Invitation to Science InquiryInvitation to Science Inquiry : Mida võib voolav õhk teha?

Mida võib voolav õhk teha?

2.1 Paberi tõstmine

Vahendid:

1. Igale õpilasele pabeririba (umbes 15*3 cm).

Protseduur:

1. Jaga igale õpilasele pabeririba.

2. Tehke pabeririba ühte otsa volt.

3. Hoides kinni volditud otsast, las õpilased puhuvad paberi piki alumist külge. Mida nad näevad?

4. Nüüd tuleb mõelda piki paberi pealmist külge puhumisele ja ennustada, mis juhtub.

5. Puhuda piki paberi pealmist külge ja vaadelda.

Mis juhtus, kui puhuda piki alumist külge?
Mis juhtus, kui puhuda piki ülemist külge?
Mida teate seisva õhu omaduste kohta?
Mille poolest on õhk paberi peal ja all erinev, kui puhuda piki paberi ülemist külge?
Kuidas muudab liikuv õhk paberile mõjuvat raskusjõudu?

Selgitus Paigaleseisev õhk avaldab rõhku võrdselt igas suunas. Puhumine tekitab pabeririba kohale õhuvoolu. Mida kiirem on vool gaasides ja vedelikes, seda madalam on neis rõhk (Bernoulli seadus): p + Ek/V = konstant, kus p on rõhk, Ek on kineetiline energia ja V on ruumala. Kineetiline energia sõltub voolamise kiirusest. Pabeririba kohale puhumine vähendab rõhku pabeririba ülemisele küljele ja alumisele küljele mõjuv suurem rõhk lükkab paberi üles. Kui puhuda paberi alla, siis surve õhuvooluga kokkupõrkest lükkab paberi ikkagi üles.

2.2 Jonnakas paberkaart

Vahendid:

1. Igale õpilasele paberkaart (umbes 7*12 cm).

Protseduur:

1. Jaga igale õpilasele paberkaart.

2. Voltige paberkaart kas keskelt (joonis A) või umbes 1 cm mõlemast servast (joonis B).

3. Asetage kaardid lauale ja proovige puhuda kaart laualt minema puhudes kaardi alla. Mida te näete?

Mida te nägite paberkaardi alla puhudes?
Missugused omadused on seisval õhul?
Mille poolest on õhk paberi peal ja all erinev, kui puhuda paberi alla?
Miks paber ei lennanud laualt minema?
Millepoolest on liikuv ja seisev õhk erinevad?

Selgitus See katse on otseseks järjeks „Paberi tõstmisele“ ja käsitleb samuti Bernoulli seadust. Lisaks muudele omadustele avaldab seisev õhk rõhku. Voolav õhk avaldab vähem rõhku. Mida kiiremini õhk voolab, seda vähem rõhku see avaldab. Puhudes paberi alla, vähendame rõhku paberi alumisele küljele ja ülemisele küljele mõjuv muutumatu rõhk surub paber vastu lauda.

2.3 Lehter ja pall

Vahendid:

1. Pika toruga klaasist või plastmassist läbipaistev lehter
2. Pingpongi pall

Protseduur:

1. Pane pall ja lehter üksteise kõrvale lauale.

2. Küsi: „Kuidas ma saaksin tõsta lehtri abil palli laualt lahti ilma lehtri torust imemiseta ja palli puudutamiseta?“

3. Pane lehter tagurpidi palli peale ja puhu torust sisse ning tõsta lehtrit üles.

4. Hoia ühte kätt lehtri all ja lõpeta puhumine. Pall kukub.

5. Pane pall lehtrisse ja palu mõnel õpilasel pall lehtrist välja puhuda (see ei õnnestu).

Kuidas sai tõsta palli ilma lehtri torust õhku imemata?
Mis juhtus, kui puhumine lõppes?
Kas on võimalik puhuda pall lehtrist välja?
Kus on kiireim õhuvool, kui puhuda läbi lehtri?
Mida õhuvool teeb, mida seisev õhk ei tee?
Mille poolest on lehtri sisemus ja ümbritsev keskkond erinevad?

