很愉悅的實驗說明空氣對流空氣的密度是溫度的函數等..茶包能夠作用良好的原因是它不包含添加物如同黏土使它堅固因此灰燼是非常的輕
.
注射針筒沸點與壓力示範
  R.E.Collins 教授對我展示了第二個實驗拿一個大的沒有針的注射針筒(大約50㏄但其他的也可以), 這種針筒可以從醫院獲得因為他們被用來從事藥物的目的從活嘴將針筒裝入最熱的水放一根手指壓住針孔並問:「當我拉柱塞時會發生什麼事?」大多數的人會回答:「沒事。」假如水夠熱將活塞從針孔拉出是相當的容易,導致水明顯的沸騰當活塞被拉出水蒸氣再一次凝結要算出不同溫度下來自於水蒸汽壓力所需要的力量是容易的例如:假如活塞面積是7c㎡大氣壓力是1.10×10 5 P,那使水沸騰所需要的力量是低於70N, 這是手很容易可以提供的.
  • 關於"THE ETHNIC ROCKET"的主要內容就是利用如同茶包袋如此輕的紙將它由上往下燃燒後空氣因受熱膨脹而密度變小故使燃燒後的紙袋灰燼能夠飛起其實在日常生活中偶而也可看到類似的例子如燒紙錢時因大量的熱使空氣膨脹密度變小紙錢灰燼也可飛起都是同樣類似的道理或者熱氣球的升空也有利用同樣的原因.
  • 關於"HYPODERMIC BOILING"的主要內容它的原理和空氣的熱脹冷縮沒有關係,它主要是利用密閉容器內體積變大則氣體壓力變小在此情況下水的沸點降低較易沸騰如此實驗裡我們使用溫度極高的熱水(尚未沸騰), 利用拉出針筒的活塞使針筒內的壓力低於大氣壓力故水不必達到100即可沸騰.

 教具器材: 

  立頓紅茶包其他種類茶包也可取代 ) 50 ml 針筒一支

實驗步驟:
  1. 將茶包小心解開, 茶葉倒出茶包撐開為圓柱狀將其豎立從頂端點燃觀察燃燒結果.
  2. 將針筒吸入最熱的水, 用手指將針孔壓緊而後用力拉出活塞觀察筒內熱水的情況. (小心不要被燙到).
參考資料:

  1. "The Ethnic Rocket",The Physics Teachers 35, 110(1997).【註:本動手做出自此篇文章】
  2. "The Folk Balloon" ,The Physics Teachers 33, 582(1995). 【註:文內為巴西嘉年會民俗活動動手做,類似本動手做,只是材料換成報紙】
  3. http://faraday.physics.uiowa.edu/heat/4B20.35.htm【此處有本動手做的示範實驗圖片與短片,如果一時找不到,可由 Google 搜尋網 "ethnic rocket" 關鍵字】

氣球直昇機

  1. 目的:利用氣球內氣體被噴出所產生的反作用力,在螺旋槳上產生力矩,使螺旋槳轉動,帶動氣球向上飛。
  2. 材料: 較厚的紙(月曆紙或廣告紙)、粗吸管一支、可彎曲的細吸管三支、塑膠管一段(可利用原子筆桿)、氣球、熱熔膠和雙面膠。
  3. 步驟:
    (A)螺旋槳翼部分:



    (B)螺旋槳部分:
    將一小段粗吸管對稱挖三個小孔,插入螺旋槳翼,翼面向下稍微傾斜,同為順時針方向。粗吸管的頂部和細吸管銜接處須密封。