W dzisiejszym eksperymencie chcę przedstawić doświadczenie fizyczne dla dzieci połączone z zabawą. W tegoroczne upalne wakacje sądzę, że nie będzie problemu ze znalezieniem pustej puszki po napoju. Nie wyrzucajcie jej. Przyda się do naszego doświadczenia fizycznego z siłą nośną. Odpowiemy też na kilka pytań.

• Co to jest i kiedy powstaje siła nośna?
• Jak można w doświadczeniu fizycznym dla dzieci pokazać siłę nośną?
• Co to jest prawo Bernoulliego?
• Dlaczego samoloty mogą latać?

Przedmioty potrzebne do eksperymentu „Latająca puszka”:

• Pusta puszka po napoju
• Kubek lub garnuszek (średnica kubka lub garnuszka powinna być niewiele większa od średnicy puszki)

Jak wykonać doświadczenie z fruwającą puszką?

Pustą puszkę należy włożyć do kubka. Następnie zaczynamy dmuchać w wolną przestrzeń pomiędzy brzegiem kubka, a puszką. Nasza puszka zaczyna wyskakiwać. Wysokość na jaką nam będzie puszka wyskakiwać zależy od siły z jaką dmuchamy do kubka. Im dmuchniemy mocniej tym wyżej wyskoczy nam puszka.

Dlaczego puszka wyskakuje z kubka?

Kiedy puszka jest luźno postawiona np. na stole, to w czasie dmuchania na nią łatwo ją będzie przewrócić lub przesunąć. Dlatego należy ją postawić w kubku. Kubek jako cięższy nie da się przewrócić. W czasie dmuchania od góry, prędkość wpadającej strugi powietrza do kubka jest duża, natomiast na dole puszki prawie  maleje do zera.

Puszka wyskakuje z kubka ponieważ dmuchając wprawiamy powietrze w ruch. Poruszające się powietrze ma mniejsze ciśnienie niż powietrze stojące, takie które nie porusza się. W takim układzie gdzie występuje różnica w prędkości przepływu powietrza (lub cieczy) pojawia się zjawisko różnicy ciśnień, które zostało opisane przez Bernoulliego i zostało nazwane prawem Bernoulliego.

Na czym polega prawo Bernoulliego i co to jest siła nośna?

W naszym doświadczeniu fizycznym różnica ciśnienia powstaje wtedy gdy na dole kubka pojawia się mała prędkość powietrza, a na górze kubka jest duża prędkość powietrza. Czyli można to przedstawić tak, że duże ciśnienie = gdy jest mała prędkość, a małe ciśnienie = gdy jest duża prędkość powietrza (lub prędkość cieczy). Taki rozkład sił sprawia, że na puszkę od dołu powietrze działa z większa siłą i dzięki temu puszka jest unoszona z dołu do góry. Siła, która w naszym eksperymencie wypiera puszkę do góry nazywa się siłą nośną. Żeby siła nośna mogła unieść przedmiot do góry, musi powstać różnica ciśnień tak aby niższe ciśnienie było nad tym przedmiotem, a wyższe ciśnienie pod nim.

Dlaczego im mocniej dmuchamy w kubek to puszka wyżej wyskakuje z niego?

Im mocniej dmuchamy do kubka to powietrze ma większą prędkość i tym samym odpowiednio jest niższe ciśnienie na górze puszki. Im niższe jest ciśnienie na górze niż na dole puszki, zwiększa się wówczas różnica ciśnień i powstaje większa siła nośna, która mocniej wyrzuca puszkę do góry.

Gdzie jest wykorzystywana siła nośna i dlaczego samoloty mogą latać?

Na co dzień siła nośna wykorzystywana jest np. w lotnictwie. Właśnie dzięki sile nośnej samoloty i szybowce mogą latać. Aby samolot mógł unieść się w powietrze i latać musi nabrać na ziemi dużej prędkości. Wtedy dopiero może zadziałać na tyle duża siła nośna, powstała przy różnicy ciśnień powietrza pod i nad skrzydłami, która będzie wstanie oderwać samolot od ziemi.

Tak samo latem puszczając z dziećmi latawce wykorzystujemy siłę nośną do unoszenia latawca w powietrzu.

Patrząc na przyrodę widzimy jak cudownie siłę nośną wykorzystują ptaki. Szczególnie jest to widoczne u dużych ptaków, które potrafią długo unosić się w powietrzu nie poruszając skrzydłami. Oczywiście duże ptaki oprócz siły nośnej wykorzystują w locie wznoszące ciepłe prądy powietrza. Ale to już inny temat.

Uwaga dla wytrwałych. Maćkowi bardzo spodobała się zabawa z wydmuchiwaniem puszki z kubka. Był też ciekaw czy da się tak wydmuchać puszkę aby ona wpadła do drugiego stojącego obok kubka. I UDAŁO SIĘ!!! Puszkę udało mu się przerzucić do drugiego kubka po 21 próbach! Czy Wam uda się to zrobić szybciej? Napiszcie poniżej w komentarzach. Życzę przyjemnej zabawy.

P.S. Jest to też super ćwiczenie oddechowe dla dzieci (i nie tylko) w ramach rehabilitacji oddechowej.

Tutaj można zobaczyć inne przykłady doświadczeń z fizyki dla dzieci.