2022年6月2日 星期四

兩種自製潛水艇模型

潛水艇經常會在浮力的應用拿出來講
與其用畫的,其實實際觀察到會更有感
1.氣球型
在密封罐裡前後先打個孔,方便水可以直接滲入
再加入一些墊圈配重
最後再將氣球從瓶蓋(已先穿入水管)塞入
就可以利用氣球的體積來調整密封罐內的體積(入水量)
其實這個做法更像是魚鰾的概念








影片


2.單向閥型
只需在末端和瓶蓋處各打一個孔
瓶蓋處的單向閥向內(瓶身),末端的單向閥向外
其實兩個單向閥方向相同的
這樣就可以控制是要灌水進去或是灌空氣進去






影片



兩種做法各有優缺點
就看老師要將教學和設計重點放在哪裡
不過更麻煩的是,到底潛水艇在上浮的過程中,浮力如何改變?
(非用動力的情況,且尚未浮出水面時)
這件事牽涉到潛水艇的重量到底如何定義

1.因為潛水艇是完全密閉空間,因此所有進入潛水艇內部的東西(包含壓艙水)都算在潛水艇的重量
因此浮力不變(排開的水體積就是潛水艇的外部體積),上浮的過程中因為排出內部的水,潛水艇重量變小,當潛水艇重量小於浮力時就開始上升
2.潛水艇的重量不包含壓艙水,只算鐵殼和人員重
因此排出壓艙水之後,排開水的體積變大,浮力也變大
當浮力大於潛水艇重量(潛水艇重量不變)時就開始上升


兩個解釋都是合理的
但到底那種說法比較合適呢?