Проекты с бумажными самолетиками. История воздухоплавания. Почему летает самолет?

Воздухоплавание – это вертикальное или горизонтальное перемещение в атмосфере на летательных аппаратах легче воздуха. История воздухоплавания началась 5 июня 1783 года во французском городе Аннонэ, когда в воздух поднялся первый воздушный шар с нагретым воздухом, созданный братьями Монгольфье. Однако уже в глубокой древности человечество совершало попытки подняться в воздух, мечтая использовать воздушный океан как способ сообщения и путешествия. В наше время воздухоплавание широко применяет законы физики.

К аппаратам легче воздуха относятся дирижабли, воздушные шары и стратостаты. Они поднимаются и держатся в воздухе во время полетов за счет наполнения их легкими газами. Такие летательные аппараты делятся на три категории:

  • жесткие – оболочка обычно сделана из легкого алюминия;
  • полужесткие – имеют жесткую кабину и мягкую оболочку;
  • нежесткие – имеют мягкую оболочку, принимающую нужную форму.

Благодаря следующим проектам мы узнаем, как сконструированы корабли на воздушной подушке, как правильно создавать и запускать бумажные самолеты, как запустить воздушный шар.

Проект «Что будет, если нагреть воздушный шар»

Первый воздушный шар (тепловой аэростат, наполняемый подогретым воздухом) изобрели два брата Жозеф и Этьен Монгольфье в 1782 году. Они открыли, что горячий воздух легче холодного. Затем они изготовили шёлковый шар, который смог подняться на 2-3 метра над землёй. Они узнали, что чем горячее воздух, тем выше может подняться шар. Братья пообещали своему отцу, что никогда не будут летать на этом аппарате, поэтому запускали утку, овцу и цыплёнка. После восьмиминутного полёта животные оставались живыми и невредимыми. Полёт человека стал знаменательным событием, за которым наблюдали все учёные и Людовик XVI. Первый свободный полёт на воздушном шаре совершил человек по имени Пилатр де Розье. Кроме него в аппарате был ещё один пассажир. Продолжительность полёта над Парижем составила 28 минут.

Братья подарили миру новое открытие. Впоследствии они устроили соревнования, в котором кроме них принимал участие и Пилатр. Они хотели определить, кто сможет подняться выше. Братья сконструировали воздушный шар покрупнее. Пилатр погиб при перелёте из Франции в Англию в 1785 году. Его шар загорелся, поскольку к корзине был прикреплён маленький пакет с водородом.

В этом проекте мы смастерим воздушные шары из пакетов. Для источника тепла будет использоваться тостер. Необходимо определить, сможет ли воздушный шар, изготовленный из более крупного пакета, подняться выше, чем шары из маленьких пакетов.

Мы считаем, что чем больше воздушный шар, тем выше он сможет подняться.

Что нам понадобится:

  • тостер (источник тепла);
  • 4 пластиковых пакета (разных размеров; каждый последующий должен быть меньше предыдущего): 74 см, 64 см, 43 см, 28 см;
  • 1 картон 56×71 см;
  • клейкая лента;
  • пряжа;
  • липкие стикеры;
  • ножницы;
  • рулетка;
  • канцелярские кнопки;
  • карандаш;
  • маркер;
  • блокнот.

Ход эксперимента:

  1. Прикрепите нитку к кусочку клейкой ленты и воткните в неё канцелярскую кнопку. Попросите кого-то из взрослых взобраться на лестницу и прикрепить кнопку к потолку, чтобы нитка свисала вниз.
  2. Прикрепите нитку к полу и при помощи клейкой ленты сделайте пометки на нитке через каждый метр.
  3. Разрежьте кусок картона пополам. Сомкните края так, чтобы сформировать круг. Он должен плотно прилегать к тостеру.
  4. Отрежьте небольшой кусочек от каждого пакета, кроме первого. Один пакет укоротите приблизительно на 10 см, второй – на 30 см, третий – на 45 см.
  5. Подсоедините шнур от тостера к розетке.
  6. И наконец, можно переходить к проведению эксперимента. Протестируйте все пакеты разных размеров, поочерёдно надевая их на картонный круг.
  7. Включите тостер (каждый раз сохраняйте одинаковые настройки, чтобы получить более точные результаты).
  8. Разместите картонный круг с прикреплённым пакетом над тостером. Удерживайте пакеты на должном расстоянии от источника тепла.
  9. Подождите, пока пакет наполнится тёплым воздухом. Если он не поднимается прямо вверх, приклейте стикеры к нижней части пакета и попробуйте снова.
  10. Запишите свои наблюдения в блокнот.

