Een succesvol wetenschapsbeursproject inspireert creativiteit, provoceert studenten om hun veronderstellingen in twijfel te trekken, en omvat over het algemeen iets dat de zwaartekracht tart. Je kunt een papieren plaat hovercraft maken van een paar eenvoudige materialen, en het dient om verschillende belangrijke wetten van de natuurkunde te demonstreren. Het project biedt volop mogelijkheden voor studenten om metingen te doen, gegevens vast te leggen en nieuwe aanpassingen aan te brengen om de prestaties van de hovercraft te verbeteren.

Materialen, constructie en praktijktesten

Verzamel een paar materialen, waaronder een wegwerp papieren bord, een ballon, een schaar en een fles lijm. Een wegwerppaste taartplaat is ideaal voor het experiment vanwege de opstaande rand en de duurzaamheid van het materiaal. Lijm een ​​klein vierkant karton op de bodem van de plaat. Knip dit stuk uit een apart papieren bord en plaats het in het midden van de hovercraft. Maak met je schaar een gaatje door het midden van de plaat en het kartonnen vierkant. Trek de ballonopening door het onderoppervlak van het gat van de plaat. Als het gat niet groot genoeg is, probeer het dan net genoeg te vergroten om in de ballon te passen. Trek niet het grootste deel van de ballon door het gat. Mogelijk moet u de positie van de ballon aanpassen terwijl u doorgaat om deze op te blazen. Blaas de ballon op en sluit de opening om te voorkomen dat lucht ontsnapt. Plaats de plaat met een platte, grote tafel ondersteboven zodat de opening van de ballon op de grond is gericht. Wanneer je de ballon loslaat, stroomt de lucht onmiddellijk naar buiten en omlaag, waardoor de plaat over het oppervlak van de tafel zweeft.

De wetenschap van de hovercrafts

Newton's derde wet van beweging stelt dat voor elke actie is er een gelijke en tegenovergestelde reactie. In het geval van de papieren plaat hovercraft, is de eerste actie de luchtstroom, die de ballon naar beneden projecteert in de richting van de tafel. Terwijl de ballon de lucht eruit drukt, neemt de druk onder de plaat toe. De tegenovergestelde reactie in dit geval is de vlucht van de hovercraft van het tafeloppervlak. Deze reactie is alleen mogelijk omdat de hovercraft veel minder inertie heeft dan de tafel, en dus reageert de hovercraft op de luchtbeweging uit de ballon door tegen de zwaartekracht in te zweven.

Experimenteren

Probeer eens met een werkende hovercraft te experimenteren met het model door enkele belangrijke variabelen aan te passen. De grootte van het gat beïnvloedt bijvoorbeeld de snelheid van de luchtstroom uit de ballon. Probeer het gat in een tweede hovercraft te vergroten en vergelijk hoe goed de twee modellen vliegen. Een andere interessante wijziging omvat het porren van kleine gaten in de rand van de papieren plaat. In plaats van dat de lucht gelijkelijk in alle richtingen onder de plaat ontsnapt, zal dit een stroom lucht in een enkele richting concentreren. Opnieuw verwijzend naar de derde wet van Newton, zal de actie van lucht die uit het zijgat van de plaat ontsnapt het vaartuig voortbewegen in de tegenovergestelde richting, in plaats van dat het eenvoudig op zijn plaats zweeft.

Metingen en gegevensverzameling

U kunt het hefvermogen van uw hovercraft kwantitatief meten door kleine gewichten op het bovenoppervlak van de plaat te plaatsen. Begin dit experiment door enkele uniforme gewichten te verzamelen; munten zouden hier goed voor kunnen werken. Begin met het toevoegen van gewichten, waarbij de verdeling van de massa over het oppervlak in balans wordt gehouden, totdat het vaartuig niet langer van de tafel komt. Noteer het gewicht als uw eerste meting en vergelijk het met de hefkracht van de andere hovercraft-modellen. Als u hebt geprobeerd gaten in de zijkant te plaatsen om een ​​voortstuwingsluchtstroom te maken, probeer dan de afstand te meten die uw hovercraft door de kamer kan rijden en uw resultaten te vergelijken met de andere studenten.

Andere projecten

Er is niets leukers dan dat studenten komen met hun eigen, unieke idee dat werkt. Geef de leerlingen wat basismateriaal, zoals bouwpapier, plakband, ijslollystokjes, waarvan je denkt dat ze nuttig kunnen zijn bij het modificeren van papieren borden met hovercrafts. Bijvoorbeeld door zich te laten inspireren door de natuur, kunnen studenten proberen een papervin of vleugels aan te brengen om het vaartuig stabiliteit te geven tijdens de vlucht.