Un progetto fieristico di successo ispira la creatività, induce gli studenti a mettere in discussione le loro ipotesi e generalmente implica qualcosa che sfidano la gravità. È possibile costruire un hovercraft a piastre di carta con pochi semplici materiali e serve a dimostrare alcune importanti leggi della fisica. Il progetto offre molte opportunità agli studenti di prendere misurazioni, registrare dati e progettare nuove modifiche per migliorare le prestazioni dell'hovercraft.

Materiali, costruzione e test sul campo

Raccogli alcuni materiali tra cui un monouso piatto di carta, un pallone, un paio di forbici e una bottiglia di colla. Un piatto a torta usa e getta è l'ideale per l'esperimento a causa del bordo rialzato e della durata del materiale. Incolla un piccolo quadrato di cartone sul fondo del piatto. Taglia questo pezzo da un piatto di carta separato e posizionalo al centro dell'hovercraft. Usando le tue forbici, crea un piccolo foro attraverso il centro del piatto e il quadrato di cartone. Tirare l'apertura del palloncino attraverso la superficie inferiore del foro del piatto. Se il buco non è abbastanza grande, prova ad ingrandirlo quanto basta per adattarlo al pallone. Non tirare la maggior parte del pallone attraverso il foro. Potrebbe essere necessario regolare il posizionamento del palloncino mentre si procede a farlo esplodere. Gonfiare il palloncino e chiudere l'apertura per evitare che l'aria fuoriesca. Usando un tavolo piano e grande, posizionare la piastra capovolta in modo che l'apertura del palloncino sia diretta verso il suolo. Quando rilasciate il palloncino, l'aria scorrerà immediatamente verso l'alto e verso il basso, costringendo il piatto a librarsi sulla superficie del tavolo.

La scienza degli Hovercraft

La terza legge del moto di Newton afferma che per ogni azione c'è una reazione uguale e contraria. Nel caso dell'hovercraft del piatto di carta, l'azione iniziale è il flusso d'aria, che il palloncino proietta verso il basso verso il tavolo. Mentre il palloncino schizza fuori l'aria, la pressione sotto la piastra aumenta. La reazione opposta in questo caso è il volo dell'hovercraft dalla superficie del tavolo. Questa reazione è possibile solo perché l'hovercraft ha un'inerzia molto inferiore rispetto al tavolo, e quindi l'hovercraft reagisce al movimento dell'aria fuori dal palloncino oscillando verso l'alto contro la forza di gravità.

Sperimentazione

Una volta che hai un hovercraft funzionante, prova a sperimentare il modello regolando alcune variabili importanti. Ad esempio, la dimensione del foro influirà sulla velocità del flusso d'aria fuori dal palloncino. Prova ad allargare il buco in un secondo hovercraft e confronta il modo in cui i due modelli volano. Un'altra modifica interessante consiste nel fare piccoli buchi sul bordo del piatto di carta. Piuttosto che l'aria che fuoriesce da sotto la lastra in tutte le direzioni allo stesso modo, questo concentrerà una corrente d'aria in una sola direzione. Sempre riferendosi alla terza legge di Newton, l'azione dell'aria che fuoriesce dal foro laterale della piastra spingerà l'imbarcazione a muoversi nella direzione opposta, piuttosto che semplicemente in bilico sul posto.

Misurazioni e raccolta dati

È possibile misurare quantitativamente la potenza di sollevamento del proprio hovercraft posizionando piccoli pesi sulla superficie superiore della piastra. Inizia questo esperimento raccogliendo alcuni pesi uniformi; le monete funzionerebbero bene per questo. Iniziare ad aggiungere pesi, bilanciare la distribuzione della massa attraverso la superficie, fino a quando l'imbarcazione non si solleva più dal tavolo. Annota il peso come prima misurazione e confrontalo con la potenza di sollevamento degli altri modelli di hovercraft. Se hai provato a posizionare buchi sul lato per creare un flusso d'aria di propulsione, prova a misurare la distanza che il tuo hovercraft può attraversare la stanza e confronta i tuoi risultati con gli altri studenti.

Altri progetti

Non c'è niente di più soddisfacente degli studenti che escono con la loro idea unica che funziona. Dare agli studenti alcuni materiali di base, come carta da costruzione, nastro adesivo, bastoncini per ghiaccioli, qualsiasi cosa si ritenga possa essere utile nella modifica degli hovercraft delle piastre di carta. Ad esempio, prendendo ispirazione dalla natura, gli studenti potrebbero provare ad attaccare una pinna di carta, o ali, per dare stabilità al velivolo durante il volo.