Загадка воздушного шарика

Я очень люблю свой день рождения. Каждый год мы всей семьей украшаем наш дом к празднику. И, конечно же, важным элементом украшения являются воздушные шары. Обычно с братом мы соревнуемся в том, кто быстрее надует шарик ртом. Мы очень торопимся, каждый хочет победить, и вдруг, уже почти надутый шарик, вырывается из рук и стремительно улетает, мечась по комнате, пока совсем не сдуется. Я решила выяснить, почему улетает воздушный шарик, если он не завязан и от чего зависит дальность его полета.

Для начала я решила узнать мнение моих одноклассников и учеников других классов. Как они думают, что заставляет улетать воздушный шарик, который не завязан? С этой целью я провела анкетирование. Просмотрев ответы моих ровесников, я увидела, что половина опрошенных (50 %) считают, что газ в шарике легче воздуха. 45 % считают, что шарику помогает лететь ветер. То, что шарику помогает лететь выходящий из него воздух, посчитали 5 % детей. Я сделала выводы, что мне придется опытным путем выяснить, что заставляет двигаться воздушный шарик, и поделиться результатами опытов с ребятами.

Опыты с воздушным шариком

Гипотеза 1. Допустим, лететь шарику помогает ветер.

Надуем два шарика. Один из них завяжем ниткой. Выйдем на улицу в ветреную погоду. Отпустим шарики. Они летят. Завязанный шарик летит от порывов ветра. А тот, который не завязан, летит быстрее. А потом оба падают на землю. В квартире, где нет ветра, завязанный шарик медленно падает на пол. А незавязанный — летит, хотя и медленнее, чем на улице. А потом падает. Все-таки ветер помогает полету шарика. Но он летит и без ветра. Значит, моя гипотеза подтвердилась частично.

Гипотеза 2. Предположим, что газ в шарике легче воздуха, поэтому он летит.

Я знаю, чем теплее воздух, тем он легче, поэтому поднимается вверх воздушный шар. Может, углекислый газ тоже легче воздуха? Проведем следующий опыт. Возьмем два одинаковых шарика. Один надуем сами углекислым газом, а другой с помощью насоса воздухом. Свяжем их ниткой и перекинем через палочку. Мы видим, что шарик, надутый углекислым газом опустился ниже. Значит, он тяжелее. В справочнике я нашла подтверждение моему выводу. Оказалось, что углекислый газ в 1,5 раза тяжелее воздуха. Эта гипотеза оказалась ложной.

Гипотеза 3. Возможно, шарик толкает воздух, выходящий из него.

Когда мы надуваем шарик, то резиновая оболочка растягивается и заполняется воздухом. Когда входное отверстие освобождаем, воздух с силой вырывается наружу. Шарик при этом уменьшается. Воздух из шарика летит в одну сторону, а оболочка шарика в другую. Они отталкиваются друг от друга. Путь шарика непредсказуем. Когда весь воздух выходит из шарика, он останавливается. Я спросила об этом у учителя физики Сергея Вячеславовича. Он сказал, что шарик улетает под действием реактивной силы. Реактивное движение возникает, когда от тела отделяется с некоторой скоростью его часть. Значит, шарик толкает воздух, который выходит из него. Мой шарик — реактивный!

Опыты, показывающие реактивное движение.

Проведем еще несколько опытов, показывающих реактивное движение шарика.

1.      Надуем воздушный шарик, вставим согнутую трубочку и завяжем. Прикрепляем шарик к маленькой машинке. Трубочка должна смотреть назад. Освобождаем трубочку. Воздух выходит назад. Машинка едет вперед под действием реактивной силы.

2.      Такой же шарик с трубочкой опускаем в миску с водой. Трубочка должна смотреть в сторону. Освобождаем трубочку. Шар начинает вращаться по воде под действием реактивной силы. [4]

Как влияет форма шарика и толщина резины на дальность полета.

Интересно, от каких факторов зависит дальность полета шарика? Возьмем шарики разные по размеру и толщине резины и проведем эксперимент. Возьмем леску и натянем ее по комнате. На леску наденем часть соломинки. Будем надувать шарики насосом одинаковым количеством воздуха (10 качков). Шарики прикрепим к соломинке скотчем и отпустим. Шарик пролетит по леске какое-то расстояние и остановится. Измерим пройденный путь. Для наглядности заполним таблицу результатов. (Таблица 1)

Таблица 1

Вывод: Чем толще резина и больше размер шарика, тем дальше он летит.

Реактивное движение в живой природе

Реактивное движение используется многими моллюсками. Осьминоги, кальмары и каракатицы имеют специальный мешочек. В него они набирают воду и выпускают ее сильной струей наружу. Струя эта отталкивает животное назад. Кальмар может развивать скорость до 60–70км/ч. [6]

Примеры реактивного движения можно обнаружить и в мире растений. Созревшие плоды “бешеного” огурца при лёгком прикосновении отскакивают от плодоножки, и из образовавшегося отверстия с силой выбрасывается жидкость с семенами; сами огурцы при этом отлетают в противоположном направлении. Стреляет «бешеный» огурец более, чем на 12 метров. [1]

Как ученые использовали знания о таком движении.

Одно из главнейших изобретений человечества в XX веке — это изобретение реактивного двигателя, который позволил человеку подняться в космос. Так появились ракеты, а затем реактивные самолеты. Позже инженеры создали двигатель, подобный двигателю кальмара. Его назвали водометом. Такой двигатель стоит на некоторых быстроходных катерах. [2]

Изучая данную тему, я обнаружила информацию о том, что надувать воздушные шарики не только весело, но и полезно!          Оказывается, они «дарят» здоровье нашим легким. Надувание шаров положительно влияет на наше горло (даже служит средством профилактики ангины), а также помогает укрепить наш голос. Этой помощью часто пользуются певцы, так как такая тренировка помогает им правильно дышать во время пения. [5]

Я считаю, что данную работу можно использовать на уроках, чтобы продемонстрировать в простой и красочной форме действие реактивной силы, наглядно показать, что углекислый газ тяжелее воздуха. Ведь, когда мы сами проводим различные опыты или наблюдаем за их проведением, нам легче понять принцип действия чего-либо, тем более, если эти опыты такие яркие и веселые!

Литература:

1.                 Арон К. Д., Сахаров С. В. Едем. Плаваем. Летаем.. — М.: ПО Детская книга,1993.

2.                 Галилео. Наука опытным путём. Выпуск № 1, 2011.

3.                 Горев Л. А. Занимательные опыты по физике. — М.: Просвещение,1985.

4.                 Рабиза Ф. Простые опыты. — М.: Детская литература, 2002.

5.                 Сикорук Л. Л. Физика для малышей.- М.: Просвещение, 2005.

6.                 Что такое? Кто такой? — М.: Педагогика, 1990.