科学项目
如何制造蒸汽动力火箭船
蒸汽是水的气态形式,可以用来为火车、建筑物的灯和你自己的模型船提供动力!学习如何制作蒸汽动力火箭船,看看艾萨克·牛顿爵士的第三运动定律:对于每一个力或作用,都有一个方向相反的相等的力或作用。
问题
什么样的条件能造出更好的火箭船?
材料
- 厚泡沫聚苯乙烯板
- 盒刀
- 统治者
- 软木塞
- 雪茄管(请大人给你拿一根)或带头的不锈钢管
- 钢丝衣架或非常粗的规格电线
- 2食品加热蜡烛或茶点蜡烛
- 3钉子
- 锤
- 粘土
- 水
- 水壶
- 胶水或胶带
- 打火机或火柴
过程
- 取粗线(或一个未扭曲的电线衣架)和包裹前后雪茄管或钢管,使管道牢固和安全地包裹着从每一边伸出的等长电线。
- 用尺子在泡沫聚苯乙烯板上画出大约4英寸宽7英寸长的船形。找个大人用美工刀切出你描摹的形状。
- 安装雪茄管到你的泡沫聚苯乙烯板插入电线结束到泡沫聚苯乙烯。雪茄管应该与泡沫聚苯乙烯板形成一个三角形。
- 用塑土将泡沫塑料与电线之间的空隙密封,防止漏水。
- 在泡沫聚苯乙烯板的前后分别钉上两颗钉子,用橡皮泥密封。底部的钉子有什么用?
- 用胶水或胶带将蜡烛直接粘在雪茄胶布或钢管下面的泡沫塑料上。
- 用锤子和钉子在软木塞的中心钻一个小孔。
- 找个大人烧开一些水,让它稍微冷却。
- 在雪茄管或烟斗中加入半杯热水。
- 把软木塞紧紧地盖在雪茄管或烟斗的末端。
- 点燃蜡烛。
- 把船放到水里,记录下你的观察结果。
- 把软木塞上的洞弄大一点,重复步骤7到11。软木塞上的大洞对火箭的动力有什么影响?
结果
当洞最小时,船会移动得最快。
为什么?
在管子里倒热水,然后用蜡烛加热,会使水蒸发变成蒸汽。蒸汽是一种气体,它膨胀并以与孔的大小成正比的速度从孔中逸出。因为每个作用力都有一个大小相等、方向相反的反作用,所以当蒸汽从管子的一端推出来时,船就会向前移动。
要进一步
一个叫做“连续性方程”的方程给出了如下结论:
其中A是横截面积(或孔的大小),v是流体流出的速度。重新排列这个方程可以看出,洞越小,速度越高。
在泡沫聚苯乙烯板底部钉钉子有助于稳定船。它的工作原理很像船体或深舵。
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