מתקן מסחרי זה, משמש כמנורת קישוט בחדרי ילדים.
פרק זמן קצר לאחר הדלקת המנורה, מתחיל אהיל המנורה להסתובב (ראה סרטון).
אילו שאלות ניתן לשאול על פעולת המתקן?
- מדוע האהיל מסתובב?
- מה קובע את קצב סיבוב האהיל?
- מה השפעת הספק המנורה על קצב הסיבוב של האהיל?
- מה השפעת גודל החריצים בתקרת האהיל, על מהירות הסיבוב?
- מה השפעת שיפוע הכנפיים בתקרת האהיל, על מהירות הסיבוב?
מהו ההסבר המדעי לפעולת המתקן?
נורת הלהט הדולקת (באמצעות חיבור לשקע החשמל), המתוארת בתמונה, גורמת לחימום האוויר מסביבה.
האוויר החם שמסביב לנורת הלהט, קל יותר (צפיפות חלקיקים ליחידת נפח) מהאוויר הקר בסביבתו, ולכן עולה כלפי מעלה, בתוך האהיל.
תקרת אהיל המנורה מכילה כנפיים המוטות בזווית, כך שהאוויר החם בתנועתו מעלה, גורם לתנועת האהיל בסיבוב.
האהיל מאוזן על חוד דק (חוט ברזל), המשמש כציר הסיבוב.
כיצד להפוך מוצר מסחרי שנועד לחדר ילדים, לפרויקט בנייה לילדים, שיכול גם לשמש כמערכת ניסוי לחקר מדעי?
להלן מתכון הכנה לבניית מתקן פשוט, הפועל בדומה למתקן המסחרי (המתקן תוכנן ונבנה על ידי יוסף סוסנובסקי ומוטי מושינסקי, ממכון דוידסון לחינוך מדעי):
תחילה יש להכין את כלי העבודה המתוארים בתמונה:
במקביל, יש להכין את חומרי הגלם, שהם:
- בקבוק ריק של משקה קל, או שקף.
- משטח אלומיניום דק, אותו ניתן לגזור ממגש אלומיניום המשמש לבישול.
- חוט נחושת, או כל חוט מתכת קשיח, שניתן לעצב את צורתו במרחב.
- סיכה, או אמצעי אחר עם חוד.
- נייר דבק.
- בית מנורה, עם מנורת להט, בהספק של 20-60 וואט.
כל חומרי הגלם, ביחד עם המוצר הסופי, נראים בתמונה:
שלבי הבנייה:
- מסמנים עיגול על מגש נייר האלומיניום, וחותכים אותו באמצעות מספריים, או סכין חיתוך, מתוך המגש.
- מסמנים על העיגול חלונות, בצורה לפי הבחירה, כך שלאחר חיתוך חלק מהצלעות, ניתן יהיה לקפל את החלון הנפח בזווית.
- את התוצר, לאחר החיתוך, ניתן לראות בתמונות הבאות:
- בהיקף העיגול, חותכים "שיניים" בצורת משולשים, כדי שישמשו לחיבור לגליל, באמצעות נייר הדבק.
- מהבקבוק, חותכים גליל, או מכינים גליל משקף מגולגל המודבק בנייר דבק. מתקבל גליל דומה למה שרואים בתמונות:
- מדביקים את מכסה האלומיניום (עם הכנפיים) על הגליל, כפי שנראה בתמונה:
- מכופפים את חוט המתכת, כך שמצד אחד יתחבר בצורה יציבה מסביב לבית המנורה, ומצד השני, יבלוט אנכית כלפי מעלה, בדיוק מעל מרכז המנורה, כמתואר בתמונה:
- כדי ליצור ציר סיבוב עם חיכוך מינימלי, מומלץ להדביק (מספיק עם נייר דבק), סיכה בקצה החוט המתכתי, כפי שרואים בתמונה:
- מניחים את האהיל שיצרנו על הסיכה, מומלץ ליצור במרכזה שקע קטן במרכז העיגול של נייר האלומיניום.
- מדליקים את המנורה, ומחכים לראות כיצד האהיל מסתובב. סרטון המתאר את המערכת בפעולה, ניתן לראות כאן.