Вывод:

Если сконструировать несколько воздушных шаров самостоятельно, сможет ли более крупный из них взлететь выше остальных? В ходе эксперимента мы протестировали большой пакет. Каждый раз он поднимался приблизительно на 3 метра. Менее крупные пакеты не могли подняться на такую высоту. Чем меньше пакет, тем меньше была высота.

Таблица для фиксирования результатов во время проведения экспериментов

Размер пакетаполёт 1полёт 2полёт 3
74 см
64 см
43 см
28 см

Получившиеся данные иллюстрирует, что происходило с каждым шаром (пакетом) в процессе проведения эксперимента.

В заключение следует сказать, что гипотеза была верной. Когда мы тестировали большой пакет, он поднимался выше. В случае с менее крупными пакетами высота была меньше. В следующий раз следует провести эксперимент с другими источниками тепла, изменением температуры, а также протестировать продолжительность пребывания разных пакетов в воздухе.

Проект «Корабль на воздушной подушке»

В этом проекте мы сконструируем самодельное воздушное транспортное средство, которое будет парить, используя мощность воздушного потока.

Что нам понадобится:

  • старый CD-диск;
  • крышка от спортивной бутылки для воды (открывающаяся);
  • клей;
  • маленький или средний надувной шарик.

Ход эксперимента:

  1. Возьмите ненужный компакт-диск, поскольку он будет испорчен.
  2. Приклейте крышку от бутылки для воды к диску. Разместите её в центре, чтобы отверстие в диске находилось посередине. Крышка должна быть хорошо приклеена, а также легко открываться и закрываться.
  3. Подождите, пока клей полностью высохнет. В зависимости от того, какой клей вы использовали, возможно, придётся оставить на всю ночь.
  4. Закройте крышку и положите диск плоской стороной на поверхность стола. Надуйте шарик и прикрепите его к закрытой крышке. Аккуратно расправьте горловину шарика вокруг закрытой крышки. Верхняя открывающаяся деталь крышки, предназначенная для питья, должна быть полностью закрытой шариком. Вы смастерили летательный аппарат из компакт-диска!
  5. Теперь поместите конструкцию на ровную поверхность, например, на стол. Немного подтолкните аппарат, чтобы посмотреть, насколько далеко он сможет переместиться.
  6. Удерживая аппарат внизу, откройте крышечку. При этом шарик должен оставаться в прежнем положении. Постарайтесь сделать это как можно аккуратнее. Крышка должна оставаться плотно приклеенной к поверхности диска.
  7. Теперь слегка подтолкните конструкцию и наблюдайте. Что только что произошло? Из шарика выходит воздух. Когда диск просто лежал на столе без потока воздуха, он не мог переместиться далеко из-за трения между двумя соприкасающимися поверхностями. Благодаря потоку воздуха контакт между ними значительно уменьшился. Соответственно, уменьшилось и трение. Теперь ничего не мешает аппарату перемещаться! Понаблюдайте за тем, как он летит.

Вывод:

Каким образом меняется характер движения плоского предмета над ровной поверхностью, если снизу будет подаваться воздух?

Проект «Влияние формы бумажного самолета на длительность полета»

Бумажные самолетики с давних пор считаются классической детской игрушкой. Однако они могут служить и для более серьёзных целей: иллюстрации основных принципов аэродинамики.

Цель – узнать, действительно ли длинный бумажный самолет пролетит дальше, чем короткий.

Что нам понадобится:

  • три листа бумаги одинаковые по толщине и по весу;
  • ножницы;
  • линейка;
  • рулетка;
  • ручка и листок бумаги для заметок.

