而使用煙霧的效果,目的是要讓現場的參與者都能看到它的神奇效果。然而,不像比較大咖或投入經費甚多的研習講師,會在演示這個科學實驗時,拿出煙霧產生器及煙霧油來製造人工霧氣,增加視覺效果。一般的課室中,教師不用這樣做就能達到這個任務,也可以擁有同樣的效果。
以前曾經參考過「趣味理科實驗&工藝」這本書,製作了一款裡面有介紹的寶瓶迷你空氣槍,屬於可以拿在手上的單人操控型武器。既然是寶特瓶,當然是利用它的瓶身當作累積煙霧的地方,瓶身可長可短,自由度很大。如同下面照片的兩款,左右巧妙各有不同。
長筒與短筒,就如同褲子一樣,基本功能差不多,都可以叫做空氣砲
但填充煙霧的方式則是大異其趣
裁剪好需要的瓶身之後,就依個人的喜好選擇不同的填充煙霧方式囉!如果選擇的是短筒,那麼最簡單的方式就是將線香由瓶口伸進去。若想做長筒的,就可以在瓶身側邊挖一個可以容納軟木塞大小的孔。沒錯!這就是它有別於其他空氣砲的地方,也是創意的發想。
如同上面所述,挖一個適合的洞既可以了
但是講歸講,在側邊上挖個漂亮的圓孔還真的得花不少功夫
此外,在軟木塞上也要挖一個小洞,不用太大,只要讓折短的線香能站立在上面即可。如果洞挖得太大,那麼線香站在軟木塞上就會顯得搖搖欲墜,可能打沒幾發就掉下來了。
線香裝上去時,需要剪裁出適合的長度,避免太長而觸碰到寶特瓶瓶身
如果沒有點燃就沒關係,但若是點燃了,可是會破壞瓶身的
像這樣是比較適合的線香長度,既不會太高(長)使得較熱的熱煙霧聚集在上方
也不會太低(短)而使得線香需要頻頻更換
除了寶特瓶、紙箱以外,也可以選擇容易裁切的寶麗龍飲料杯,但缺點是材質容易碎裂,不易長久保存。飲料喝完之後,別急著將封口膜撕掉,反而需要用膠帶將封口膜被吸管戳裂處黏合。接下來同樣使用吸管將保麗龍杯的底部戳出洞來,其實做到這個步驟,空氣砲就完成了,如果想要做漂亮一點,以後喝飲料時,戳杯底喝就可以了。
當然,若是塑膠杯呢?如果你有銲槍,這就不是件難事!不過封口膜不像氣球膜那般有彈性,所以適合的操作方法不是向後拉再放開,而是直接用指頭輕彈就可以囉!
因為瓶中的空氣被膜的振動所推擠,膜附近的空氣分子因而被賦予朝瓶口運動的動量(也就是向外)。當空氣分子向外運動的時候,也會推動擋在它前面的其他分子,像是煙霧粒子等等。如果沒有被擋住,當然就直接向外衝,所以內部的各種分子是有機會被推著動的。這裡以牛頓第二運動定律來解釋會比較恰當,而不適合用空氣波的狀況來解釋,因為煙霧是會移動的,而且有加速度。
之所以會產生甜甜圈一般的煙霧,其實是因為各部分空氣流速不一致所造成的。在流體力學中有個很重要的概念就是白努力定理,當流體流經較狹隘的途徑(出口)時,會有比較快的流速。流體中心部份的確是如此,但與瓶身接觸的地方就不是這麼單純了,因為還要將流體最外層的部分與容器間的摩擦力考慮在內。中心流速較快,外側流速較慢,所以所觀察到的情形就是:由中心向外側翻轉的甜甜圈狀煙霧,邊移動邊翻轉。
我小時候常常看到父親在吞雲吐霧的樣子,所以對於這種現象算是從小耳濡目染,很早就開始被迫「研究」菸的現象和味道。但我不抽菸,這是對自己職業的基本尊重,尊重自己也尊重身邊的人,尤其是在學生面前的身教更是重要。我相信,會在校園內、辦公室抽菸的老師,是不會意識到如何尊重他人的。
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