Инфоурок Физика ПрезентацииЭкспериментальная задача по изучению левитации

Экспериментальная задача по изучению левитации

Скачать материал
Скачать материал "Экспериментальная задача по изучению левитации"

Получите профессию

Фитнес-тренер

за 6 месяцев

Пройти курс

Рабочие листы
к вашим урокам

Скачать

Методические разработки к Вашему уроку:

Получите новую специальность за 2 месяца

Проректор

Описание презентации по отдельным слайдам:

  • Левитация
Легкий шарик может удерживаться в воздухе направленной вверх возду...

    1 слайд

    Левитация



    Легкий шарик может удерживаться в воздухе направленной вверх воздушной струей.
    Струя может наклоняться, но все еще поддерживать шарик.

    Исследуйте эффект и найдите максимальный угол отклонения струи от вертикали, при котором шарик еще удерживается потоком.

    Подготовила учитель физики Горловского лицея №47 “Старт”

  • План экспериментальной работы
-   Исследование эффекта левитации .
Нахождени...

    2 слайд

    План экспериментальной работы
    - Исследование эффекта левитации .
    Нахождение максимального угла отклонения струи от вертикали, при котором шарик может удерживаться потоком воздуха .
    Оборудование
    Шарик для пинг-понга
    Аэродинамическая труба (фен)
    Транспортир
    Линейка

  • Левитация - явление, при котором предмет без видимой опоры «парит» в простра...

    3 слайд



    Левитация - явление, при котором предмет без видимой опоры «парит» в пространстве не притягиваясь к поверхности (земли, воды, пр.)
    Для левитации необходимо наличие силы, компенсирующей силу тяжести. Источниками таких сил могут быть струи газа, сильные звуковые колебания.
    В струе воздуха сила тяжести уравновешивается силой сопротивления воздуха
    𝑭 𝒄 + 𝑭 т =𝟎
    𝑭 𝒄 = 𝑭 т

    𝑭 т
    𝑭 𝑐

  • Струя воздуха может поддерживать легкий шарик (например мяч для настольного...

    4 слайд



    Струя воздуха может поддерживать легкий шарик (например мяч для настольного тенниса). Воздушная струя ударяется о шарик и не дает ему падать. Когда шарик выскакивает из струи, окружающий воздух возвращает его обратно в струю, т.к. давление окружающего воздуха, имеющего малую скорость, велико, а давление воздуха в струе, имеющего большую скорость, мало, согласно закона Бернулли.
    Дополнительная подъемная сила может возникать из-за вращения мяча вследствие эффекта Магнуса, который проявляется и при полете закрученного бейсбольного мяча. (Нередко подъемную силу, возникающую в рассматриваемом случае, ошибочно объясняют уменьшением давления в воздушной струе вследствие движения воздуха. Это неправильное истолкование смысла уравнения Бернулли. На самом деле давление в свободно движущейся воздушной струе равно атмосферному. )

  • На шарик в потоке воздуха действуют силы𝜶  𝑭  боковое   𝑭  т   𝑭  сопр   𝑭...

    5 слайд



    На шарик в потоке воздуха действуют силы
    𝜶
    𝑭 боковое
    𝑭 т
    𝑭 сопр
    𝑭 т - сила тяжести

    𝑭 сопр - сила сопротивления

    𝑭 боковое - сила бокового действия

  • Из равенства    𝐹  с =  𝐹  т =6𝜋ηrV
		           𝐹  т =mg
		         6𝜋ηrV=m...

    6 слайд



    Из равенства 𝐹 с = 𝐹 т =6𝜋ηrV
    𝐹 т =mg
    6𝜋ηrV=mg
    Скорость потока воздуха
    V= 𝑚𝑔 6𝜋ηr
    Для нашего теннисного шарика
    M=2,7∙ 10 −3 кг 𝑟=20мм=2 ∙10 −3 м
    V=5,85 ∙10 3 м с
    При каких скоростях характер движения турбулентный
    Сила любого сопротивления определяется формулой
    𝐹 𝑐 =𝐶 𝜌 𝑉 2 2 S , где С=0,1-0,48 – для шара выбираем с=0,2
    S=𝜋 𝑟 2
    𝐶 𝜌 𝑉 2 2 ∙ 𝜋 𝑟 2 = mg
    Оценим скорость потока
    V= 1 2 2𝑚𝑔 𝜋𝐶𝜌
    V= 1 2∙ 10 −2 м = 12,78 м с
    Что реально и происходит.
    К оси потока проходит приток воздуха со стороны. Из-за этого шар оказывается как-бы в ловушке, стараясь остаться на оси потока.