Ход эксперимента:

  1. Чтобы сделать бумажный самолетик, для начала возьмите обыкновенный лист бумаги для принтера и согните его вдоль пополам.
  2. Проведите ногтём вдоль сгиба, чтобы складка получилась аккуратной.
  3. Разверните лист бумаги и согните два верхних угла, чтобы их края соприкоснулись по центру, совпадая со сгибом, сделанным в предыдущем пункте.
  4. Верхняя часть листа должна быть треугольной. Теперь снова согните два внешних края треугольника, так, чтобы они были направлены вниз по направлению к центру.
  5. На данном этапе ваш лист должен напоминать пирамиду. Согните фигуру таким образом, чтобы складки оказались внутри самолёта.
  6. Теперь разверните самолёт на 90 градусов и сформируйте крылья.
  7. Хорошо, вам удалось сделать первый бумажный самолет.
  8. Возьмите квадратный листок бумаги (21 x 21 см).
  9. Повторите шаги 1-6.
  10. Для третьего бумажного самолетика возьмите узкий лист бумаги (28 x 15 см). Повторите шаги 1-6.
  11. Самолёт лучше тестировать в помещении, так как ветер может стать тем фактором, который повлияет на результаты.
  12. Возьмите самолёт у основания и быстрым движением бросьте вперёд. Наблюдайте за тем, где он приземлится. Измерьте расстояние от того места, где вы стояли (желательно отметить её при помощи клейкой ленты), до точки приземления самолётика. Запишите результаты в блокнот.
  13. Сделайте ещё несколько попыток, используя другие бумажные самолеты, отличающиеся по длине и ширине. Чем больше попыток, тем лучше.
  14. Запишите результаты.

Предлагаемая таблица

Опыт 1Опыт 2Опыт 3Опыт 4Опыт 5Опыт 6
Самолёт №1
Самолёт №2
Самолёт №3

Вывод:

Вам удалось заметить какие-то определённые закономерности? Как объяснить, почему летает бумажный самолет, с точки зрения физики?

Проект «Какой воздушный шар дольше летает»

Существуют декоративные шары двух типов: лавсан (блестящий пластиковый материал, напоминающий фольгу,) или латекс (гибкий материал, изготовленный из жидкой резины). Какой из них дольше сохраняет свою форму? И почему?

Цель – определить, какие шарики прослужат дольше: из лавсана или латекса.

Волокно лавсан было названо в честь места разработки — Лаборатории высокомолекулярных соединений Академии наук СССР. В других странах оно называется полиэстером или майларом. Лавсан является по своей структуре полимерным материалом, и является пластиком. Производится из синтетических веществ с помощью сложных химических реакций. Для изготовления воздушных шаров используется тонкая лавсановая пленка. Поверхность шаров, изготовленных из таких материалов, не пористая. Они довольно плотные, благодаря чему газ не может проникнуть через поверхность. Гелий может выйти через горловину шара, но она плотно запечатана.

Латекс – это эмульсия на основе натурального или синтетического каучука. Еще латекс многие называют резиной. На самом деле это не одно и то же, из латекса с добавлением сажи и серы изготавливают резину. Чтобы получить изделие из латекса на специальную форму наносят раствор соли, и опускают форму в латекс и в результате химической реакции каучуковые частицы тонким слоем оседают на форме и застывают. Латекс можно создать как из природного каучука на основе млечного сока бразильской гевеи, так и из синтетического.

Что нам понадобится:

  • три шарика из лавсана;
  • три латексных шарика;
  • баллон с гелием для наполнения шаров (или же приобретайте уже надутые шары).

Ход эксперимента:

  1. Наполните гелием один шарик из лавсана и один из латекса.
  2. Поместите оба шарика в комнате. Наблюдайте за тем, насколько долго они продержатся. Отмечайте, снижается ли высота и уменьшается ли количество воздуха в каждом из них. Отслеживайте изменения каждый день.
  3. Повторите шаги 1-3, чтобы повысить точность результатов.
  4. Запишите результаты.
  5. Изучите физические особенности и историю лавсана и латекса. Почему шары из одного материала прослужили дольше, чем из другого?

Вывод:

Латексные шары опустятся на пол в течение двух дней. Шары из лавсана будут сохранять свою форму. Фактически, они могут продержаться неделю или две. Почему? Латекс – пористый материал. Это значит, что на его поверхности находятся тысячи микроскопических отверстий. Когда вы наполняете латексный шар, вы замечаете, что латекс становится тоньше. Но вы не замечаете, как растягиваются эти маленькие поры. Что же происходит? Гелий, которым заполнен шар, постепенно выходит через поры, и шарик начинается уменьшаться и снижать высоту.

Заключение

С помощью проведенных опытов вы выяснили, почему и как летают бумажные самолеты, а также конструкции на воздушной подушке и воздушные шары. Теперь вы можете разработать свои модели бумажных самолетов для тестирования и даже моделирования на их основе летательных аппаратов.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector