Baloniki z fantazją

HISTORIA BALONÓW sięga cza­sów Azteków, którzy robili je z pęcherzy lub jelit zwierzę­cych, wypełniali wodą i używali jako zabawek. Epoka balonów wy­pełnianych gazem nastała dopiero w XVIII wieku. W Polsce pierwszy taki balon, o średnicy 1 m i wypeł­niony wodorem, zbudował chemik i mineralog Stanisław Okraszewski. Inauguracyjny lot odbył się w 1784 roku w Warszawie i trwał około trzech minut. Dziś balony są uży­wane min. jako statki powietrzne, które mogą utrzymywać się przez długi czas w atmosferze, na wyso­kościach nieosiąganych przez samo­loty. Z tego powodu wykorzystuje się je do prowadzenia badań w fizyce promieni kosmicznych i wysokich energii, w astronomii (zwłaszcza do obserwacji w podczerwieni), me­teorologii i biologii; są również sto­sowane w celach wojskowych.

W naszych eksperymentach nie będziemy potrzebowali wielkich balo­nów. Wykorzystamy znane wszystkim zabawki: gumowe baloniki, które - jak się okazuje - są wdzięcznym przed­miotem doświadczeń. Za ich pomocą można demonstrować różne zjawi­ska fizyczne, badać właściwości cie­czy i gazów, a nawet sprawdzać prawa Bernoulliego i Archimedesa. Warto przy tym wiedzieć, że pierwsze gu­mowe baloniki zostały wykonane przez Michaela Faradaya w 1824 roku w celu przeprowadzenia eksperymen­tów z wodorem w Royal Institute w Londynie; były zbudowane z dwóch kawałków gumy, których wewnętrzne ścianki posypywano mąką, aby się nie sklejały. Wulkanizowane baloniki za­bawki wyprodukował w 1847 roku J. G. Ingram i to one są uważane za prototypy współczesnych baloni­ków. Na dużą skalę produkcja baloni­ków ruszyła dopiero w 1907 roku.

ZESTAW PRZYRZĄDÓW I MATERIAŁÓW:

» baloniki (1 opakowanie) » ocet;» soda oczyszczona lub pro­szek do pieczenia » drożdże » cukier » tkanina wełniana » monety pięciogroszowe (Z szt.) » butelki plastikowe 1 I (4 szt.) » cienki sznurek (3 m) » rurka o średnicy 1,5 cm »ta­śma klejąca » płytka szklana lub plastikowa » deska drewniana 50 x 50 cm » kij do szczotki NIEWLICZONE W CENĘ:

» taboret » krzesło (2 szt.) » spód tortownicy » suszarka do włosów

DOŚWIADCZENIE 1

Na szklanej lub plastikowej podstawce kładziemy spód metalowej tortownicy. Nadmuchujemy balonik i pocieramy go wełnianą tkaniną (balonik naładuje się do potencjału kilku tysięcy woltów, jed­nak całkowity ładunek elektryczny zgro­madzony na jego powierzchni będzie mały - mniejszy niż jedna milionowa kulomba). Kładziemy naładowany balonik na spodzie tortownicy. Ostrożnie zbli­żamy palec do brzegu metalu i obserwu­jemy przeskakującą iskrę.

DOŚWIADCZENIE 2

Dwa identyczne baloniki należy na­dmuchać tak, aby ciśnienie wewnętrzne było wyraźnie większe od ciśnienia at­mosferycznego. Oba baloniki przycze­piamy do końców poziomej belki (np. kija od szczotki), którą podwieszamy, tak aby cały układ, działający jak dźwignia dwu­stronna, był w równowadze. Przekłuwamy teraz jeden balonik, najlepiej w najgrub­szym miejscu powłoki, aby powietrze ula­tywało w miarę powoli. Czy równowaga zostanie naruszona? W którą stronę po­chyli się belka?

DOŚWIADCZENIE 3

Bierzemy dwie duże, plastikowe butelki po wodzie mineralnej; w dnie jednej robimy otwór o średnicy około 1cm. Do każdej butelki wsuwamy jeden balo­nik tak, aby ustnik został na zewnątrz. Zaczynamy dmuchać w balonik w butel­ce bez otworu - bez powodzenia, ponieważ dmuchanie powoduje zwiększa­nie ciśnienia wewnątrz butelki. Gdy zaczniemy dmuchać w balonik w butelce z otworem, wypełni on jej całą objętość. Możemy później wypuścić powietrze z balonika, zatkać otwór palcem i spróbować nadmuchać balonik ponownie. Doświadczenie najlepiej przeprowadzać w dwie osoby.

