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【疯科-科学小实验】DIY风速计

【疯科-科学小实验】DIY风速计 长春市疯狂家族儿童科学俱乐部
2016-01-23
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导读: 为什么会有风?大小不同的气压,是产生风的原因。风从气压高的地方流向气压低的地方,这就和一个开

 

       为什么会有风?大小不同的气压,是产生风的原因。风从气压高的地方流向气压低的地方,这就和一个开口没有扎上的气球一样,因为气球内部的压力高于气球外部,气就从气球里漏了出来,产生了一股风。这股风的速度可以测量出来,用到工具叫做风速计。

       风速计的样子和风向标差不多,但它上面没有指示方向的指针,而是有四只杯子。这四只杯子可以准确地测出风的速度。每只杯子都插在一只水平旋臂上,每一只臂都与垂直的中轴相连,好像轮子的辐条一般。风推动杯子,带动中轴旋转,风速越快,中轴旋转的速度也越快。你DIY的风速计能转多快?

 

背景

 

       空气由一些细小的分子构成,当分子受热,它们运动的速度加快。因此,当空气受热时,由于分子运动速度的增加,空气活动的空间也增大了,密度便随之减小。这也意味着空气产生的整体压力减小了。相比之下,冷空气中的分子挨得更紧,它们密度更大,压力也更大。

       如果气压较低的地带周围存在较高的气压,两种气压就会产生互相调和的倾向。空气从高气压处运动到低气压处的过程,就是风吹动的过程。当风推动风速计上的杯子,会带动中轴旋转,杯子转动的速度可以用每分钟的转数(rpm)表示。因此,风速越快,测量得到的rpm值越高。

 

材料

 

五只3盎司纸杯

削尖的铅笔 

尺子

两只吸管

大头针

订书钉

带橡皮的铅笔

可以调档的风扇(可选)

计时器(可选)

 

准备工作

 

1.拿出四只杯子,各在杯身上距杯沿下方一寸的位置戳一个孔。

2.拿出第五只杯子,在同样的位置高度打4个等距的孔;杯子底部的中心也打一个孔

 

步骤

 

  1 首先先处理只打了一个孔的纸杯。用吸管穿过孔洞,抵住对面的杯壁后弯折一小截,用订书机把这一截和杯壁钉在一起。另一只吸管也重复同样的操作。

  2 吸管的另一头穿过五孔纸杯杯壁上的打孔,两只吸管方向垂直。旋转吸管,使两只单孔杯朝向相同。为什么要调整杯子的朝向?

  3 用第一步的方法,往两只吸管空的一头各再装上一个杯子。转动杯子,使四只杯子的朝向相同,然后用订书机将杯子和吸管钉在一起。

  4 调整两支吸管的位置,使得四只悬臂长度相同。在两支吸管的十字交叉处釘一个大头针。小心不要扎到自己。为什么要用大头针这种小东西来固定两支吸管?

  5 铅笔带橡皮那头朝上,插进五孔杯底部的小孔,把大头针钉进橡皮。

  6 风速计完成啦!把风速计立起来,轻轻朝一只杯子的口吹气,坚持几秒以后开始使劲吹。风速计的转动发生了什么变化。如果你吹得有点儿晕,停下来深呼吸一下。

 

观察和结果

 

  你的风速计转起来了没有?它在强风中转的更快,还是在弱风里转得更快?

    空气由微小的分子构成,风吹打物体的过程,实际上就是这些分子击打物体的过程。这就是吹风的时我们会产生被击打的感觉的原因。风速越快,分子运动的速度越快,击打的感觉越强,风速计上的杯子转动的速度也就越快。因此,在同样一段时间里,风速越快,击打物体的分子数量就越多。

    海滩、或是其他有水的地方,往往风比较大。这是因为在水与岸接触的地方,往往会产生不同的气压。和陆地相比,江河湖海的温度更难以改变,所以白天的时候,陆地升温的速度更快,晚上降温的速度也更快。因此,白天的风往往是从水面吹向陆地,因为水面的气压高于陆地气压;而夜晚时分,风向会发生改变,因为陆地的温度将低于水面的温度。

长春疯狂家族儿童科学俱乐部(ID: MADSCIENCE)

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疯狂家族,英国培生国际教育集团与环球雅思集团自北美引进,世界公认3-12岁儿童潜能激发体系,200多所美国重点公立学校教师联合研发,贯穿初高中科学理科知识,依托科学探究活动,在专业教师风趣讲解中使小朋友爱上科学爱上探究!
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