Selgitus Palli saab tõsta läbi lehtri puhudes, sest puhumine tekitab madalama rõhu lehtri sees, eriti selles kohas, kus toru on koonilise osaga ühendatud. Kohas, kus pall peaaegu puutub kokku lehtriga, on kiireim õhuvool, sest seal on voolu ristlõikepindala kõige väiksem. Mida kiirem vool, seda vähem rõhku. Seetõttu palli all olev tavaline atmosfäärirõhk lükkab palli lehtrisse. Samal põhjusel ei saa palli välja puhuda, sest mida kõvemini puhuda, seda suurem on rõhkude erinevus ja seda kõvemini palli üles lükatakse.

2.4 Tõmbuvad kuulid

Vahendid:

1. Kaks plastmassist kuuli (ka tennisepallid või õunad sobivad)
2. Kaks juppi niiti (umbes 40 cm)
3. Kleeplinti

Protseduur:

1. Kleebi niidid kuulide külge.

2. Riputa kuulid üksteisest umbes 3 cm kaugusele või lase kellelgi neid niitipidi käes hoida.

3. Küsi: „Mis juhtub, kui ma puhun kuulide vahele?“ (Tõenäoliselt vastatakse, et nad lendavad laiali.)

4. Puhu kuulide vahele ja jälgi liikumist (nad põrkavad omavahel kokku).

Mis juhtub, kui puhuda otse mõne kuuli pihta?
Mida võiks oodata, kui puhuda kuulide vahele?
Mis juhtus, kui õhku puhuti nende vahele?
Mis juhtus õhuga pallide vahel, kui ta hakkas voolama?
Mille poolest on õhk pallide vahel ja ümber erinevad?

Selgitus Kui puhuda otse ühe kuuli pihta, siis kuul liigub meie eest ära puhumise suunas, sest õhumolekulid põrkuvad kuuliga ja nende kineetiline energia kantakse kuulile üle ning kuul liigub eest ära. Kui puhuda kahe kuuli vahele, siis tekib hoopis alarõhk kuulide vahel ja ümbritsev õhurõhk lükkab kuule üksteise poole. Bernoulli seadust sfääride jaoks saab rakendada näiteks tennist või pesapalli mängides. Kui lendav pall pöörleb, siis tekib ühele poole kiirem õhuvool madalama rõhuga. Palli pöörlemise suunda valides saab vindiga palli panna lennu pealt suunda muutma igas suunas.

2.5 Limonaadipurkide kolisemine

Vahendid:

1. Kaks tühja metallist limonaadipurki
2. Umbes paarkümmend sirget joogikõrt

Protseduur:

1. Paiguta joogikõrred lauale üksteisega paralleelselt umbes poole- kuni ühesentimeetriste vahedega.

2. Aseta purgid kõrte peale püsti umbes 2 cm vahega üksteisest. Näita õpilastele, et purgid liiguvad vabalt üksteisele lähemale ja kaugemale.

3. Küsi: „Mis juhtub purkidega, kui ma puhun nende vahele?“

4. Nüüd aseta purgid üksteisest umbes 5 cm kaugusele.

5. Küsi: „Kas ma nüüd pean puhuma nõrgemini või kõvemini, et purgid kokku viia?“ Puhu kõvemini!

6. Nüüd paiguta purgid üksteisest umbes 20 cm kaugusele.

7. Küsi: „Kas ma ikka saan viia purgid üksteisega kokku?“ Võta kopsud kõvasti õhku täis ja puhu pidevalt vasaku purgi parema külje juurde. Liiguta pead purgi liikumisega kaasa. Purk liigub teise juurde ja nad hakkavad kolisema.

Mis pani purgid üksteise poole liikuma?
Kui kaugele võiks purgid üksteisest panna, et oleks ikkagi võimalik nad „kokku puhuda“ ja kolisema panna?
Mille tekitab voolav õhk purkide vahel?
Kas üksteisest 20 cm kaugusel olevate purkide kokkuviimiseks oli vaja kõvemini puhuda?

Selgitus Purkide vahele puhumine tekitas purkide vahel õhuvoolu ja seetõttu madalama rõhu kui seisvas õhus teisel pool purke. See rõhkude erinevus lükkas purgid kokku. Põhimõtteliselt võiks panna purgid üksteisest ükskõik kui kaugele ja ikka oleks võimalik nad puhumisega kokku viia, kui õhuvool liigub ühe purgiga kaasa. Mida kiirem vool, seda väiksem rõhk ja tugevam liikumapanev jõud, aga purgi 20 cm edasi liigutamiseks on vaja vaid purgiga pidevalt kaasa liikuda.

