Презентация на тему «Исследование времени левитации модели судна на воздушной подушке»

Слайд 1

Исследование времени левитации модели судна на воздушной подушке

Докладчик : ученица 8-Б, Четверня Виталина

Слайд 2

Введение в задачу

Тема исследования связана с простейшей моделью судна на воздушной подушке, которую можно собрать из компакт-диска и воздушного шарика. Цель работы — понять, как начальный объём воздуха и размер отверстия влияют на время, пока модель остаётся приподнятой над поверхностью. Такой эксперимент хорошо подходит для восьмого класса, потому что в нём сочетаются наблюдение, измерение и простая физическая теория.

Слайд 3

Идея модели

Воздух из шарика вытекает через отверстие и создаёт под диском избыточное давление, которое приподнимает модель. Пока это давление больше веса устройства, диск легко скользит по столу почти без трения. Как только давление падает ниже критического уровня, движение замедляется, и модель снова начинает касаться поверхности.

Слайд 4

Постановка задачи

В этой работе нужно собрать действующую модель и измерить время её «взвешенного» состояния при разных условиях. Особое внимание уделяется двум параметрам: начальному объёму воздуха в шарике и площади выходного отверстия. Именно их изменение позволяет проверить, от чего зависит длительность левитации.

Слайд 5

Физический смысл

Подъём модели начинается, когда сила давления воздуха под диском становится больше силы тяжести устройства. Для типичного компакт-диска массой около 20 граммов и площадью около 113 квадратных сантиметров достаточно избыточного давления всего примерно 17 паскалей, чтобы он оторвался от стола. Это очень маленькая величина по сравнению с атмосферным давлением, поэтому даже слабый поток воздуха способен заметно приподнять диск.

Слайд 6

Истечение воздуха

Воздух выходит из шарика через отверстие, и скорость этого истечения можно приближённо описать законом Торричелли. При таком подходе чем больше перепад давления, тем быстрее уходит воздух. Значит, если давление внутри шарика велико, модель дольше сохраняет подъемную силу.

Слайд 7

Связь с объёмом

Если считать процесс близким к изотермическому, то давление внутри шарика связано с его объёмом. При большем начальном объёме воздуха запас энергии больше, а падение давления происходит медленнее. Поэтому модель дольше остаётся над поверхностью, если шарик надут сильнее.

Слайд 8

Главная гипотеза

Основная гипотеза состоит в том, что время левитации растёт с увеличением начального объёма воздуха и уменьшается при увеличении площади отверстия. Иными словами, чем больше воздуха запасено в шарике и чем медленнее он выходит, тем дольше модель остаётся приподнятой. Эта зависимость должна проявиться в опыте как почти прямая связь с объёмом и обратная связь с площадью отверстия.

Слайд 9

Материалы для сборки

Для изготовления модели нужны компакт-диск, пластиковая крышка от бутылки, воздушный шарик, клей, секундомер и линейка. Также полезно иметь несколько крышек с отверстиями разного диаметра, чтобы менять условия опыта. Такой набор позволяет собрать простое, но наглядное устройство без сложных деталей.

Слайд 10

Сборка модели

Сначала в крышке делают отверстие нужного диаметра, затем её герметично приклеивают к центру диска. После этого важно проверить, чтобы клей не мешал движению диска по поверхности. В завершение на крышку надевают надутый шарик, который становится источником воздуха для подъёма модели.

Слайд 11

Серия с объёмом

В первой серии опытов площадь отверстия оставляют постоянной, а меняют только начальный объём шарика. Объём можно оценивать по длине окружности шарика, если он близок к форме шара. Затем для каждого варианта измеряют время левитации не менее пяти раз и находят среднее значение.

Слайд 12

Серия с отверстием

Во второй серии объём шарика сохраняют одинаковым, а меняют диаметр отверстия в крышке. Площадь отверстия вычисляют по формуле площади круга через диаметр. Затем снова измеряют время левитации и сравнивают результаты для разных отверстий.

Слайд 13

Обработка данных

Полученные значения удобно свести в таблицы и построить графики. Если гипотеза верна, то зависимость времени от объёма должна быть близка к прямой линии, а зависимость от величины, обратной площади отверстия, тоже окажется линейной. Такой способ анализа помогает увидеть не просто числа, а общий физический закон.

Слайд 14

Пример результатов

В качестве примера можно привести такие данные: при увеличении объёма шарика от 42,4 до 227,4 кубических сантиметров время левитации выросло от 3,2 до 18,0 секунды. При увеличении диаметра отверстия от 1,0 до 3,0 миллиметра среднее время уменьшилось с 22,4 до 2,5 секунды. Эти числа хорошо показывают, что запас воздуха и размер сопла действительно определяют длительность подъёма.

Слайд 15

Выводы исследования

Эксперимент подтверждает, что время «взвешенного» состояния растёт с увеличением начального объёма воздуха и уменьшается с ростом площади отверстия. Модель показывает, как простые физические идеи связаны с реальным устройством и измеримыми результатами. Такой опыт наглядно демонстрирует действие давления газа, истечения воздуха и силы тяжести.

Слайд 16

Заключение

В ходе работы была собрана простая и наглядная модель судна на воздушной подушке, пригодная для школьного турнира по физике. Исследование показало, что длительность левитации зависит от запаса воздуха в шарике и скорости его выхода через отверстие. Полученные результаты согласуются с физической моделью истечения газа и объясняют, почему даже небольшое изменение размеров отверстия заметно меняет поведение устройства.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!