Modelagem de hélices. Experiência física divertida em casa

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Todo mundo está familiarizado com a hélice. Qual de vocês não fez plataformas giratórias divertidas que voaram, giraram com as palmas das mãos! E para quem não conhece esse toca-discos, é fácil de fazer.

Você precisa pegar uma pequena prancha estreita de 10 centímetros de comprimento e 2,5 centímetros de espessura, marcar seu centro e cortar dois planos finos do centro com uma faca afiada em um pequeno ângulo entre si (veja a figura). Arredonde as extremidades dos aviões e você obterá um modelo de uma hélice de aeronave real. A propósito, antes as hélices para aviões também eram feitas de madeira.

Hélices de modelagem

Agora resta fazer um furo no centro e inserir um eixo nele, previamente lubrificado sua ponta com cola - um bastão redondo e fino com cerca de 15 centímetros de comprimento.

Quando tudo estiver pronto, saia ao ar livre, segure o eixo da hélice entre as palmas das mãos e, dependendo da direção em que as pás estão chanfradas, gire-o rapidamente. A hélice com o eixo decolará. É como decolar de um helicóptero.

Você provavelmente fez cata-ventos de papel. Em um pedaço quadrado de papel grosso, cada canto é cortado ao meio sem atingir o meio do quadrado. Em seguida, os cantos de um são dobrados para o centro e perfurados com um alfinete. O pino está preso no bastão e, mesmo que você sopre em uma plataforma giratória, ela começará a girar rapidamente.

Mesmo agora existem moinhos de vento para moer grãos. Possuem asas grandes: geralmente são quatro pás, montadas em um eixo com alguma rotação em relação ao plano de rotação. O vento, pressionando as asas, as faz girar. Do eixo, a rotação é transmitida às mós - nelas o grão se transforma em farinha.

Mas o ventilador da sala tem uma tarefa diferente: ele mesmo é instruído a criar o vento. As suas três ou quatro pás, rotativas, conduzem o ar para a frente, ventilando bem a divisão e, no calor, criando frescura.

A hélice de madeira que você fez é movida por lâminas chanfradas. Eles se enroscam no ar e avançam, ou sob a influência de uma corrente de ar, enrolam, giram o eixo sobre o qual estão sentados. E provavelmente será estranho para você saber que pode haver um spinner que não tenha lâminas chanfradas (é uma metade completamente plana longitudinalmente, ao longo do eixo, cilindro cortado) e que gira lindamente em uma forte corrente de ar. Mas tal spinner não pode substituir uma hélice, e um ventilador também não pode ser feito com ela. Ela só pode virar a si mesma.

Essa plataforma giratória pode ser colada em papel grosso. Faça um espaço em branco primeiro e depois cole-o. Você deve obter metade do cilindro, como se o cilindro fosse cortado ao longo do eixo: um lado é redondo, o outro é plano. Para colar esse meio cilindro, é melhor usar um gabarito, algum tipo de bastão redondo. O comprimento do meio cilindro é de 10 a 12 centímetros, o diâmetro da parte redonda é de 3 centímetros. Faça um furo no centro dela.

Outra opção é fazer um meio cilindro com uma vara redonda das mesmas dimensões. Sua principal tarefa: cortar com muita precisão um pedaço desse bastão em duas metades estritamente ao longo do eixo. Trate bem uma das metades com uma lixa fina. Bem no centro, faça um furo passante com um diâmetro de 2-3 milímetros. Faça um cabo de madeira e enfie um pequeno prego cortado em uma de suas pontas. De um tubo de plástico, faça uma arruela de 1 centímetro de altura. Coloque uma arruela no prego cravado no cabo e depois o meio cilindro com o lado plano para fora. Depois de verificar com a mão se o meio cilindro gira livremente, aponte um ventilador em funcionamento para ele. Com uma mão, segure nosso aparelho com o lado plano do prato giratório voltado para o ventilador e, com a outra mão, torça-o na unha. O spinner agora girará sozinho, soprado pelo ar do ventilador. Pare e vire para o outro lado. Ela obedientemente irá girar na outra direção.

É muito importante que o furo seja feito exatamente no centro e que a fieira seja simétrica em relação ao seu eixo longitudinal, o eixo do cilindro anterior.

Hélices de modelagem

Qual é o segredo de sua rotação? Afinal, ele não possui pás chanfradas, como uma hélice. O segredo está no fato de que o fluxo de ar principal do ventilador e o fluxo lateral adicional que é obtido durante a rotação (logo no início apareceu quando giramos o prato giratório manualmente), somando, girando o ar de tal maneira que esse vórtice faz com que nossa plataforma giratória gire. A força de atrito e a força dos fluxos de ar são equilibradas e o spinner, tendo ganho uma certa velocidade, gira uniformemente.

Não se surpreenda se descobrir que o ventilador gira sozinho, mesmo que você não o tenha girado. Isso se explica pelo fato de que, por mais que você tente, algumas violações de simetria foram obtidas durante sua fabricação. As turbulências do ar são formadas mais rapidamente, fazendo com que a plataforma giratória gire.

Autor: Rabiza F.V.

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