ماشین بادکنکی

هدف

بررسی قانون سوم نیوتن برای حرکت یک ماشین بادکنکی

اطلاعات مورد نیاز

قانون سوم نیوتن ( یا قانون کنش و واکنش): اگر جسم آ به جسم ب نیرویی اعمال کند، جسم ب نیز همزمان نیرویی برابر و در خلاف جهت به جسم آ وارد می کند. به زبان دیگر می توان گفت که هر نیروی عمل، نیروی عکس العملی دارد.

مواد مورد نیاز

•  یک تکه مقوا برای درست کردن بدنه ماشین (می توانید از پاکت های شیر استفاده نمایید.)
•  4 عدد گیره (برای نگه داشتن محور چرخ ها)
•  نوار چسب
•  نی
•  قیچی
•  ماژیک
• پرگار
•  بادکنک در سایزهای مختلف
•  خط کش

زمان مورد نیاز

تقریبا یک ساعت برای ساخت ماشین و  انجام آزمایش لازم است.

مراحل انجام آزمایش

1-     با استفاده از خط کش و ماژیک یک مستطیل به ابعاد 7.5 در 18 سانتی متر رسم کنید. و با پرگار 4 عدد دایره به قطر 7.5 سانتی متر رسم کنید.

2-     به کمک قیچی اشکالی که رسم کرده اید را از روی مقوا ببرید.

3-     بادکنک را بکشید و چند بار آن را با هوا پر کرده و خالی کنید تا راحت بتواند با هوا پر و خالی شود.

4-     نی را درون دهانه بادکنک فرو کنید. و با نوار چسب اطمینان حاصل کنید که کاملا دهانه بادکنک به نی چسبیده و نشتی هوا وجود ندارد و وقتی که می خواهید درون بادکنک بدمید به راحتی بادکنک پر می شود.

5-     نی را به طور دقیق، وسط عرض مستطیل قرار دهید و آن را در طول مستطیل بچسبانید. (شکل بالا را مشاهده کنید، نی در طول مستطیل درون بدنه ماشین کاغذی قرار گرفته است. )

6-      برای اتصال چرخ ها به ماشین از گیره های کاغذ استفاده کنید،  گیره ها را در مرکز دایره هایی که بریده اید، فرو کنید و اطمینان حاصل کنید که دایره هایی که به عنوان چرخ از آن ها می خواهید استفاده کنید، به راحتی بچرخند (شما در این جا می توانید از محورو چرخ های سبک ماشین های اسباب بازی دانش آموزان خود استفاده کنید) 

7-     با فوت کردن درنی بادکنک وصل شده به بدنه ماشین را پر کنید دهانه نی را بگیرید تا بادی از بادکنک خارج نشود، سپس ماشین را روی سطح صاف و بی مانعی قراردهید، بعد  دست خود را از دهانه بادکنک بردارید، ویژژژژژژژژژژژژژژ

ماشین بادکنکی ای که شما ساخته اید شروع به حرکت می کند.

تذکر

اگر ماشین حرکت نکرد از حرکت راحت چرخ ها اطمینان حاصل کنید، از اتصال بی اصطکاک چرخ ها با بدنه ماشین، از اتصال درست چرخ ها هم اطمینان پیدا کنید شاید لازم باشد که برای ساخت بدنه از مقوای سنگین تری استفاده کنید و یا از چند لایه مقوا!!!

حتی شما می توانید از چرخ و محورهای ماشین های اسباب بازی دور ریختنی تان استفاده کنید تا راحت تر قانون سوم نیوتن را بررسی کنید.

برای بسط و گسترش این آزمایش، شما می توانید ابعاد و اندازه های ماشین و بادکنک را تغییر دهید و نتایج را مشاهده و بررسی نمایید.

دانش آموزانتان را تشویق کنید تا خلاقیت بیشتری درساخت ماشین و نصب نی و بادکنک به خرج دهند، شاید آن ها با وسایل دور ریختنی بتوانند این آزمایش را به راحتی انجام دهند.

مشاهدات

پس از انجام این آزمایش، دانش آموزان به راحتی می توانند قانون سوم نیوتن را درک کنند و علت حرکت این ماشین بادکنکی را حدس بزنند.

سعی کنید توجه دانش آموزان را به اندازه بادکنک در طول مسیر جلب کنید، این که با کاهش اندازه و حجم بادکنک سرعت ماشین در طول مسیر حرکت کم و زیاد می شود!!! آن ها در این آزمایش، درستی قانون سوم نیوتن را مشاهده می کنند.

پس از انجام آزمایش سعی کنید این سوال را برای دانش آموزان مطرح کنید که نیروی پیشران ماشین بادکنکی چیست و بعد از آن نیروی عکس العمل کدام است.

نتیجه گیری

وقتی باد داخل بادکنک از نی خارج می شود، خودرو خلاف راستای خروج هوا شروع به حرکت می کند، این نشان می دهد که هر نیروی کنشی، واکنشی دارد. در این پروژه، فشار ناشی از هوای خارج شده ازبادکنک، نیرویی به ماشین وارد می کند، این در حالی است که نیروی محرکه ماشین در خلاف جهت این نیرو است.

پژوهش های دانش آموزی سایت تبیان - تهیه: نسیم گنجی منش