2012年12月24日

科學玩具-壓力-水槍

古老的竹筒水槍和現今的塑膠水槍,雖然因為時空差異而在材質和外觀上有所不同,但萬變不離其宗的是應用的科學原理-壓力。所有的水槍都會將出水口設計成小小的,箇中原因非常簡單,根據巴斯卡原理,當有作用力作用在液體時,液體會將之傳導,使得液體中的每一個部分都會受到相同大小的作用力,出水口附近當然也是如此。所以出水口截面積小的話,壓力就會相對增加,壓力越大,當然水噴出的速度就會越大,表現出來的巨觀現象就是射得較遠。

不過,現今的塑膠水槍和童玩竹筒水槍有一點設計上的不同。竹筒水槍的作用力量來自於手的推力,作用在液體的力量越大,壓力當然也就越大,這是無庸置疑的。但是,現今的塑膠水槍除了利用液體壓力以外,還加入了主角-氣體壓力,液體壓力這時反而變成了配角。
趁月黑風高的夜晚,到人煙罕至之處,偷偷拆了小朋友的水槍,簡單就其內部裝置細說分明。拆完得趕緊組裝回去,免得他發現其實我比他更喜歡玩玩具和拆東西。
這是手動的進氣桿,主要的功能是將氣體打入
最後會因為氣體壓力增加而越來越難壓入,所以桿子都不小心折彎了

這個黑色筒子裡面有個閥門,可讓氣體進入而不讓其洩出功能其實就是打氣筒筒身

連接黑色筒的是風管,是氣體的密閉通道

風管連接到類似三通管的連接裝置,可將氣體灌入水槍的儲水罐內
打氣的次數越多,當然氣體壓力就會越大

這條風管是罐內氣體將液體壓入水槍開關的通道

 
有沒有發現所謂的開關其實就是把風管壓住不讓水通過而已
使得儲水罐形成一個密閉容器,透過打氣的動作讓罐內氣壓越來越大
當開關打開釋壓時,體積較不具壓縮性的液體受到氣體的擠壓而向外流動

最後液體到達出水口時,遇到面積較小的孔洞,當然出水時可以噴得又快又急
直到水槍內部與外界大氣壓力相同為止
還有一點竹筒水槍比不上的是儲水量,總不能扛著砲管去打仗吧

大致原理就是如此,其實身邊的簡單事物並不簡單,理論面也許身為科教老師的我們解釋得通,講起來頭頭是道,但實際應用面卻不見得每個人都能發揮,有時候還真的要佩服這些業界的朋友,這才是理論與實務的結合,而不是書本中的知識。啊!得趕快組裝回去了,等下次這隻水槍快壽終正寢時,再和小朋友一起拆一次,免得都說我碰他的玩具,去媽媽那邊擊鼓伸冤。

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