یک چرخ فلک شمع برای چرخش بگیرید

  • 2021-07-23

شما تا کنون زده در چرخ فلک یا چرخ و فلک در پارک تفریحی? روی چرخ فلک معمولا می توانید روی اسب چوبی یا حیوان دیگری بنشینید که با روشن شدن و تغذیه برق به اطراف و اطراف می چرخد. نوع کوچکتر دیگری از چرخ فلک که مردم می توانند در خانه های خود داشته باشند چرخ فلک شمع است که از گرمای شمع تغذیه می کند. در این پروژه علمی شما می توانید چرخ فلک شمع خود را بسازید و بررسی کنید که چگونه سرعت چرخش چرخ فلک با تعداد شمع هایی که برای تغذیه استفاده می کنید ارتباط دارد. حتی می توانید تعداد چرخش های چرخ فلک خود را با استفاده از تلفن همراه مجهز به برنامه حسگر ویژه ضبط کنید. با چه سرعتی می تواند شما را چرخش?

خلاصه

  • یک علامت تجاری ثبت شده از هاسبرو است, شرکت.
  • یک علامت تجاری ثبت شده از محصولات المر است, شرکت.

هدف

رابطه بین تعداد شمع های روشن شده زیر چرخ فلک شمع و سرعت چرخش چرخ فلک را بررسی کنید.

مقدمه

یک چرخ فلک شمع مانند یک چرخ فلک با برق یا چرخ و فلک می چرخد که ممکن است در یک شهربازی سوار شده باشید. اما چرخ فلک شمع بسیار کوچکتر است—برخی می توانند در کف دست شما قرار بگیرند-و از گرمای شمع ها تغذیه می شود. شکل 1 نمونه ای از چرخ فلک شمع را نشان می دهد. توجه داشته باشید که چگونه چرخ فلک شمع دارای چندین تیغه کج در بالا, چگونه تیغه همه به یک شفت مرکزی متصل , و این که شمع زیر تیغه قرار داده شده وجود دارد. وقتی شمع ها روشن می شوند هوای گرم از بالای سرشان بالا می رود که باعث می شود تیغه ها به اطراف بچرخند.

Four candles in an aluminum pie pan with a fan above them

شکل 1. در این پروژه علمی شما یک چرخ فلک شمع شبیه به این خواهید ساخت. وقتی شمع ها روشن می شوند باعث چرخش تیغه های بالا می شوند.

چرخ فلک شمع بخشی از سنت کریسمس است. شناخته شده به عنوان اهرام کریسمس, یا اهرام شمع, این صنایع دستی به طور سنتی به تصویر کشیدن زمستان و یا تم های مذهبی مانند در شکل 2. در اوایل دهه 1800 اختراع شد; طولانی قبل از برق در خانه بود.

A German Christmas Candle Pyramid has a tower with 3 levels and a fan placed on top

شکل 2. نمونه ای از هرم شمع کریسمس.

چگونه روشنایی شمع را چرخش چرخ فلک شمع? شعله شمع هوای بالای شمع را گرم می کند. گرما نوعی انرژی است و باعث می شود هوا درست بالای شمع از هوای سردتر اطراف خود بلند شود. این هوای گرم در حال افزایش به سمت تیغه بالای خود فشار می یابد. این فشار باعث می شود که تیغه به پهلو حرکت کند (بسته به نحوه کج شدن تیغه به سمت راست یا چپ) و به دور شافت بچرخد. هر تیغه ای که بالای شعله حرکت می کند نیز توسط هوای گرم "تحت فشار" قرار می گیرد.

هوای گرم در حال افزایش نیرویی به تیغه وارد می کند که باعث حرکت می شود. نیروی کلاه چیزی هل یا نیش ترمزی میزند بر روی چیز دیگری است. نیرویی که تیغه را به پهلو حرکت می دهد بالابر نامیده می شود . به طور معمول, ما از بلند به عنوان یک نیروی رو به بالا فکر می کنم, مانند با پرواز هواپیما. اما برای یک هواپیما هوا از سمت راست به سمت هواپیما می رسد در حالی که با تیغه ای روی چرخ فلک شمع هوا به سمت بالا می رود و از پایین به تیغه برخورد می کند. زیرا بالابر نسبت به اینکه هوا به کدام سمت می رود تعریف می شود, در چرخ فلک شمع بالابر یک نیروی جانبی است. نیروی دیگری که بر روی هر تیغه وارد می شود نیروی کشش است که در همان جهت هوای متحرک به سمت بالا به سمت تیغه هل می دهد. شکل 3 نمودار نحوه عملکرد هوای گرم و نیروهای بالابر و کشیدن را بر روی تیغه چرخ فلک شمع نشان می دهد تا حرکت کند. (این بسیار شبیه به یک توربین بادی است که شما می توانید پیدا کردن اطلاعات بیشتر در مورد در ایده پروژه از بند باز کردن قدرت یک چرخ دنده!.)

Force diagram of hot air, lift and drag acting on a fan blade

لبه تیغه زاویه دار هنگام گرم شدن از زیر توسط هوا بلند و کشیدن را تجربه می کند. هوای گرم بالا می رود در زیر لبه تیغه زاویه دار و بلند می کشد تیغه عمود بر هوای گرم و به سمت تیغه پایین ترین لبه. کشیدن لبه تیغه را در همان جهتی که هوا بر روی خود حرکت می کند می کشد.