DOŚWIADCZENIE 4

Napełniamy balonik powietrzem lub CO₂, wylot zamykamy klamerką do bielizny. Do balonika, wzdłuż jego długości, przyklejamy (taśmą klejącą) rurkę plastikową, przez którą przeciągamy cienki sznureczek. Przywiązujemy go do dwóch stojących naprzeciw siebie krzeseł. Silnie na­ciągamy sznurek i zdejmujemy klamerkę - wypływający gaz popchnie ba­lonik. W ten sposób zbudowaliśmy prosty pojazd odrzutowy.

DOŚWIADCZENIE 5

Slater Harrison zaproponował następujący eksperyment ilustrujący efekt Coandy. Nadmuchujemy balonik i zawiązujemy go nitką dentystyczną lub ba­wełnianą, do której końca przyklejamy jedną lub dwie monety pięciogroszowe. Puszczony swobodnie balonik z takim obciążeniem powinien opadać na zie­mię. Uruchamiamy suszarkę do włosów (grzanie należy ustawić na mi­nimum lub wyłączyć) i strumień powietrza kierujemy tak, aby opły­wał powierzchnię balonika od góry. Zgodnie z efektem Coandy, strumień rozpłynie się na powierzchni balonika, ulegnie prze­wężeniu i wytworzy nad balonikiem podciśnienie. Balonik zacznie się unosić w powietrzu, jego lot będzie zależał od szybkości strumienia powietrza z suszarki. Taki fruwający balonik może wirować, jeżeli umieścimy na nim odpowiednie „turbinki''. W tym celu markerem rysujemy na baloniku równo­leżnik oraz dwa wzajemnie prostopadłe południki, po czym z taśmy klejącej szerokości 2 cm wycinamy paski długości 4 cm i kształtuje­my łopatki turbinek; turbinki przyklejamy do balonika w punktach przecięć równoleżnika z południkami, ustawiając łopatki pod kątem do równoleżnika.

DOŚWIADCZENIE 6

Eksperyment ten jest znany pod nazwą „Dawid i Goliat". Bierzemy dwa baloniki, jeden napełniamy powietrzem do nor­malnych rozmiarów, natomiast drugi - tylko do 1 /2 objętości. Baloniki łączymy plastikową iub metalową rurką. Który balonik zmieni swój rozmiar? Intuicyjnie wydaje się, że powietrze z duże­go balonu zostanie przepchnięte do małego, lecz dzieje się od­wrotnie! Przyczyna leży w różnicy ciśnień - wyższe ciśnienie jest w baloniku o mniejszych rozmiarach.

DOŚWIADCZENIE 7

Do plastikowej butelki po wodzie mineralnej wiewamy 1/4 szklanki octu, a do balonika za pomocą lejka wsypujemy dwie łyżki sody oczyszczonej lub proszku do pieczenia. Nakładamy ba­lonik na butelkę i całość ustawiamy tak, aby proszek przesypał się do butelki. Reakcja chemiczna spowoduje wydzielanie cięższego od powietrza dwutlenku węgla i wypełnienie nim balonika. Ten sam efekt można uzyskać inną metodą. Wlewamy do butelki szklankę ciepłej wody, dodajemy dwie łyżki drożdży oraz łyżkę cukru. Silnie wstrząsamy butelką, po czym nakładamy balonik - po upły­wie około 10 minut wypełni się on CO₂.

DOŚWIADCZENIE 8

Napełniamy cztery balony do połowy ich maksymalnej objęto­ści, zawiązujemy i łączymy. Upewniamy się, czy na podłodze nie ma ostrych przedmiotów lub zadrapań, które mogłyby uszkodzić balony Kładziemy balony na podłodze, umieszczamy na nich drewnianą de­skę o bokach 50 cm (może być odwrócony taboret) i ostrożnie na niej stajemy. Zbadajmy, ile osób może stanąć na desce?

---