讓空氣飛一會兒

段玉佩

在實驗之前，讓我們先猜個謎語：什么就在你身邊，你卻看不見？它無色、無味、也無形，你卻一刻也離不了？答案是空氣。雖然你常常忽略空氣的存在，但那樹梢傳來的“嘩啦啦”的聲響，那陽春三月的風(fēng)拂過臉頰如水般的柔滑感覺，還有你奔跑向前時耳邊傳來的呼嘯……這些現(xiàn)象都在提醒你，空氣一直在你左右。今天我們要用空氣做的是一門大炮，你準備好了嗎？

實驗材料

兩個大小不同的一次性紙杯、剪刀、氣球、卷紙、透明膠條、尺子、筆以及紙

實驗步驟

讓我們先來做一個空氣大炮的靶子。剪去一截卷紙，用膠條將其一端固定在門框上。為什么用卷紙做靶子呢？因為卷紙質(zhì)地比較輕盈，更容易看到空氣大炮的威力。當(dāng)然，你也可以用不同的材料來設(shè)置靶子，之后再和卷紙的效果來對比空氣大炮的威力大小。

在距離靶子0.5米、1米、2米的地面上，做好標記。這一步是為了讓你看到空氣大炮的威力，以便觀察在調(diào)整靶子之間距離過程中的變化情況。

將準備好的兩個一次性紙杯拿來，在每一個杯子的底部用鉛筆畫出直徑為4厘米的圓圈，用剪刀沿著圓圈將杯子底部剪出一個孔洞。之后再拿兩個氣球，將它們吹鼓，再把氣放掉，這樣做是讓之后拉伸氣球的操作變得更加簡單。

將氣球的氣嘴扎緊，不能漏氣，再用剪刀將氣球的頂部剪開并拉伸，最后套在一次性杯子的外沿上。注意：扎緊的氣嘴要朝向外面，不要顛倒方向。

用膠條將氣球與一次性紙杯杯壁貼緊粘牢，以防空氣大炮的炮筒發(fā)生泄漏。這個時候，空氣大炮就已經(jīng)做好了。接下來，讓我們來測試一下大炮的威力。

在距離靶子長度不同的位置，分別拉動大小兩個空氣炮的氣球氣嘴，測試它們轟擊靶子的威力大小。你有什么發(fā)現(xiàn)呢？

實驗原理

根據(jù)伯努利定理可知，空氣流速越快，壓強越低。由于靠近紙杯孔中心的空氣比孔邊緣的空氣流速快，當(dāng)你拉開氣球的氣嘴時，外圍內(nèi)的壓力增大，導(dǎo)致空氣炮內(nèi)的體積增大。由于氣壓差，空氣總是從高氣壓向低氣壓的區(qū)域移動，從而聚攏空氣。當(dāng)你突然松手時，富有彈性的氣球會迅速恢復(fù)原狀，空氣炮的炮筒內(nèi)體積驟縮，原來存在炮筒中的空氣受到了壓縮和擠壓，爭先恐后的從炮口噴出，就產(chǎn)生了迅捷有力的氣流，形成空氣大炮。最終，空氣阻力會平衡掉旋渦內(nèi)外壓力差，空氣大炮也會最終消失。

利用壓縮空氣原理的東西很多，比如飛機機翼旁的兩道白線也稱之為翼尖渦流，當(dāng)機翼產(chǎn)生正升力時，下翼面的壓強比上翼面高，在上、下翼面壓強差的作用下，下方的高壓氣流循著翼尖往上，滾卷流動到較低壓的翼面上側(cè)，加上本來流體就往后方流動，形成一種螺旋式的漩渦運動。為了消除翼尖渦流以節(jié)省能耗并消除安全隱患，飛機機翼都被設(shè)計成特殊結(jié)構(gòu)。

實驗升級

如果實驗室中有干冰，可以嘗試將一點點干冰放置在空氣炮的炮筒中，干冰升華會產(chǎn)生煙霧般的二氧化碳氣體，讓空氣炮噴出的氣流變得清晰可見。這樣，你就清晰地看到不斷翻滾向前的空氣炮彈了。