بادکنک وزنه‌بردار

هم‌نشینی با علم > یک تجربه > بادکنک وزنه‌بردار

تاریخ انتشار: ۱۱ دی ۱۳۹۹

problem

می‌خواهیم با کمک یک بادکنک لیوانی را از روی میز بلند کنیم. این کار چطور ممکن است؟ تجربه کنید!

دست به کار شوید!

۱

این وسایل را آماده کنید:

  • یک لیوان یا یک بطری شیشه‌ای
  • مقداری آب در یک بشقاب
  • یک بادکنک
  • چند چوب کبریت

۲

بادکنک را باد کنید و در بشقاب آب بزنید تا خیس شود.

۳

چند کبریت را روشن کرده و با هم داخل لیوان بیندازید. وقتی شعله‌ی کبریت‌ها خاموش شد، بلافاصله بادکنک را روی لیوان بگذارید.

۴

حدود سی ثانیه تا یک دقیقه صبر کنید. چه می‌بینید؟

۵

به‌آرامی بادکنک را بالا ببرید. لیوان هم با بادکنک بالا می‌آید!

وقتی لیوان را زمین گذاشتید، بادکنک را کمی از لیوان جدا کنید. آیا بادکنک دوباره به لیوان می‌چسبد؟

اگر بادکنک را کمتر باد کنید چه می‌شود؟ اگر بیشتر باد کنید چه؟

آیا می‌توانید به این روش بادکنکی را که باد شده، وارد لیوان کنید؟

توجه: حتماً آزمایش را روی سطحی نسوز و دور از اشیاء سوختنی انجام بدهید. موقع روشن‌ کردن کبریت‌ها احتیاط کنید. حتماً تا خاموش شدن شعله صبر کنید و بادکنک را خیس کنید که ناگهان نترکد.

چطور اتفاق افتاد؟

چرا بادکنک اینطور به لیوان چسبید؟

شعله‌ی کبریت، هوای داخل لیوان را گرم می‌کند. هوای داخل لیوان در اثر گرم شدن منبسط می‌شود و بخشی از آن از لیوان خارج می‌شود. وقتی شعله‌ی کبریت خاموش می‌شود، زمانی ‌که هنوز کبریت در اثر سوختن قرمز است، بادکنک را روی لیوان می‌گذاریم. وقتی کبریت‌ها کامل خاموش می‌شوند کم‌کم هوای داخل لیوان سرد می‌شود و هوای سرد متراکم می‌شود. در اثر کم شدن و سرد شدن هوای داخل لیوان، فشار هوا داخل لیوان کم می‌شود.

اختلاف فشار بین دو ناحیه باعث می‌شود که هوا از جایی که فشار زیادتر است به جایی که فشار کمتر است هُل داده بشود. اینجا هم همین اتفاق می‌افتد: فشار هوای درون لیوان کمتر از فشار هوای بیرون است و در نتیجه هوای بیرون به درون لیوان می‌رود و انگار که به داخل لیوان مکیده می‌شود. البته چون بادکنک روی لیوان است هوای درون بادکنک به داخل لیوان کشیده می‌شود و به این ترتیب بادکنک به داخل لیوان مکیده می‌شود تا فشار هوای درون و بیرون لیوان برابر شود. این کار باعث می‌شود که بادکنک محکم به لیوان بچسبد به طوری که با بالا بردن بادکنک لیوان را هم می‌توانید بلند کنید. وقتی کمی بادکنک را از لیوان جدا می‌کنید هوا از اطراف وارد آن می‌شود و دوباره فشار هوای درون و بیرون لیوان برابر می‌شود و در نتیجه بادکنک دیگر به لیوان نمی‌چسبد.

 

رفتن گاز یا مایعی از ناحیه‌ی با فشار بیشتر به ناحیه‌ی با فشار کمتر، شبیه این است که گاز یا مایع از طرف ناحیه‌ی کم‌فشار (خلأ نسبی) مکیده می‌شود. این طور به نظر می‌رسد که کم بودن فشار در ناحیه‌ی کم‌فشار است که باعث حرکت گاز یا مایع می‌شود و به همین دلیل در اصطلاح به آن فشار خلأ می‌گویند. البته این فقط تعبیری از این مشاهده است و واقعا مکشی درکار نیست و گاز یا مایع از ناحیه‌ی با فشار بیشتر به طرف ناحیه‌ی کم‌فشار هُل داده می‌شود. به روش‌های مختلفی فشار گاز یا مایع در یک محفظه را می‌توان کم کرد و با ایجاد اختلاف فشار، سیستم مکش ایجاد کرد. در این آزمایش فشار هوای درون لیوان را با خارج کردن بخشی از هوای لیوان در اثر گرم کردن کم کردیم، در صنعت روش‌های مختلفی برای این‌ کار وجود دارد.

جالب است بدانید…

از فشار خلأ در صنعت و در ساخت وسایل مختلفی استفاده می‌شود.

جاروبرقی یکی از این وسایلی است که با فشار خلأ کار می‌کند. موتور جارو پروانه‌‌ای را در محفظه‌ای می‌چرخاند. با چرخش پروانه هوا از محفظه‌ خارج می‌شود و فشار داخل آن محفظه‌ کم می‌شود. سپس مانند آزمایشی که انجام دادیم هوا از بیرون با فشار به داخل جارو مکیده می‌شود تا فشار هوای داخل و خارج جارو با هم برابر شود و هوا به همراه خود گرد و خاک را به درون جارو می‌برد.

 

پمپ‌های آب هم با استفاده از پدیده‌ی فشار خلأ ساخته می‌شوند. در آنها هم با چرخش موتور الکتریکی، پروانه‌ای می‌چرخد و چرخش پروانه آب را از داخل محفظه‌ای خارج می‌کند و فشار آب درون پمپ کم می‌شود. در اثر اختلاف فشار ایجاد شده، آب با فشار وارد محفظه‌ی پمپ می‌شود تا اختلاف فشار را جبران کند و به این طریق آب را جابه‌جا می‌شود.

مطالب مرتبط