口吹飞箭
2023-10-04张军
通常情况下我们会认为,科学实验往往会有一种神秘感,认为科学家离我们很远。其实,我们每个人都可以是“小小科学家”,都可以利用身边常见的物品,自己动手做一些简单的科学实验。下面,我们就一起动手试试吧。
名师简介:
张军,江苏省南京市玄武高级中学(梅园校区)STEM项目主管,江苏省首席科技传播专家,高级青少年科技辅导员;曾经多次担任省级以上赛事评委,撰写的科普作品多次获省级以上奖项,“张老师带你做科学”抖音号有30多万的粉丝量。
“口吹飞箭”,相信大家都有所耳闻。例如,在各类武侠类影视作品中,刺客常用吹箭行刺;今天的南美土著人、亚马逊雨林的印第安人还在用吹箭打猎等。小小的吹箭为何有这么大的威力,它又是怎么制作出来的呢?其实,制作“口吹飞箭”很简单,只需要用吸管、棉签和剪刀,就能制作出颇具威力的“口吹飞箭”,具体制作过程如下:
1.剪去吸管弯头部分;
2.将棉签插进去;
3.用力对着吸管吹气,“箭”就会飞出去。
一个简单的“口吹飞箭”就制作完成了。那么,如何才能让“飞箭”的威力更大,棉签飞出的距离更远呢?
安全小贴士:
1.“飞箭”不能使用过硬、过尖的材料,防止人员受伤;
2.不能对着玻璃等易碎品,以及人或动物等发射“飞箭”。
我们很容易想到的是用力吹,这个来自生活的直觉是有科学依据的。在高中学习了“加速度”的概念之后,我们就会了解到,物体要获得一定的加速度,就必须受到力的作用。牛顿第二定律告诉我们,物体质量一定时,受到的动力越大,所产生的加速度也就越大。
而棉签上附带多少棉花,也会影响棉签飞行的距离。我们吹气产生的推力对棉签来说是动力,而棉签和吸管壁摩擦会产生阻力。当棉花太多时,棉签与吸管间的阻力会增大;当棉花太少时,棉签与吸管之间会漏气,削弱了动力。
棉签一旦离开吸管,加速就会停止。在保證推力不变的前提下,加速时间越长,棉签离开吸管时速度就越大。那么,如何延长加速时间呢?我们可以使用更长的吸管(或将两支吸管口对接,外面裹上纸条固定,用胶带粘牢即可)。
实际上,棉签与子弹、炮弹飞行的基本原理是相同的,飞行物的重心分布、空气阻力等因素都会影响到实际飞行轨迹。重力作用会让飞行物向下落,而阻力会消耗飞行物的动能,导致速度减小。物体飞行速度越大,空气阻力也就越大。如果脑洞开得再大一些,你可能还会想到,假如棉签速度足够大,它会不会一直飞下去?这也是牛顿当年想过的问题哦,大家可以在网络上搜一下“牛顿大炮”,将思维的触角伸得更远些。
当然,“口吹飞箭”还有升级版的玩法,比如用打气筒打气替代嘴吹气等。那么,你还有哪些创意呢?