معلق کردن توپ در هوا

معلق ماندن يک توپ به طور ثابت در جريان نامرئي هوا صحنه ي جالبي است. در اين حالت وقتي تلاش مي کنيد توپ را با دست هل دهيد، احساس مي کنيد که توپ نيرويي در خلاف جهت به دست شما وارد مي کند . همچنين مي توانيد متوجه انحراف جريان هوا توسط توپ شويد. اين آزمايش نيرويي که موجب بلند شدن هواپيما از سطح زمين مي شود را نشان مي دهد.

وسايل مورد نياز

• سشوار ( يا جارو برقي (
• کاغذ نازک (زرورق(
• يک توپ تنيس روميزي يا يک بالون کروي کوچک يا يک توپ پلاستيکي کوچک

شرح آزمايش

سشوار را روشن کرده و رو به بالا نگه داريد. با دقت توپ را در جريان هواي سشوار به حال تعادل درآوريد. به آرامي آن را از جريان هوا بيرون بکشيد . توجه کنيد وقتي فقط نيمي از توپ بيرون از جريان هواست، احساس مي کنيد به طرف جريان هوا کشيده مي شود. توپ را رها کنيد . خواهيد ديد که توپ به جلو و عقب نوسان مي کند و سپس جايي نزديک مرکز جريان هوا متوقف مي شود.

با يک دست توپ را اندکي از جريان هوا بيرون بکشيد. با دست ديگر، يک تکه کاغذ نازک را در بالاي توپ نگه داشته و در مورد جريان هوا در آن نقطه تحقيق کنيد . توجه کنيد که توپ جريان هوا را به طرف خارج منحرف مي کند. اگر به جاي سشوار از جاروبرقي و به جاي توپ پينگ پنگ از توپ پلاستيکي استفاده مي کنيد، در عمل مي توانيد جريان منحرف شده که به دستتان برخورد مي کند را احساس کنيد.

جريان هوا را کمي کج کنيد و توجه کنيد که توپ همچنان معلق مي ماند.

توپ را در جريان هوا متعادل کرده وسشوار و توپ را به طرف يک ديوار ببريد (کنج اتاق بهتر است) . افزايش ارتفاع توپ را ملاحظه کنيد .

چه اتفاقي در حال وقوع است؟

وقتي توپ در جريان هوا معلق است، هواي بالارونده به زير توپ برخورد کرده و يک ناحيه ي پر فشار در آن جا بوجود مي آورد . ناحيه ي پر فشار زير توپ از افتادن آن بر اثر کشش جاذبه ي زمين جلوگيري مي کند.

وقتي توپ را اندکي از جريان هوا خارج مي کنيد، هوا در اطراف قوس توپ که به مرکز جريان هوا نزديک است، جريان پيدا کرده، و به سمت بالا مي رود. جريان هواي روبه بالا نيرويي به سمت داخل به توپ وارد مي کند (درست مثل نيرويي که جريان هواي رو به پايين زير يک هليکوپتر به پره هاي آن وارد مي کند). اين توضيح براساس قانون عمل و عکس العمل نيوتون مي باشد.

طريقه ي ديگر توجيه اين رويداد آن است که وقتي هوا قوسي را پيرامون توپ طي مي کند، باعث مي شود فشار هوا کم شده و فشار هواي جو ساکن در طرف ديگر توپ، آن را به طرف جريان هوا هل دهد.