2.6 Hõljuv paber

Vahendid:

1. Tükk paberit
2. Niidirull
3. Nööpnõel

Protseduur:

1. Hoia paberit suu lähedal ja puhu selle pihta. Mida näed? Mida paber teeb?

2. Nüüd vajuta nööpnõel läbi paberi keskpunkti.

3. Hoia paberit niidirulli vastas nii, et ta on niidirulli all ja nööpnõel läheb niidirulli auku.

4. Küsi: „Mida võiks oodata, et see paberitükk teeb, kui ma puhun läbi niidirulli augu?“ (Eeldatav vastus: „Lendab ära.“)

5. Nüüd puhu läbi niidirulli ja lase paberist lahti (paber peaks jääma niidirulli külge).

Mida nägid kui puhuti paberi pihta ilma niidirullita?
Mida nägid kui puhuti paberi pihta läbi niidirulli?
Kus tekkis kiirem õhuvool?
Mille poolest erinev õhk paberi all ja peal kui puhuda läbi niidirulli?
Mis hoiab paberit niidirulli vastas?

Selgitus Puhudes läbi niidirulli, tekitame kiirema õhuvoolu paberi kohal paberi ja niidirulli vahel. Seega on seal madalam rõhk kui ümbritsevas õhus ja paberi all. Paberi all olev suurem rõhk lükkab paberi niidirulli vastu. Kui puhumine lõpetada, siis paber kukub alla, sest rõhk paberi all ja peal ühtlustub.

2.7 Hõljuv pall

Vahendid:

1. Pingpongi pall või kerge täispuhutav rannapall
2. 25 cm pikkune kummivoolik
3. Väike kompressor, et tekitada pidev õhuvool (saab ka ilma)
4. Tolmuimeja (kui kasutada rannapalli)

Protseduur:

1. Hoia kummivooliku otstest kummagi käega.

2. Pane pingpongi pall vooliku ühte otsa ja puhu ise või lase kompressoril teisest otsast puhuda. Tasakaalusta pall õhuvoolus.

3. Kasutades rannapalli on vaja tolmuimejat, millel saab toru kinnitada ka õhu väljavooluava külge. Niimoodi tekib õhupuhur, mitte imur.

4. Puhu tolmuimejast õhku rannapalli pihta ja lase pallil õhuvoolus hõljuda.

Kas sama asja saab teha ka teiste ümmarguste kehadega?
Milline ümmarguse keha omadus on kriitiline, et see saaks hõljuda?
Kuidas mõjutab puhumine õhu molekulide liikumist?
Kuidas erineb rõhk voolavas õhus ja paigalseisvas õhus?
Miks pall püsib hõljuvana õhuvoolus?

Selgitus Ise puhudes, kompressorit kasutades või tolmuimejat kasutades me tekitame õhuvoolu. Selles õhuvoolus on madalam rõhk kui mujal, kus õhk on paigal või ei liigu nii kiiresti, sest mida kiirem vool, seda madalam rõhk. See tähendab, et vooliku või toru otsa juurest väljub kooniline madalrõhuala. Igal pool mujal olev kõrgem rõhk lükkab palli alati tagasi sinna alasse, seetõttu ei vaju pall küljele ära. Otse alla ei vaju pall sellepärast, et õhuvool lükkab teda ka vooliku otsast eemale.

2.8 Vee tõstmine puhumise abil

Vahendid:

1. Kaks läbipaistvat joogikõrt
2. Joogiklaas või kolb
3. Toiduvärv või tint
4. Valge paberileht

Protseduur:

1. Täida klaas umbes 3/4 jagu veega, lisa veidi toiduvärvi või tinti ja sega.

2. Lõika üks kõrtest pooleks aseta vertikaalselt otsapidi vette. Hoia kõrt ühe käega.

3. Aseta teise käega pikk kõrs horisontaalselt vertikaalse kõrre ülemise otsa juurde.

4. Palu õpilasel hoida valget paberilehte veidike eemal kõrte kokkupuutepunkti taga.

5. Puhu läbi horisontaalse kõrre kuni värvitud vesi pritsib paberile. (Mõningane horisontaalse kõrre üles-alla sättimine võib olla vajalik.)

