في هذه التجربة سوف نقوم ببناء لولب يلتفّ بواسطة الهواء الساخن المنبعث من الشمعة. تتطلب التجربة إشراف شخصٍ بالغ!
المعدات
- ورق ألومنيوم ("ورق القصدير")
- فرجار
- قلم طوش للتّعليم على أساس الكحول
- مقصّ (من المفضل استخدام مقص صغير)
- خيط خياطة
- شمعة
- صحن
- قدّاحة أو أعواد ثقاب
مسار التجربة
يمكنكم مشاهدة سير التجربة في الفيديو التالي:
الشرح
عند اشتعال الشمعة، تبعث النار غازات ساخنة جدًا إلى الهواء وتقوم بتسخين الهواء المحيط بها أيضًا. تكون الغازات الموجودة في درجة حرارة عالية أقل كثافة من الغازات الموجودة في درجة حرارة الغرفة، لذلك تميل الغازات الساخنة للاتجاه نحو الأعلى كعوامة الكلكر (بوليستيرين) التي تطفو على سطح الماء. نستطيع مشاهدة ذلك عندما نقوم بترسيب عوامة باستخدام القوة إلى أسفل البركة ومن ثم نقوم بإطلاق سراحها. سوف نشاهد بشكلٍ واضح كيفية اتجاهها نحو الأعلى إلى سطح الماء، تمامًا كالهواء الساخن المنبعث من الشمعة. للتوسع، شاهدوا البريمجات لقانون الطفو الذي اكتشفه العالم أرخميدس.
تضرب الغازات الساخنة التي ترتفع من الشمعة نحو الأعلى الجدران الحلزونية (شكل "الحلزون") التي قمنا بإعدادها، تقوم بدفعها وبذلك تتسبب في دورانها. يُقال من الناحية العلمية إن الغازات التي ترتفع من الشمعة وتصطدم باللولب الحلزوني تقوم بنقل الزخم إليها، مما يؤدي إلى تحركها.
أمعنوا النظر في اللولب الحلزوني وحاولوا معرفة ما إذا كان بإمكانكم فهم سبب دورانه بالذات في الاتجاه الذي يدور فيه. فكروا في أيّ اتجاه يقوم الهواء المرتفع نحو الأعلى بدفعه والاصطدام بجدرانه.
اتجاه دوران الحلزون، أي إذا اقترب من الجدران نحو مركز الدائرة عندما نقوم بتدويره باتجاه عقارب الساعة أم تحديدًا بعكس اتجاه عقارب الساعة، هو الذي يحدد اتجاه دوران اللولب الحلزوني.
ارسموا لولبًا حلزونيًا مقلوبًا أو ببساطة قوموا بقلب اللولب الذي قمتم بإعداده 180 درجة مئوية، سوف تكتشفون أنّ اتجاه دورانه ينعكس أيضًا.
من الجدير بالذكر
يستخدم المنطاد سمة الغازات الساخنة ذاتها (التي تميل إلى الارتفاع، وفقًا لقانون الطفو لأرخميدس) لكي يطير.
يُنصح أيضًا بتطبيق تجربة "قياس حجم القبضة"، والتي تستخدم ميزات أخرى لقانون أرخميدس للطفو. بالإضافة إلى ذلك، ننصحكم بتجربة لولب فريد من نوعه: لولب الماء، الفلفل والصابون.