Dacă sufli mai tare, va merge mai departe?

Experimentați cu tuburi de carton de diferite lungimi pentru a vedea cât de departe puteți arunca o marshmallow.

Instrumente și materiale

puff

  • Un dosar de fișiere (sau alt tip de hârtie rigidă sau carton ușor)
  • Foarfece
  • Bandă de mascare sau bandă transparentă
  • Una sau mai multe marshmallows
  • Câteva linguri de făină

Asamblare

  1. Tăiați un dreptunghi din folderul de fișiere, măsurând aproximativ 11,5 x 7,5 inci (29,5 x 19 centimetri).
  2. Așezați una dintre marginile lungi ale folderului de fișiere în interiorul celuilalt și strângeți-o pentru a forma un tub care se potrivește în jurul circumferinței unei marshmallow. Tubul ar trebui să fie strâns în jurul marshmallow, dar nu atât de strâns încât marshmallow să nu se poată mișca. Poate fi mai ușor să faceți tubul dacă trageți mai întâi folderul peste marginea unei mese pentru a da materialului o ușoară curbă.
  3. Când tubul a fost rulat la dimensiunea corespunzătoare, lipiți-l o dată, astfel încât să rămână rulat, apoi lipiți toată lungimea cusăturii.

A face și a observa

Rolați marshmallow-ul în făină, apoi agitați-l sau atingeți-l pentru a elimina orice exces (acest lucru va ajuta la prevenirea lipirii de marshmallow de tub).

Așezați marshmallow într-un capăt al tubului. Țineți celălalt capăt al tubului până la gură, paralel cu podeaua și suflați puternic în tub. Observați cât de departe merge marshmallow.

Așezați din nou marshmallow într-un capăt al tubului, dar de data aceasta ridicați gura până la același capăt al tubului în care se află marshmallow. Suflați puternic împotriva marshmallow-ului în sine, astfel încât acesta să parcurgă lungimea tubului înainte de a ieși. Asigurați-vă că păstrați tubul orizontal și continuați să suflați tot timpul când marshmallow este în tub. S-a dus marshmallow de această dată?

Dacă suflați și marshmallow nu se va mișca, verificați diametrul tubului. Poate fi fie prea strâns (caz în care fricțiunea îl împiedică să se miște) sau prea slăbit (caz în care aerul suflă direct de gălbenuș în loc să-l împingă).

Ce se întâmplă?

În timp ce marshmallow se află în tub, suflarea dvs. mărește presiunea aerului din tub, creând o forță asupra marshmallow. Atâta timp cât această forță este mai mare decât forța de frecare, există o forță dezechilibrată pe marshmallow. Conform celei de-a doua legi a lui Newton, F = ma, o forță dezechilibrată accelerează un obiect. Viteza de marshmallow va continua să crească atâta timp cât marshmallow experimentează o forță dezechilibrată.

De îndată ce marshmallow părăsește tubul, suflarea ta nu-l mai afectează. Dar cu cât marshmallow călătorește mai repede când părăsește capătul tubului, cu atât mai departe va călători înainte de a lovi pământul.

Când marshmallow se află la capătul îndepărtat al tubului departe de gură, acesta cade din tub aproape de îndată ce suflați pe el. Forța dezechilibrată de pe el nu durează foarte mult, astfel încât marshmallow nu accelerează foarte repede sau călătorește foarte departe.

Când marshmallow se află la capătul tubului cel mai aproape de gură, acesta experimentează o forță dezechilibrată pe toată lungimea tubului în timp ce suflați pe el. Deoarece forța acționează mai mult timp, marshmallow merge mai repede când părăsește tubul și, prin urmare, călătorește mai departe.

Lungimea tubului care va asigura viteza maximă este determinată de cât timp puteți continua să suflați suficient de puternic pentru a menține suficientă presiune în tub, astfel încât forța produsă pe marshmallow să fie mai mare decât forța de frecare. Dacă aveți plămâni cu adevărat puternici, puteți folosi un tub foarte lung - și puteți obține o marshmallow foarte rapidă!

Mergând mai departe

Încercați să utilizați un tub semnificativ mai lung - dublați sau triplați lungimea tubului fișierului de fișiere. O țeavă din PVC Schedule 40 de un inch funcționează bine pentru acest lucru și elimină problemele pe care le-ați putea întâlni încercând să lipiți împreună dosarele de fișiere.

Încercați să ridicați tubul la unghiuri diferite deasupra orizontalei pentru a vedea efectul pe care îl are asupra razei de gălbenuș.

Care este intervalul maxim absolut pe care îl puteți atinge pentru marshmallow? Ce combinație între lungimea tubului și elevația oferă acest interval? Rezultatele variază de la o persoană la alta?

Iată o provocare diferită: fotografia de mai jos a fost făcută de Dean Baird în timpul unei demonstrații a lui Don Rathjen și Paul Doherty la reuniunea de toamnă a Asociației Americane a Profesorilor de Fizică din California-Nevada din Gunn High School, Palo Alto, California, pe 6 noiembrie, 2005.

În legenda lui Dean pentru fotografia de pe site-ul web NCNAAPT, el a menționat că expunerea camerei era de 1/30 dintr-o secundă și a ridicat provocarea de a estima viteza și intervalul marshmallow, luând în considerare înălțimea de lansare diferită de zero. . Luând măsurători simple din această fotografie și timpul de expunere furnizat, puteți determina viteza de marshmallow în momentul în care a fost făcută fotografia? (Sugestie utilă: arma de suflat este realizată dintr-un dosar de fișiere așa cum este descris în această activitate.)