Mis juhtub õhuga kõrte kohtumispaigas, kui läbi horisontaalse kõrre puhuda?
Kas õhurõhk kõrte kohtumispaigas on suurem või väiksem kui rõhk klaasis veepinnal?
Mis tõstab vett kõrt mööda?
Kas sama efekt toimib ka pikema vertikaalse kõrrega?
Kus sellist efekti kasutatakse?

Selgitus Puhudes läbi kõrre tekib õhuvool. Mida kiirem õhuvool, seda madalam on seal rõhk. Seega on rõhk kõrte kohtumispaigas väiksem kui klaasis veepinnal. See rõhkude erinevus lükkab vee klaasist kõrt mööda üles. Mida pikem kõrs, seda kõvemini peab puhuma, et tekitada piisav rõhuerinevus, et vesi saaks mööda kõrt üles minna. Seda efekti rakendatakse pihustites, näiteks värvipihustites.

2.9 Salapäraselt liikuv leek

Vahendid:

1. Küünal
2. Tikud
3. Kõrs

Protseduur:

1. Süüta küünal ja kinnita alusele või lauale.

2. Puhu läbi kõrre otse leegi pihta, nii et õpilased näevad küljelt, kuidas leek kaldub (joonis A).

3. Nüüd puhu 90 kraadi pööratud suunast otse vaatlejate poole leegi kõrvale. Küsi: „Kuhu leek kaldub, kui puhuda? Kõrre poole või eemale?“ (Joonis B)

4. Liiguta enda asendit, nii et iga õpilane näeb selgelt kaldunud leeki.

Miks liikus leek kõrrest eemale esimeses katses?
Miks kaldus leek kõrrele lähemale teises katses?
Missugune õhu parameeter väheneb, kui voolamise kiirus kasvab?
Missugusel loodusseadusel see nähtus põhineb?
Kus sarnast nähtust kasutatakse igapäevaelus?

Selgitus See nähtus on kirjeldatav Bernoulli seaduse abil, mis ütleb, et mida kiiremini vedelik või gaas voolab, seda madalamat rõhku see avaldab. Antud juhul on gaasiks õhk. Voolav õhk leegi kõrrepoolsel küljel on madalama rõhuga kui paigalseisev õhk ja seetõttu leek paindub kõrre poole. Kui puhuda otse leegi pihta, siis haarab voolav õhk leegi kaasa sarnaselt tuules lehvivale lipule. Bernoulli seaduse rakendusteks igapäevaelus on näiteks vindiga visatud palli suunamuutus lennu ajal või lennuki tiiva tõstejõud. Tiiva kuju on selline, et õhk voolab tiiva peal kiiremini kui all ja rõhkude erinevus tekitab tõstejõu.

2.10 Kuhu poole leek kaldub?

Vahendid:

1. Küünal
2. Tikud
3. Paberist kaart (10*15 cm)
4. Suur tühi purk

Protseduur:

1. Süüta küünal ja kinnita laua või aluse külge.

2. Seisa küünla kõrvale ja küsi: „Kuhu poole leek kaldub, kui ma puhun siit poolt?“

3. Puhu õrnalt leegi pihta, leek liigub sinust eemale (joonis A).

4. Pane kaart püstiselt küünla ja enda vahele ja küsi: „Kuhu poole nüüd leek kaldub, kui ma puhun?“

5. Puhu kõvasti kaardi pihta ja lase õpilastel leeki jälgida (joonis B).

6. Asenda paberkaart purgiga ja korda katset (joonis C).

Mille tekitab vastu kaarti voolav õhk?
Kui jälgida kaardiga katses leegi liikumist, siis mida võiks arvata, kus pool oli õhurõhk madalam?
Miks leek käitus teisiti, kui puhuti kaardi asemel purgi pihta?
Mis juhtuks leegiga purgi taga, kui puhuda väga kõvasti?
Miks ei ole sõiduautode tagumine ots tavaliselt sirge püstise seinaga (nii nagu veoautodel on)?

Selgitus Kaardi pihta puhumine tekitab kaardi taga turbulentsi (õhupööriseid). Turbulentne õhk liigub ja seega on seal madalam rõhk. Leek kaldub madalama õhurõhu ja seega kaardi poole. Kui puhuda purgi pihta, siis õhk saab sujuvalt ümber purgi voolata ja turbulentsi ei teki. Kui puhuda piisavalt kõvasti võib leegi ära puhuda. Sarnane on voolujooneline kiirelt liikuv asi, näiteks auto. Järsu kandilise tagumise otsaga sõidukitel tekib taha turbulents ja seega madalrõhuala, mis tõmbab sõidukit tagasi ja suurendab õhutakistust.

2.11 Paberist tiib

Vahendid:

1. Leht paberit
2. Kleeplint
3. Ümmargune pliiats või kõrs

Protseduur:

1. Lõika paberist umbes 5*15 cm suurune tükk ja painuta see lennukitiiva kujuliseks, kleepides paberi otsad kleeplindiga kokku (joonis A).

2. Pane pliiats või kõrs läbi tiiva laiema otsa ja lase paberil rippuda (joonis B).

3. Puhu tiiva kohale (see peaks ennast tõstma horisontaalseks).

Miks tõuseb pabertiib horisontaalseks, kui selle kohale puhuda?
Mis juhtuks, kui sa puhuks tiiva alla?
Mis juhtub, kui puhuda tiiva kohale, aga keerata tiib teistpidi (kõveram külg alla)?
Mis annab lennukitiivale tõstejõu?
Mida lennukid teevad oma tiibadega, kui nad tõusevad õhku või maanduvad?

Selgitus Tiiva tööd selgitab Bernoulli seadus. Tiib on sellise kujuga, et teepikkus õhu jaoks tiiva eesmisest servast tagumiseni on tiiva pealt pikem, kui alt. Kuna tiib liigub läbi õhu, siis peab õhk tiiva alt ja pealt jõudma tiiva eest taha sama ajaga, aga et tiiva pealt on teepikkus suurem peab sama ajaga pikema tee läbimiseks õhk sealt kaudu kiiremini liikuma. Seetõttu on õhuvoolu kiirus tiiva peal kiirem kui all ja rõhk on peal madalam kui all, rõhkude erinevus annab tõstejõu. Lennuktiibadel on liigutatavad pikendused, mida saab tiivast välja lükata või sisse tõmmata. Kui nad on väljas, siis suurendavad need tiiva ülemise poole kõverust veelgi, mis annab suurema tõstejõu ehk väiksema kiiruse juures sama suure tõstejõu, mida kasutatakse õhkutõusmisel ja maandumisel.

2.12 Paberlennuki võistlus

Vahendid:

1. Kopeerpaberit
2. Väiksed käärid (igale õpilasele)

Protseduur:

1. Võta ristkülikukujuline tükk õhukest paberit (10*20 cm) ja voldi ühe otsa nurgad mööda 45-kraadist murdejoont vastu vastasserva (AA' ja BB' joonisel 2).

2. Tõsta külgede AB' ja BA' keskpunktid C ja D üles ning lükka kokku (joonis 3) ja voldi nurgad A ja B vastavalt B' ja A' kohale, nii et tekiks tipp M nagu on joonisel 4.

3. Nüüd voldi A ja B tagasi punktini M (joonised 4 ja 5).

4. Tõsta tekkinud nurgad F ja E kordamööda üles ja voldi tipu M suunas (joonis 6).

5. Voldi tipp M lennuki tagaküljele (joonis 7) ja murra keskjoonelt kogu paber kokku, et saada selline lennuk, nagu joonisel 8.

6. Lõika lennukile ükskõik milline kuju (katseta) ja painuta tiibu ning saba nurki üles või alla.

7. Loopige lennukeid, kõige kaugemale lennanud lennuk võidab.

Mis paneb paberlennuki lendama kõige kaugemale?
Mis paneb paberlennuki pöörama vasakule või paremale?
Kas õhem või paksem paber paneks paberlennuki lendama kaugemale või kauem?