شکل 3. این نمودار نشان می دهد که چگونه هوای گرم, کشیدن, و عمل بالابر بر روی یک تیغه از یک چرخ فلک شمع را به حرکت تیغه (چرخش در اطراف شفت مرکزی; شفت خواهد بود به طور مستقیم در پشت تیغه [شفت نهان در این نمودار است], و تیغه را به سمت چپ در این نمودار چرخش). توجه داشته باشید که این نمودار تنها نشان دادن لبه تیغه, به عنوان اگر بیننده است که به دنبال به طور مستقیم در لبه تیغه. r

در این پروژه علمی شما چرخ فلک شمع خود را مانند شکل 1 می سازید و بررسی می کنید که چگونه میزان گرمای تولید شده توسط تعداد متفاوتی از شمع های روشن—زیر تیغه های چرخ فلک بر سرعت چرخش تیغه ها تاثیر می گذارد. سرعت تیغه ها را با چرخش در دقیقه یا دور در دقیقه اندازه گیری خواهید کرد . اضافه کردن شمع بیشتر تیغه چرخش سریع تر و یا هیچ تفاوت قابل توجه وجود دارد? چه خواهد شد رابطه? برای ساخت چرخ فلک شمع خود را برای پیدا کردن!

اصطلاحات و مفاهیم

  • چرخ فلک شمع
  • گرما
  • نیروی
  • بلند کردن
  • کشیدن
  • توربین بادی
  • چرخش در دقیقه (یا دور در دقیقه)

سوالات متداول

  • چگونه روشنایی یک شمع در یک چرخ فلک شمع را تیغه خود حرکت?
  • چه جهت نیروی بالابر بر روی تیغه های یک چرخ فلک شمع است?
  • چرا تیغه در یک چرخ فلک شمع کج?
  • چرا افزایش هوای گرم?

کتابشناسی

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد نیروهای درگیر در کار چرخ فلک شمع می توانید این منابع را بررسی کنید:

  • اداره ملی هوانوردی و فضایی. (ناسا). (2014 جولای 12). دینامیک پرواز.. بازیابی شده در 20 ژانویه 2015.
  • همکاران ویکیپدیا. (2015, ژانویه 5). توربین بادی. ویکیپدیا: دانشنامه رایگان. بازیابی شده در 20 ژانویه 2015.
  • چگونه کار می کند چیزهای. (ن. د.). چگونه نیروی باد کار می کند.. بازیابی شده در 23 ژانویه 2015.

مواد و تجهیزات

  • تابه پای 8 3/4 اینچ در قطر (2)
  • چاپگر با کاغذ چاپگر
  • قیچی
  • نوار
  • خط کش, متریک
  • زاویه سنج
  • نشانگر ثابت سیاه
  • نی نوشیدنی پلاستیکی
  • مهره شش گوش فلزی
    • باید کاملا در اطراف نی قرار بگیرد و به اندازه ای بلند باشد که بتواند با نی در حالت ایستاده بایستد.
    • اندازه مهره مورد استفاده در این پروژه تا به حال 1/4 قطر داخلی اینچ, 1/2 قطر بیرونی اینچ, و ارتفاع 1/4 اینچ.
    • ما به شما توصیه می کنیم که نی خود را به یک فروشگاه سخت افزار ببرید و مهره های شش گوش با اندازه های مختلف را امتحان کنید تا اطمینان حاصل کنید که نی متناسب با اندازه شما است زیرا قطر نی ها می تواند متفاوت باشد.

    توجه: فیفوکس از سنسور نور در دستگاه های بین المللی پشتیبانی نمی کند. اگر به سنسور نور نیاز دارید باید از دستگاه های اندرویدی برای تجربه خود استفاده کنید. توجه داشته باشید که در برخی از دستگاه ها سنسور نور فقط در صورت تغییر شدید روشنایی به روز می شود. این بدان معناست که اگر شدت نور تغییر نکند یا فقط کمی تغییر کند به نظر می رسد سنسور هیچ داده ای را ضبط نمی کند. ضبط پس از تغییر شدت نور دوباره ادامه خواهد یافت. اگر تجربیات شما اجازه می دهد, به تکان دادن تلفن یا منبع نور کمک می کند (به عنوان مثال. چراغ قوه) کمی برای ایجاد حداقل نوسانات خواندن و فعال نگه داشتن سنسور.

    توجه: علوم دوستان شرکت در برنامه های وابسته با ابزار صفحه اصلی علوم, Amazon. com, کارولینا بیولوژیکی, و جامکو الکترونیک. عواید حاصل از برنامه های وابسته کمک به حمایت از افراد علم, یک 501(ج)(3) موسسه خیریه عمومی, و نگه داشتن منابع ما رایگان برای همه. اولویت اصلی ما یادگیری دانشجویی است. اگر شما هر گونه نظر (مثبت یا منفی) مربوط به خرید شما برای پروژه های علمی از توصیه در سایت ما ساخته شده, لطفا به ما اطلاع دهید. برای ما بنویسید در [email protected] org.

    روش تجربی

    در قسمت اول این پروژه علمی چرخ فلک شمع خود را خواهید ساخت. هنگامی که شما را تایید کرده اند که کار می کند, شما استفاده خواهد کرد استفاده از برنامه برنامه سنسور برای اندازه گیری چگونه سریع می چرخد با استفاده از مقدار مختلف از شمع. یک برنامه حسگر مانند فیفوکس به شما امکان می دهد داده ها را با استفاده از سنسورهایی که در بسیاری از تلفن های هوشمند تعبیه شده اند از جمله سنسور نور که سطح نور را اندازه گیری می کند ضبط کنید (به طور معمول از این سنسور برای تنظیم خودکار روشنایی صفحه نمایش تلفن شما استفاده می شود). در این پروژه از اپلیکیشن برای ضبط چرخش چرخ فلک خود با استفاده از حسگر نور گوشی خود استفاده خواهید کرد. شما این کار را با داشتن بخشی از چرخ فلک خود بین گوشی و منبع نور انجام خواهید داد تا سنسور نور را مسدود کرده و بر خواندن تاثیر بگذارد. اگر شما یک گوشی ندارد, شما همچنین می توانید چرخش چرخ فلک با استفاده از یک کرنومتر به حساب.

    توجه: فیفوکس از سنسور نور در دستگاه های بین المللی پشتیبانی نمی کند. اگر به سنسور نور نیاز دارید باید از دستگاه های اندرویدی برای تجربه خود استفاده کنید. توجه داشته باشید که در برخی از دستگاه ها سنسور نور فقط در صورت تغییر شدید روشنایی به روز می شود. این بدان معناست که اگر شدت نور تغییر نکند یا فقط کمی تغییر کند به نظر می رسد سنسور هیچ داده ای را ضبط نمی کند. ضبط پس از تغییر شدت نور دوباره ادامه خواهد یافت. اگر تجربیات شما اجازه می دهد, به تکان دادن تلفن یا منبع نور کمک می کند (به عنوان مثال. چراغ قوه) کمی برای ایجاد حداقل نوسانات خواندن و فعال نگه داشتن سنسور.

    ساخت چرخ فلک شمع شما

    در این بخش از پروژه علم, شما چرخ فلک شمع خود را از دو تابه پای الومینیوم را, یک نی, یک مهره فلزی, شمع ها, خمیر بازی, یک سیخ چوبی, و برخی از نوار نصب دو طرفه. شما همچنین نیاز به یک جفت قیچی, نوار, و یک چاپگر با کاغذ. بنابراین مواد خود را جمع کنید و برای ساختن اماده شوید!

    1. یکی از تابه های الومینیوم (شکل 4) را بردارید و لبه کج شده خود را با دقت برش دهید تا همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است اکنون مانند یک دایره صاف و صاف به نظر برسد.

    An aluminum pie pan

    شکل 4. یکی از لیوان های شیشه ای را بردارید.

    A circle of aluminum from a pie pan with the walls cut off

    شکل 5. لبه تابه پای را برش دهید (بنابراین با یک دایره صاف باقی مانده اید).

    1. الگوی اسیاب بادی (پی دی اف) را چاپ کنید.
    2. دایره را از قالب جدا کرده و همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است با چند قطعه نوار به دایره الومینیوم بچسبانید. از نوار زیاد استفاده نکنید زیرا بعدا الگوی کاغذ را حذف خواهید کرد.

    A paper windmill template is taped to an aluminum circle

    شکل 6. الگوی برش خورده بادی را به دایره الومینیوم بچسبانید.

    1. همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است در امتداد خطوط جامد الگو و دایره زیر برش دهید.
      1. اطمینان حاصل کنید که تمام راه را به مرکز دایره بریزید.

      Cuts are made to an aluminum circle following a paper windmill template that is taped on

      شکل 7. دایره الومینیوم را در امتداد خطوط جامد قالب بریزید.

      1. دایره الومینیوم را با دقت در امتداد خطوط نقطه ای الگو به سمت پایین تا کنید تا همانطور که در شکل 8 نشان داده شده لبه های مثلثی به سمت پایین داشته باشید.
        1. برای اطمینان از صاف بودن خطوط می توانید از خط کش استفاده کنید.
        2. از زاویه سنج برای اطمینان از خم شدن لبه ها در حدود 30-40 درجه (°) در مقایسه با نوارهای صاف و بالایی استفاده کنید.

        Angled fan blades are made by folding sections of cut aluminum along the lines of a template

        شکل 8. دایره الومینیوم را در امتداد خطوط نقطه چین به سمت پایین تا کنید.

        1. قالب کاغذ را از دایره الومینیوم که اکنون باید مانند یک بادگیر بادی باشد همانطور که در شکل 9 نشان داده شده است بردارید. برای کار کردن چرخ فلک شمع خود باید الگوی کاغذ را بردارید.

        A windmill with angled blades made from the bottom of an aluminum pie pan

        شکل 9. قالب کاغذ را با دقت از بادگیر جدا کنید.

        1. اختیاری: در این مرحله (یا در مرحله بعد) می توانید تیغه های میل بادی (با استفاده از نشانگرهای ثابت رنگی) را در صورت تمایل تزیین کنید. شکل 10 نمونه ای از تیغه های تزیین شده را نشان می دهد.

        The blades of an aluminum windmill are decorated with markers

        شکل 10. تیغه های بادی تزیین شده.

        1. میل بادی را به سمت بالا بچرخانید تا لبه های مثلثی به سمت بالا باشد. همانطور که در شکل 11 نشان داده شده است در مرکز اسیاب بادی یک نقطه کوچک با استفاده از نشانگر ثابت ایجاد کنید.
          1. شما باید با اندازه گیری طول هر نوار مسطح و محاسبه محل مرکز هر یک از نوارها از خط کش برای یافتن مرکز استفاده کنید.

          The center of an aluminum windmill is marked with a black dot

          شکل 11. از یک نشانگر ثابت برای ایجاد یک نقطه در مرکز اسیاب بادی در قسمت زیرین استفاده کنید.

          1. یک نی برش بزنید تا یک قطعه مستقیم به طول 5 سانتی متر (سانتی متر) ایجاد شود. اطمینان حاصل کنید که قطعه نی به خوبی در مهره شش گوش فلزی شما قرار می گیرد. در صورت نیاز می توانید یک لایه نوار دور نی قرار دهید تا بهتر جا بیفتد.
          2. با استفاده از نوار نصب دو طرفه مهره و قطعه نی را روی نقطه ای که روی میل بادی ایجاد کرده اید وصل کنید. مهره باید به نگه داشتن قطعه نی مستقیم (عمودی) کمک کند. هنگامی که متصل است, اسیاب بادی خود را باید مانند یکی در چهره نگاه 12 و 13.
            1. نوار دو طرفه را فقط در امتداد لبه مهره قرار دهید. سوراخ را کاملا از بین ببرید در غیر این صورت ممکن است چرخ فلک در حین چرخش روی نوار گیر کند که بعدا می تواند در چرخش نرم اسیاب بادی روی سیخ اختلال ایجاد کند. خوب است اگر نوار به خارج از مهره برسد تا زمانی که هیچ نواری سوراخ را نپوشاند.
            2. اطمینان حاصل کنید که هنگام نگاه کردن به پایین از طریق نی می توانید نقطه را ببینید.

            A nut is placed on the center of an aluminum windmill and a straw is placed inside the nut

            شکل 12. نمای جانبی نی (داخل مهره) و مهره ای که به اسیاب بادی متصل می شود.

            Top-down view of a straw inside a nut placed on the center of an aluminum windmill

            شکل 13. نمای بالای نی (داخل مهره) و مهره ای که به اسیاب بادی متصل می شود.

            1. با ساخت پایه چرخ فلک شمع ادامه دهید. این کار با استفاده از پان دیگر الومینیوم انجام می شود. تابه پای دیگر را بردارید و از یک نشانگر ثابت برای ایجاد یک نقطه در مرکز استفاده کنید. سپس چهار نقطه در اطراف لبه تابه که همه به طور مساوی از هم فاصله را, و یک "ایکس" در کنار هر نقطه, همانطور که در شکل نشان داده شده است 14. (بعدا روی هر "ایکس" یک شمع قرار می دهید) توجه داشته باشید : حتما از خط کش برای اندازه گیری و ایجاد همه نقاط استفاده کنید.

            An aluminum pie pan has five black dots marked at the north, east, south, west and center of the pan

            شکل 14. یک نقطه در مرکز و چهار نقطه (با یک "ایکس" در کنار هر کدام) به طور مساوی در امتداد لبه ها قرار دهید.

            1. سپس یک سیخ چوبی را ببرید (یا بشکنید) به طوری که 20 سانتی متر طول داشته باشد (و هنوز یک انتهای نوک تیز داشته باشد). سپس یک قطعه کوچک خمیر بازی به اندازه مشت برداشته و انتهای صاف سیخ را به داخل بچسبانید. خمیر بازی و سیخ را روی نقطه مرکزی تابه پای قرار دهید. اطمینان حاصل کنید که سیخ درست روی نقطه است. لبه های توپ خمیر بازی را فشار دهید تا کمی روی ظرف پای صاف شود تا شبیه شکل 15 شود. همچنین می توانید از نوار دو طرفه برای اتصال خمیر بازی به تابه استفاده کنید.

            A wooden skewer is stuck vertically into a ball of Play-Doh at the center of an aluminum pie pan

            شکل 15. سیخ چوبی را درون یک تکه خمیر بازی قرار دهید و این را روی مرکز تابه پای بچسبانید.

            1. اطمینان حاصل کنید که سیخ تا حد ممکن در خمیر بازی روی تابه عمودی باشد. (برای اینکه چرخ فلک شمع خوب کار کند باید سیخ تا حد ممکن صاف باشد.) بگذارید خمیر بازی کمی سفت شود و بگذارید پایه چرخ فلک شمع برای مدتی بیرون بماند.
            2. در ضمن یک نوار فویل به طول حدود 4 اینچ و عرض 1 اینچ برش دهید. همانطور که در شکل 16 نشان داده شده است از نوار چسب برای اتصال به قسمت افقی و مسطح یکی از تیغه ها استفاده کنید. هنگامی که چرخ فلک شمع در حال چرخش است, نوار الومینیوم نور را از رسیدن به گوشی خود را هر بار که سنسور نور عبور می کند را مسدود. به این ترتیب می توانید تعداد چرخش های چرخ فلک خود را بشمارید.

            A small aluminum strip is added to a blade on a windmill to increase its length from the center

            شکل 16. یک نوار الومینیوم را به قسمت افقی یک تیغه وصل کنید که هنگام چرخاندن چرخ فلک حسگر نور تلفن شما را مسدود می کند.

            1. هنگامی که خمیر بازی سخت شده است, شما می توانید سعی کنید از چرخ فلک شمع خود را! نی کارخانه بادی را در بالای سیخ قرار دهید. اگر میل بادی شما با چرخاندن دست به نرمی می چرخد تست کنید. اگر مقاومت زیادی احساس کردید یا متوجه حرکات چرخشی نامنظم شدید بررسی کنید که نوک سیخ روی نوار دو طرفه ای که برای چسباندن مهره به تابه استفاده می کردید گیر کرده است یا خیر. شما می خواهید به طور مساوی و بسیار روان بچرخد. سپس روی هر "ایکس" یک شمع روی پایه چرخ فلک قرار دهید. اکنون تنظیمات شما باید شبیه شکل 17 باشد.

            Four candles in an aluminum pie pan with a fan above them

            شکل 17. اسیاب بادی نی را روی نوک نوک تیز سیخ چوبی و روی هر چهار نقطه اطراف لبه پایه یک شمع قرار دهید و چرخ فلک شمع شما اماده است تا امتحان کند!

            1. چرخ فلک خود را امتحان کنید تا اطمینان حاصل کنید که کار می کند! برای این کار روی یک سطح صاف و پایدار (مانند میز یا میز) تنظیم کنید که نزدیک هیچ منبع حرکت هوا نباشد. مثلا در اتاقی با درها و پنجره های بسته و به دور از هرگونه دریچه هوای فعال تنظیم کنید. حتی یک نسیم ملایم می تواند حرکت چرخ فلک شمع را کاملا مختل کند.
            2. اکنون از یک بزرگسال بخواهید که هر چهار شمع را روشن کند. تماشا کنید تا ببینید تیغه های چرخ فلک شمع (قسمت بادی در بالا) شروع به چرخش می کنند یا خیر. مجددا بررسی کنید که حرکت چرخشی منظم و روان است یا خیر. ممکن است لازم باشد یک دقیقه صبر کنید تا هر حرکتی را مشاهده کنید. هنگامی که کار می کند می توانید به بخش بعدی بروید: "چرخ فلک شمع خود را تست کنید."اگر تیغه پس از انتظار برای چرخش نیست 2-3 دقایق (دقیقه), سعی کنید به عیب یابی با چک کردن زیر:
              1. اطمینان حاصل کنید که شعله های شمع کاملا عمودی هستند و سوسو نمی زنند و به پهلو حرکت نمی کنند. اگر سوسو بزنند یا به پهلو حرکت کنند ممکن است حرکت هوا مختل شود. شعله ها باید کاملا عمودی باشند تا چرخ فلک شمع به خوبی کار کند.
              2. اطمینان حاصل کنید که قسمت بادی به صورت افقی روی سیخ (و موازی با پایه چرخ فلک) نشسته است. اگر اسیاب بادی روی سیخ کج شود ممکن است نی سیخ را مالش دهد (اصطکاک ایجاد کند ) و از چرخش تیغه ها جلوگیری کند.
              3. ببینید منابع اصطکاک احتمالی دیگری وجود دارد که می تواند چرخش تیغه ها را کند کند یا خیر. برای این کار به محل اتصال سیخ و کاه نگاه کنید. سیخ باید فقط در جایی که نقطه را کشیده اید (داخل مهره) لمس کند. نباید به هیچ نوار دو طرفه ای که برای اتصال مهره شش گوش به ظرف پای استفاده کرده اید دست بزند.
              4. اطمینان حاصل کنید که تیغه ها همه در زاویه 30° قرار دارند و نوارهای مستقیم روی میل بادی هنوز مستقیم و افقی هستند (و موازی با پایه چرخ فلک).
              5. نوار الومینیوم باید بیش از حد نور باشد تا تعادل چرخ فلک شمع را تحت تاثیر قرار دهد. با این حال اگر احساس می کنید مشکلی ایجاد می کند سعی کنید کوتاه تر یا باریک تر شوید تا تاثیر خود را بر رفتار چرخشی به حداقل برسانید.
              6. می توانید سیخ را کوتاهتر کنید زیرا این باعث کاهش مسافتی می شود که هوای گرم باید از شعله ها طی کند. اگر این کار را کردید شمع ها را منفجر کنید و قسمت اسیاب بادی را از سیخ جدا کنید و سعی کنید سیخ را با احتیاط مستقیم از خمیر بازی بیرون بیاورید. وقتی سیخ را کوتاهتر می کنید اطمینان حاصل کنید که تیغه های کارخانه بادی هنوز حداقل حدود 5 سانتی متر بالاتر از شعله های شمع های روشن هستند. سیخ کوتاه شده را مستقیما به سوراخ خمیر بازی بچسبانید و دوباره چرخ فلک شمع را امتحان کنید.

              تست چرخ فلک شمع خود را

              در این قسمت از پروژه علمی بررسی خواهید کرد که چگونه میزان گرما (تعداد شمع های روشن) زیر تیغه های چرخ فلک بر سرعت چرخش تیغه ها تاثیر می گذارد. برای اندازه گیری و ثبت سرعت چرخ فلک خود از یک برنامه حسگر ویژه و حسگر نور تلفن خود استفاده خواهید کرد. چگونه کار می کند: هنگامی که شما درخشش نور بر روی تلفن خود را از بالا, سنسور نور یک مقدار شدت نور بالا به عنوان خوانده شده. با این حال, اگر چیزی مانع از رسیدن نور به سنسور شود, شدت نور بلافاصله به شدت کاهش می یابد. هنگامی که تلفن خود را در کنار چرخ فلک شمع قرار می دهید به طوری که نوار الومینیوم هر بار که از بالای سنسور عبور می کند سنسور نور را مسدود می کند, سپس برای هر چرخشی که چرخ فلک شمع شما ایجاد می کند در شدت نور فرو می روید. از این طریق می توانید سرعت چرخ فلک یا تعداد چرخش در دقیقه (یا دور در دقیقه) را استخراج کنید. همچنین می توانید چرخش های چرخ فلک را با کمک ساعت توقف بشمارید.

              در دفترچه یادداشت خود یک جدول داده مانند جدول 1 تهیه کنید. شما نتایج خود را در این جدول داده ثبت خواهید کرد.

              چرخش در دقیقه (دور در دقیقه)
              تعداد شمع های روشن دادگاه 1 دادگاه 2 دادگاه 3 دادگاه 4 دادگاه 5 میانگین
              1
              2
              3
              4
              جدول 1. یک جدول داده مانند این را در دفترچه یادداشت خود ایجاد کنید تا نتایج خود را ثبت کنید.

              با استفاده از یک برنامه سنسور

              توجه: فیفوکس از سنسور نور در دستگاه های بین المللی پشتیبانی نمی کند. اگر به سنسور نور نیاز دارید باید از دستگاه های اندرویدی برای تجربه خود استفاده کنید. توجه داشته باشید که در برخی از دستگاه ها سنسور نور فقط در صورت تغییر شدید روشنایی به روز می شود. این بدان معناست که اگر شدت نور تغییر نکند یا فقط کمی تغییر کند به نظر می رسد سنسور هیچ داده ای را ضبط نمی کند. ضبط پس از تغییر شدت نور دوباره ادامه خواهد یافت. اگر تجربیات شما اجازه می دهد, به تکان دادن تلفن یا منبع نور کمک می کند (به عنوان مثال. چراغ قوه) کمی برای ایجاد حداقل نوسانات خواندن و فعال نگه داشتن سنسور.

              1. قبل از اینکه شما شروع به گرفتن اندازه گیری های خود را, اطمینان حاصل کنید که شما می دانید محل سنسور نور در گوشی خود و تست اگر کار می کند به عنوان انتظار می رود.
              2. هنگامی که شما راه اندازی چرخ فلک خود را و سنسور نور خود را تست شده با موفقیت, محل گوشی در کنار چرخ فلک با سنسور نور رو به سمت بالا. برای بالا بردن تلفن خود از چندین کتاب یا جعبه استفاده کنید تا درست زیر نوار الومینیوم قرار گیرد. تلفن را طوری قرار دهید که نوار نور سنسور نور را هر بار که بالای تلفن قرار دارد همانطور که در شکل 18 نشان داده شده مسدود کند. اطمینان حاصل کنید که حرکت چرخ فلک به هیچ وجه مانعی ندارد.

              A flashlight is mounted above an aluminum windmill and shines on a smartphone below the windmill

              شکل 18. تلفن خود را زیر نوار الومینیوم قرار دهید تا هر بار که از بالا عبور می کند حسگر نور تلفن شما را مسدود کند. توجه : در این تصویر چراغ قوه روی یک پایه نصب شده است تا بالای سنسور نور نگه داشته شود. همچنین می توانید چراغ قوه را با دستان خود نگه دارید.

              1. برنامه سنسور خود را باز کنید و سنسور نور را انتخاب کنید.
              2. حالا وقت روشن کردن شمع هاست! از یک بزرگسال بخواهید یکی از شمع ها را روشن کند.
              3. 3 دقیقه صبر کنید. انتظار به شما اجازه می دهد تا گرمای شعله جمع شود و اطمینان حاصل می کند که تیغه ها هنگام شروع اندازه گیری با سرعت ثابت حرکت می کنند.
              4. یک چراغ قوه را بالای سنسور نور گوشی خود نگه دارید تا نوار الومینیوم بین گوشی و چراغ شما عبور کند. شما می توانید چراغ قوه خود را بر روی یک پایه قرار دهید (همانطور که در شکل 18 نشان داده شده است) و یا چراغ قوه را با دستان خود نگه دارید. اگر خودتان نگه دارید حتما چراغ قوه را در همان وضعیت و تا حد ممکن ثابت نگه دارید. هر جنبش خواندن سنسور نور خود را تحت تاثیر قرار دهد.
              5. خوانش های حسگر نور را روی صفحه نمایش تلفن خود مشاهده کنید. اگر منبع نور خود را بیش از حد حرکت ندهید باید نسبتا ثابت باشد. شما باید توجه داشته باشید که هر بار که نوار الومینیوم بالاتر از سنسور نور عبور می کند, یک شیب در نمودار خود را رخ می دهد.
              6. شروع یک ضبط جدید برای اولین تجربه خود را با فشار دادن دکمه بازی در برنامه فیفاکس برای اندازه گیری تعداد چرخش چرخ فلک خود را. اطمینان حاصل کنید که چراغ قوه خود را تا زمانی که برنامه در حال ضبط است نگه دارید.
              7. بعد از حدود 1.5 دقیقه ضبط را متوقف کنید و تجربه خود را ذخیره کنید. اطمینان حاصل کنید که به نام هر ضبط مناسب مانند "1 شمع", "2 شمع", و غیره. مرحله 8 را چهار بار دیگر تکرار کنید تا در مجموع پنج محاکمه برای این تعداد شمع روشن انجام داده باشید.
                1. اطمینان حاصل کنید که هیچ یک از شرایط تست تغییر در حالی که شما انجام محاکمات مختلف خود را. به عنوان مثال چرخ فلک شمع را حرکت ندهید و اطمینان حاصل کنید که شعله(های) شمع در تمام مدت صاف و راست باقی می ماند.

                An example graph measures light intensity from a candle behind a rotating fan blade

                یک نمودار نمونه داده های شدت نور جمع شده از شمعی را نشان می دهد که در پشت یک تیغه فن چرخان قرار دارد. اکثر نمودار سطح و سطوح لوکس بین 10 لوکس و 55 لوکس است. نمودار همچنین نشان می دهد نرخهای پایین متعدد و یکنواخت در مقادیر لوکس هر زمان که تیغه فن می چرخد و به طور خلاصه بلوک نور شمع از رسیدن به سنسور نور. حداقل مقدار لوکس 7 لوکس و حداکثر 56 لوکس است.

                شکل 19. به عنوان مثال داده ها از برنامه فیفاکس. محور ایکس نمودار زمان را بر حسب ثانیه نشان می دهد و محور بله شدت نور در لوکس است. در نمودار خود فاصله 60 ثانیه ای را برای شمارش تعداد چرخش در دقیقه برای چرخ فلک شمع خود انتخاب کنید.

                1. این مراحل را تکرار 4-11 سه بار دیگر به طوری که شما چرخ فلک شمع با یک تست شده, دو, سه, یا چهار شمع روشن. اطمینان حاصل کنید که هر یک از ضبط های خود را به ترتیب نامگذاری کنید.
                  1. وقتی شمع دوم را روشن می کنید شمعی را که در طرف مقابل شمع اول قرار دارد روشن کنید (به طوری که نور متقارن باشد). برای شمع سوم مهم نیست که کدام شمع را روشن می کنید.

                  با استفاده از کرونومتر

                  1. روی لبه یکی از تیغه های چرخ فلک یک علامت (مانند یک خط کوچک) ایجاد کنید. باید به اندازه کافی قابل مشاهده باشد تا بتوانید هنگام چرخش تیغه ها به راحتی ببینید.
                  2. از یک بزرگسال بخواهید یکی از شمع ها را روشن کند.
                  3. 3 دقیقه صبر کنید. انتظار به شما اجازه می دهد تا گرمای شعله جمع شود و اطمینان حاصل می کند که تیغه ها هنگام شروع اندازه گیری با سرعت ثابت حرکت می کنند.
                  4. حالا بشمارید که تیغه ها در 30 ثانیه (ثانیه) چند چرخش انجام می دهند.
                    1. برای این کار علامتی را که ایجاد کرده اید (در مرحله 1) تماشا کنید و جهت گیری کنید تا ببینید چه زمانی مستقیما بالای یکی از شمع ها قرار می گیرد. سپس تعداد دفعات مشاهده چند بار تیغه مشخص شده چرخش بالا که شمع در 30 ثانیه.
                    2. اگر تیغه در حال چرخش نیست و در همه, رکورد " 0 " برای دور در دقیقه در جدول داده ها برای این تعداد از شمع روشن.
                    1. اطمینان حاصل کنید که هیچ یک از شرایط تست تغییر در حالی که شما انجام محاکمات مختلف خود را. به عنوان مثال چرخ فلک شمع را حرکت ندهید و اطمینان حاصل کنید که شعله(های) شمع در تمام مدت صاف و راست باقی می ماند.
                    1. وقتی شمع دوم را روشن می کنید شمعی را که در طرف مقابل شمع اول قرار دارد روشن کنید (به طوری که نور متقارن باشد). برای شمع سوم مهم نیست که کدام شمع را روشن می کنید.

                    تجزیه و تحلیل نتایج خود را

                    1. میانگین تعداد دور در دقیقه را برای هر تعداد شمع روشن محاسبه کنید. نتایج خود را در جدول داده خود ثبت کنید.
                      1. برای محاسبه میانگین اضافه کردن اعداد برای هر محاکمه و سپس تقسیم بر تعداد محاکمات.
                      1. تعداد شمع ها را در محور قرار دهید ایکس (محور افقی) و دور در دقیقه تیغه ها در محور بله (محور عمودی).
                      1. چگونه روشنایی شمع بیشتر به نظر می رسد را تحت تاثیر قرار چگونه سریع تیغه چرخ فلک شمع چرخش?
                      2. می توانید نتایج خود را از نظر چگونه گرما از شعله شمع شما توضیح می دهد' چرخش تیغه?
                      3. برای یک چالش پیشرفته تر ببینید که می توانید بفهمید رابطه بین تعداد شمع های روشن و سرعت چرخش تیغه ها یک رابطه خطی است یا غیر خطی .
                        1. اگر یک رابطه خطی باشد نقاط داده باید یک خط مستقیم (یا یک خط تقریبا مستقیم) ایجاد کنند.
                        2. چرا شما فکر می کنم شما رابطه است که شما انجام دهید را ببینید? چه می کند این به شما بگویم در مورد چگونه افزایش مقدار گرما در زیر تیغه را تحت تاثیر قرار سرعت چرخش تیغه?

                        از یک متخصص بپرسید

                        هنوز سوالات خاص در مورد پروژه های علمی خود را شما? تیم ما از دانشمندان داوطلب می تواند کمک کند. کارشناسان ما این کار را برای شما انجام نمی دهند اما پیشنهادات و راهنمایی های شما را مطرح می کنند و به شما در رفع مشکل کمک می کنند.

                        تغییرات

                        • عامل دیگری که می تواند بر سرعت چرخش تیغه های چرخ فلک شمع تاثیر بگذارد نزدیک بودن تیغه ها به شعله ها است. می توانید این پروژه علمی را تکرار کنید اما این بار چرخ فلک شمع را با استفاده از سیخ های چوبی با طول های مختلف تست کنید (و تعداد شمع های روشن را ثابت نگه دارید). (فقط اطمینان حاصل کنید که هیچ یک از سیخ ها به قدری کوتاه نیستند که تیغه ها کمتر از 5 سانتی متر بالاتر از شعله ها باشند.) چگونه تغییر فاصله بین شعله و تیغه را تحت تاثیر قرار سرعت چرخش از تیغه?
                        • تغییر زاویه تیغه ها همچنین می تواند بر سرعت چرخش چرخ فلک شمع تاثیر بگذارد. برای تست این, استفاده از یک زاویه سنج به دقت خم تیغه به زوایای مختلف (به غیر از 30°, که چیزی است که در ایده اصلی پروژه علم تست شده). هنگامی که تست یک زاویه خاص, همه از تیغه خم به همان زاویه. زاویه مناسب از تیغه است? به عبارت دیگر, در چه زاویه انجام تیغه چرخش سریع ترین? در چه زاویه انجام تیغه چرخش نیست?
                        • چگونه در حال حرکت شمع را تحت تاثیر قرار سرعت تیغه? می توانید این را با حرکت دادن همه شمع ها به سیخ یا دورتر از سیخ تست کنید. (ممکن است بخواهید از پایه ای استفاده کنید که فضای بیشتری نسبت به تابه الومینیوم به شما بدهد.) هنگام تست فاصله معین تمام شمع ها را از سیخ یکسان نگه دارید.
                        • چگونه اصطکاک را تحت تاثیر قرار چگونه به خوبی چرخش چرخ فلک شمع? برای تست این کار چندین قسمت بادی درست کنید و برای هر کدام سعی کنید مواد متفاوتی را در انتهای نی (جایی که به تابه پای وصل شده است) قرار دهید. این باعث تغییر اصطکاکی می شود که سیخ چوبی هنگام قرار دادن در نی بادی تجربه می کند. چه مواد بهترین کار برای ساخت چرخش چرخ فلک شمع? چه مواد بدترین کار, و یا باعث به چرخش کمترین?
                        • می تواند به شما طراحی یک چرخ فلک شمع های مختلف بر اساس طراحی در این پروژه علم? در مورد انواع مختلف چرخ فلک شمع تحقیق کنید تا ایده بگیرید و سپس امتحان کنید! اطمینان حاصل کنید که از هیچ چیز قابل اشتعال در طراحی خود استفاده نکنید و فقط با کمک یک بزرگسال از شمع های روشن استفاده کنید.

                        فرصت های شغلی

                        اگر دوست دارید این پروژه, شما ممکن است لذت بردن از کاوش این مشاغل مرتبط:

                        • بیشتر بخوانید

                        انسان همیشه اشتیاق به پرواز و به چیزهای دیگر پرواز, هر دو از طریق هوا و به فضا—مهندسان هوافضا افرادی که کسانی که رویاهای به حقیقت می پیوندند. طراحی, ساخت, و تست وسایل نقلیه مانند هواپیما, هلیکوپتر, بالن, موشک, موشک, ماهواره, و فضاپیما. بیشتر بخوانید

                        • بیشتر بخوانید

                        شما تا کنون دیده اند یک مزرعه بادی و یا مجموعه ای از توربین های بادی? هنگامی که باد می وزد, توربین چرخش, تبدیل باد به انرژی برای جوامع به استفاده از. اما به منظور توربین بادی برای تولید بیشترین مقدار انرژی موثر, تکنسین خدمات توربین بادی باید بازرسی, عیب یابی, تعمیر, و اطمینان حاصل شود که توربین بادی در دستور کار خوب است. این یک کار است که نیاز به هیچ ترس از ارتفاع همراه با استعداد مکانیکی بزرگ و دانش کار خوب از... ادامه مطلب

                        • بیشتر بخوانید

                        مهندسان مکانیک بخشی از زندگی روزمره شما هستند, طراحی قاشق که برای خوردن صبحانه استفاده می کردید, بسته بندی صبحانه شما, کلاه تلنگر روی لوله خمیردندان شما, زیپ روی ژاکت شما, ماشین, دوچرخه, یا اتوبوسی که به مدرسه می برید, صندلی شما نشسته اید, دستگیره دری که گرفته اید و لولاهایی که باز می شود, و خودکار شما برای تست خود استفاده می کردید. تقریبا هر جسمی که در اطراف خود می بینید از دست یک مهندس مکانیک عبور کرده است. ادامه مطلب

                        • بیشتر بخوانید

                        مهندسی هوافضا و تکنسین های عملیات برای توسعه هواپیماهای جدید و وسایل نقلیه فضایی ضروری هستند. قطعات هوا و فضاپیما را می سازند و تست می کنند و وسایل نقلیه را نیز مونتاژ می کنند. این افراد اعضای اصلی یک تیم پرواز هستند و وسایل نقلیه فضایی را برای پرتاب در اتاق های تمیز و سکوی پرتاب تهیه می کنند. همچنین با تست قطعات مشکوک به عیب یابی خرابی های پرتاب یا پرواز کمک می کنند. بیشتر بخوانید

                        لینک های مرتبط

                        خبرخوان در مورد این موضوع

                        به این صفحه استناد کنید

                        اطلاعات عمومی در اینجا ارایه می گردد. حتما قالب بندی از جمله حروف بزرگ را برای روشی که استفاده می کنید بررسی کنید و در صورت لزوم استناد خود را به روز کنید.

ثبت دیدگاه

مجموع دیدگاهها : 0در انتظار بررسی : 0انتشار یافته : ۰
قوانین ارسال دیدگاه
  • دیدگاه های ارسال شده توسط شما، پس از تایید توسط تیم مدیریت در وب منتشر خواهد شد.
  • پیام هایی که حاوی تهمت یا افترا باشد منتشر نخواهد شد.
  • پیام هایی که به غیر از زبان فارسی یا غیر مرتبط باشد منتشر نخواهد شد.