  • Измерим максимальный угол отклонения (с меньшей мощностью)tgα =  Н 𝑳 
α ~27°

    7 слайд



    Измерим максимальный угол отклонения (с меньшей мощностью)
    tgα = Н 𝑳
    α ~27°

  • Измерим максимальный угол отклонения (с большей мощностью) tgα =  𝑯 𝑳 
α ~30°

    8 слайд



    Измерим максимальный угол отклонения (с большей мощностью)
    tgα = 𝑯 𝑳
    α ~30°

  • Характер потока воздуха турбулентный. Когда струя воздуха отклоняется, шарик...

    9 слайд



    Характер потока воздуха турбулентный. Когда струя воздуха отклоняется, шарик тоже меняет свое положение относительно вертикали. Если оценить скорости и давления, то на оси скорость большая, а давление маленькое, снаружи – скорость струи маленькая, давление большое. Возникающая боковая сила стремиться возвратить шарик в среднее сечение воздушного потока. При максимальном угле отклонения струи от вертикали этой силы недостаточно, и шарик падает.

  • Давление в свободно движущейся воздушной струе равно атмосферному. Если наса...

    10 слайд



    Давление в свободно движущейся воздушной струе равно атмосферному. Если насадка на шланг сужается, то скорость воздушного потока увеличивается, а давление уменьшается. Таким оно остается и в струе , пока в нем не будет затянут окружающий воздух. Тогда давление станет равным атмосферному. Поперечная устойчивость шарика объясняется уменьшением давления в струе, обтекающей шарик.
    В узких частях труб, где воздух движется быстрее, давление меньше, чем в широких и может быть меньше атмосферного.
    𝑃= ρg 𝐿 2 4𝐻 1− 𝑆 1 𝑆 2 2 - динамическое давление;
     
    S1-площадь воздушной струи,
    S2- площадь поперечного сечения
    L-отклонение струи сопла
    H- высота струи
    Для исследования зависимости величины угла α отклонения струи от вертикали при котором шарик еще держится потоком, используем формулу динамического давления.


  • Вывод1)Для левитации необходимо наличие силы, компенсирующей силу тяжести. И...

    11 слайд



    Вывод
    1)Для левитации необходимо наличие силы, компенсирующей силу тяжести. Источником такой силы может быть струя воздуха.
    2)Шарик находится в струе воздуха согласно уравнения Бернулли, когда давление в свободно движущейся воздушной струе равно атмосферному.
    3)Шарик удерживается в наклоненной струе при условии, что давление динамическое должно быть больше давлению атмосферному.
    4)Расчеты показывают, что максимальный угол отклонения воздушной струи определяется формулой:
    𝑡𝑔𝛼= 𝑃д. ∙𝐿 𝑝𝑔 1− 𝑆 1 𝑆 2 2
    5) Практические и теоретические расчеты совпадают, можно сделать вывод, что значение максимального угла отклонения колеблется в пределах [25°-30°]

Получите профессию

Няня

за 6 месяцев

Пройти курс

Рабочие листы
к вашим урокам

Скачать

Скачать материал

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

6 625 292 материала в базе

Скачать материал

Другие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

  • Скачать материал
    • 06.11.2016 1732
    • PPTX 3.5 мбайт
    • Оцените материал:
  • Настоящий материал опубликован пользователем Выхрыстюк Нина Григорьевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

    Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

    Удалить материал
  • Автор материала

    Выхрыстюк Нина Григорьевна
    Выхрыстюк Нина Григорьевна
    • На сайте: 7 лет и 4 месяца
    • Подписчики: 0
    • Всего просмотров: 71472
    • Всего материалов: 39

Ваша скидка на курсы

40%
Скидка для нового слушателя. Войдите на сайт, чтобы применить скидку к любому курсу
Курсы со скидкой

Курс профессиональной переподготовки

Экскурсовод

Экскурсовод (гид)

500/1000 ч.

Подать заявку О курсе

Курс повышения квалификации

Информационные технологии в деятельности учителя физики

72/108 ч.

от 2200 руб. от 1100 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 119 человек из 46 регионов

Курс повышения квалификации

Организация проектно-исследовательской деятельности в ходе изучения курсов физики в условиях реализации ФГОС

72 ч. — 180 ч.

от 2200 руб. от 1100 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 98 человек из 46 регионов

Курс повышения квалификации

Теоретическая механика: векторная графика

36 ч. — 180 ч.

от 1580 руб. от 940 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Методы решения нестандартных математических задач

3 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Основы инженерной подготовки

4 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Экономика и управление

6 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе