تلعب الأخوات معًا

展演模組名稱(實驗名稱): 康達效應

團隊成員:陳和新、王宏晉、蔣宜庭、黃宣富、陳洪毅

儀器說明

吹風機、吸管、膠水瓶、乒乓球、筆、寶特瓶、膠帶、長尾夾


展演流程

-實驗演示影片照片

我們利用吹風機進行實驗,若是能讓吹風機的風力達到適合的大小,便能使受風物浮空,實現理論預測的結果


  • 首先要讓增強吹風機的風力,這裡我們分為兩種方法
  1. 我們要將吹風口縮小。首先將吸管(口徑要能插入吹風口)以熱熔膠將吸管黏在吹風口,再用膠帶黏住確保能完全密閉。
  2. 先將吹風機拆開,並使用銅線增加馬達中的匝線圈密度,藉此提高吹風機的馬力


  • 我們利用兩個實驗來證明康達效應和受風物的重量及外觀的關係
  1. 第一個實驗是先對內含膠水的膠水瓶吹風,結果因為重量過重,直接向下墜落;接下了對空的膠水瓶吹氣,實現物體懸浮在空中的結果。在這一個實驗中,控制變因為風力大小,操縱變因為重量大小,而應變變因為受風物是否浮空的結果
  2. 第二個實驗則是先對筆吹氣,結果為墜落;然後對乒乓球吹氣,結果懸浮在空中,而且效果更加明顯。在這一個實驗中,控制變因為風力大小,操縱變因為重量大小,而應變變因為受風物是否浮空的結果


  • 由以上實驗我們可以得到兩個結論:
  1. 重量太小會導致受風物直接吹走,若是太大則會墜落
  2. 受風物外觀越接近圓弧狀越能出現康達效應的現象


  • 確認了圓弧狀有利於使物體浮空,再進行寶特瓶的實驗。必須先改變寶特瓶的外觀,讓頭尾更加圓滑,我們利用以下方式來製造圓弧:
  1. (1)切除寶特瓶的頭部,然後用膠帶黏住缺口
  2. (2)由於寶特瓶的瓶身比較寬,因此出風口不能使用吸管,這樣受力面積會太小,而是吹風機原有的出風口
  3. (3)切除寶特瓶的底部,再夾上長尾夾,依狀況增減數量配重


原理說明

本實驗的原理為「康達效應(Coanda effect)」,當流體流經凸的曲面時,流速加快而導致流體會吸附在曲面上流動(又稱為附壁作用)。當康達效應出現時則將瓶子推向氣流的作用力,因此瓶子不會被吹離氣流,同時,不同的作用力方向也會導致瓶子往不同的方向稍微傾斜。另一方面,由於氣流往上快速流動,提供了往上的作用力,因此可以支撐瓶子的重量,使得瓶子能夠浮空。

注意事項:

a. 實驗前可以先將寶特瓶放在桌面上橫著靠近吹氣口,然後觀察瓶子受風時的情形來配重

b. 吹氣口黏貼的吸管尺寸,要配合瓶子的大小。基本上瓶子的直徑越大,吹氣口就要越大。

c. 瓶子的重量是影響實驗成功與否的重要因素之一,也會影響瓶子浮空時的傾斜角度,重量越輕,瓶子傾斜角度越大。

生活應用

NA

參考資料

NA