Selgitus Päris lennukit juhitakse nii: kui kõrgustüür (horisontaalsed labad lennuki saba küljes) on pööratud üles, siis möödavoolav õhk lükkab saba alla ja keerab sellega lennuki nina üles ning lennuk lendab kõrgemale. Pöördetüür (vertikaalne laba lennuki saba küljes) töötab samuti nagu paadil, kui sa pöörad tüüri paremale, siis õhk lükkab saba vasakule ja kogu lennuk pöördub paremale. Kaldtüürid (labad lennuki tiibade küljes) pööravad lennukit ümber pikitelje (paremat tiiba üles ja vasakut alla või vastupidi). Spoiler on laba tiiva peal, mille saab püsti tõsta, see tekitab enda taga keeriseid ja vähendab tiiva tõstejõudu ning suurendab õhutakistust. Lisaks sellele on veel tiiva pealispinna kumerust suurendavad liigutatavad tiivapikendused, mis suurendavad vajadusel tõstejõudu.

2.13 Korgiralli

Vahendid:

1. Erineva suurusega korgid (üks kahe õpilase kohta)
2. Madal veega täidetud kandik (üks kahe õpilase kohta)

Protseduur:

1. Jaga õpilased paaridesse ja anna igale paarile kandik ja kork.

2. Lase õpilastel kandik veega täita ja ujutada korki vee peal. Vett peab olema piisavalt, et kork ei lohiseks mööda kandiku põhja.

3. Paiguta õpilased üksteise vastu ja kandik nende vahele. Korki võidusõidu ajal puudutada ei tohi.

4. Märguande peale üks õpilane puhub korgi kandiku ühest servast teise ja teine õpilane tõstab käe, kui kork kohale jõuab (et näidata finišeerimise aega).

Mis pani korgi üle vee liikuma?
Milline kork liikus kiiremini, kas suurem või väiksem?
Millised muud asjaolud mõjutavad korgi liikumise kiirust?
Millist energiat kasutati korgi liigutamiseks?
Millise korgi külje pihta tuleb puhuda, et ta liiguks kiiremini?

Selgitus Õhuvool korgi pihta sisaldab molekule, igal neist on kineetiline energia. Kui molekulid põrkavad korgiga, siis nad annavad osa sellest energiast korgile ja kork hakkab liikuma. (Molekulid liiguvad soojusliikumise tõttu juba niigi ja seda umbes 100 korda kiiremini kui puhumise õhuvool, aga sellest liikumisest tulenevad põrked korgiga on tasakaalustatud põrgetega korgi teisel küljel – see ongi õhurõhk. Puhumine tekitab väikese ebavõrdsuse põrgete tugevuses korgi ühel ja teisel küljel.) Korgi liikumise kiirus sõltub puhumise tugevusest, sellest, kas õhuvool tabab korgi püstist otsa või kumerat külge, ja korgi suurusest. Suuremal korgil on suurem pind, kuhu pihta puhuda, ja seetõttu liigub kiiremini, kuigi ta on väiksest korgist veidi raskem. Lisaks sellele võib korgi kiirust mõjutada puhumise suuna nurk, vedeliku tüüp jm. See katse näitab, et liikuv õhuvool kannab energiat, nimelt õhumolekulide kineetilist energiat.

2.14 Paberist tiivik

Vahendid:

1. Paksu tugevat paberit
2. Käärid
3. Väike alalisvoolumootor ja patarei (A jaoks)
4. Nööpnõel, kustukummiga pliiats ja kleeplinti (B jaoks)

Protseduur:

1. A jaoks lõika paberist ring (12 cm diameetriga).

2. Joonista ringile neli diameetrit sümmeetriliselt ja lõika mööda neid servast kuni umbes 1 cm kaugusele keskpunktist.

3. Lõika üle ühe ära neli sektorit. Painuta allesjäänud labade servi (vt joonis A) ja kinnita tiivik mootori külge. Kui mootor käima lülitada, siis tekib õhuvool.

4. B jaoks ei ole mootorit vaja. Lõika paberist välja ruudukujuline tükk, joonista diagonaalid ja lõika mööda jooni servast kuni umbes 2 cm kaugusele keskpunktist.

5. Painuta iga kolmnurga üks tipp paberi keskpunkti (sümmeetriliselt) ja hoia neid paigal, torgates läbi kõigi otste ja paberi keskpunkti nööpnõel.

6. Torka nööpnõel pliiatsi kustukummi ja hoia tiivikut õhuvoolus või liiguta seda edasi-tagasi (joonis B).

Missugune energia muundati õhuvooluks A osas?
Kuhu poole puhuks õhk, kui tiivik panna käima teist pidi (A osas)?
Missugust energiat õhuvool tekitas B osas?
Mida on vaja, et tiivik hakkaks liikuma B osas?

Selgitus A osas muundati elektrienergia kineetiliseks energiaks: tiiviku pöörlemiseks. See energia muundus õhuvoolu kineetiliseks energiaks. Kui tiivik pöörleks teist pidi, siis liiguks ka õhk vastassuunas. B osas muundati õhuvoolu kineetiline energia tiiviku pöörlemise kineetiliseks energiaks. Selleks, et tiivikut pöörlema panna on vaja, et tiiviku suhtes oleks õhuvool. See tähendab, et õhk peab liikuma ja tiivik paigal olema või vastupidi.

2.15 Hüppav muna

Vahendid:

1. Kaks ühesugust veiniklaasi (või plastmasstopsi)
2. Keedetud muna (või pingpongi pall)

Protseduur:

1. Aseta veiniklaasid üksteisest umbes 2-3 cm kaugusele lauale ja hoia neid paigal või kinnita kleeplindiga laua külge.

2. Pane keedetud muna ühte klaasidest ja küsi: „Kuidas ma saaksin liigutada muna ühest klaasist teise ilma muna puudutamata ja klaase liigutamata?“

3. Oodatud vastus on, et see on võimatu. Nüüd puhu lühidalt ent kõvasti viltu klaasi teise serva (kus ei ole muna) ja vaata kuidas muna hüppab! (See vajab veidi harjutamist.)

Mis paneb muna klaasist välja hüppama?
Miks ei liigu muna puhuja suunas?
Mida voolav õhk tekitab?
Kui kaugele võib panna teise klaasi, et ta ikka veel püüaks muna kinni?
Mis juhtub, kui me puhume muna lähemale küljele?

Selgitus Puhudes viltu klaasi kaugemasse serva tekitatakse sinna kõrgem rõhk, mis lükkab muna klaasist välja. Voolav õhk klaasi kohal juhib muna teise klaasi poole, sest voolav õhk tekitab madalama rõhu. Mida kõvemini me puhume, seda kaugemal võib teine klaas olla. (Hoiatus: ärge proovige seda toore munaga!)

2.16 Muna tõstmine voolava veega

Vahendid:

1. Väike joogiklaas (või peenike kolb või katseklaas)
2. Toores muna (koitõrjevahendi kuulike)
3. Kraanivesi

Protseduur:

1. Aseta muna klaasi ja siis küsi õpilastelt: „Kuidas ma saaksin selle muna üles tõsta ilma klaasi ümber pööramata?“

2. Nüüd lase kraanist sujuvalt vett klaasi (selle peaks enne järgi proovima, kui suurt voolu on tõstmiseks vaja).

3. Hoia klaasi munaga veejoa all nii, et vesi langeb täpselt muna peale. Vaata, kuidas muna tõuseb veepinnale.

Mis pani muna üles tõusma?
Kas muna ujub või upub vees?
Mis juhtub, kui veevool järsku katkeb?
Kas muna jääb ujuma seni kuni vesi voolab?
Mis juhtub, kui vesi ei lange munale otse peale?
Mis juhtub munaga, kui me kasutame suuremat või laiemat anumat?
Mis juhtub, kui kasutada tugevamat või nõrgemat veevoolu?
Pärast seda, kui muna tõsteti pinnale, mis juhtub, kui veevoolu suurendada või vähendada?
Mis juhtub munaga, kui klaas on viltu?

Selgitus Bernoulli seadus ütleb, et mida kiirem on vool, seda madalam rõhk. Antud juhul voolab vesi kraanist välja muna peale, mida kiirem vool, seda madalam rõhk, aga ka suurem allapoole surve. See tähendab, et on olemas mingi optimaalne vool, mis tekitab piisavalt madala rõhu muna peal. See rõhkude erinevus paneb muna tõusma. Kui vool lakkaks, siis muna upuks. See näitab, et muna ise ei uju ja tõesti voolu rõhk oli see, mis muna tõstis. Voolu suurendamine samuti lükkab muna alla, aga seekord allapoole langeva vee poolt kaasa tõmmatuna. Tehnoloogiline rakendus sellele on Venturi toru, mis on vedeliku voolu kiiruse mõõteriist.

2.17 Isekäivituv sifoontoru

Vahendid:

1. Lühike jäme klaastoru, mis on mõlemast otsast avatud (diameetriga umbes 2,5 cm, pikkusega umbes 8-10 cm)
2. Pipett (või kitseneva otsaga klaastoru)
3. Torule kaks korki, ühes korgis üks auk, teises korgis kaks auku
4. Väike klaasist toru, mis mahub täpselt läbi üheaugulise korgi augu
5. Kaks suuremat anumat ja vett

Protseduur:

1. Pane väike klaastoru läbi ühe auguga korgi ja ühenda kummivoolikuga.

2. Võta kummist ots pipetilt ära ja pane see ühte kaheaugulise korgi aukudest.

3. Pane mõlemad korgid lühikese jämeda klaastoru otstesse ja säti pipeti peenike ots teise korgi väikse klaastoru otsa sisse (vt joonis). Seda kui palju peab peenike ots teises torus olema, võib olla vaja sättida.

4. Sukelda kogu süsteem veega täidetud anumasse, mis on laual, ja kummivooliku teine ots pane tühja anumasse, mis on madalamal.

Miks algab veevool sifoonis iseenesest?
Mis juhtub õhuga seadeldise sees vette sukeldamise hetkel?
Mis juhtub pipeti peenikese otsa juures, kui vett sellest läbi lükatakse?
Kuidas tavalist sifooni käivitatakse?

Selgitus Vette sukeldamise hetkel tuleb vesi seadmesse kaheaugulise korgi avatud august. See sunnib õhu lahkuma üheaugulise korgi kaudu. Samal ajal tuleb vesi ka läbi pipeti ja väike veejuga tekib pipetist üles välja. Õhuvool ja veevool tekitavad kummivoolikus piisavalt madala rõhu, et tõmmata ülemisest anumast kõrgemal olev voolikuosa vett täis. Kui seal on juba vesi ja seadmes on ka vesi, siis veevool läbi sifooni jätkub. Tavaline sifoon tuleb käima tõmmata kas kummitorust imemise abil või täites juba eelnevalt kummitoru veega.

2.18 Iseorienteeruvad kaardid

Vahendid:

1. Pakk mängukaarte

Protseduur:

1. Võta kaardipakk, seisa sirgelt. Hoia ühte kaarti enda ees, kahe sõrme vahel horisontaalselt ja küsi, mis te arvate, kuhu see kaart kukub? Kas otse alla? Siis lase kaart lahti.

2. Hoia järgmist kaarti pöidla ja nimetissõrme vahel lühikestest servadest vertikaalselt aga veidi vasakule kaldu ja küsi sama küsimus ning pilla kaart maha.

3. Hoia sama järgmist kaarti sama moodi aga veidi paremale viltu ja küsi ning pilla.

Kus esimene, teine ja kolmas kaart maandusid?
Mis pani nad erinevalt langema?
Milline kaartidest oli langedes stabiilne?
Kuidas saaks kaardid jagada kolme võrdsesse hunnikusse, pillates neid põrandale? (Seda peaks küsima enne katset.)
Mis juhtuks, kui laseks neil kukkuda kolmest erinevast asendist, hoides kinni pikematest servadest?
Kuidas kaardid kukuksid kahe kaupa?
Kuhu kaardid maanduksid, kui neid hoida suvaliselt käes?

Selgitus Kui lasta kaardil kukkuda horisontaalsest asendist, siis see jääb horisontaalseks ja kukub enam-vähem otse alla. Seda põhjustab ühesugune õhuvool igal pool ümber kaardi. Kui hoida kaarti vertikaalselt, siis kaart vajub õige veidi viltu ja seetõttu tekib kaardi ühele küljele suurem takistus kui teisele ja see takistus tõmbab kaardi veel rohkem viltu. Kui kaart hakkab pöörlema, siis ta jääbki pöörlema. Kaardid, mis olid veidi vasakule kaldu, pöörlevad päripäeva, paremale kaldu kaardid pöörlevad vastupäeva (katse läbiviija vaatenurgast). Seda katset saab teha ainult seisva õhuga siseruumis. Õues ei tule sama tulemus. Tuul jaotab kaardid täpselt sama moodi juhuslikult, nagu oleks kaart enne pillamist käes olnud juhuslikus asendis.