Водяные бомбочки

1. 9.Водяные бомбочки

Всероссийский Турнир юных физиков
Команда «Кипящий лёд»:
Кутепова Анастасия

2. Условие задачи

Некоторые школьники неумело ведут бои с
использованием воздушных шариков, заполненных
водой, поскольку бросаемые шарики отскакивают
не разрываясь. Исследуйте движение, деформацию
и отскок воздушного шарика, заполненного водой.
При каких условиях он разрывается?
2

3. План работы

1.
Провести
ряд
экспериментов
по
сбору
статистических данных.
2.
Заснять движение бомбочки во время падения и
удара о твёрдую поверхность.
3.
Построить теоретическую и экспериментальную
модель эксперимента.
4.
Подвести итог о выполненной работе.
3

4. Экспериментальная установка

1.
Воздушные шары объёмом 3л и 10л.
2.
Шкала для измерения высоты падения.
3.
Фотоаппарат Casio Exilim.
4

5. Падение водяной бомбочки

5

6. Фазы падения

1
2
3
4
5
6
7
8
9
6

7. Падение водяной бомбочки

7

8.

1
2
3
4
5
6
7
8
9
8

9. Измерение модуля Юнга

Датчик
измерения силы
Линейка
Вырезанная
полоска
воздушного шара
9

10. Зависимость Fупр от удлинения резины, маленький шарик

∆L, м
Е=4,9*107 Па
10
0,24
0,235
0,23
0,225
0,22
0,215
0,21
0,205
0,2
0,195
0,19
0,185
0,18
0,175
0,17
0,165
0,16
0,155
0,15
0,145
0,14
0,135
0,13
0,125
0,12
0,115
0,11
0,105
0,1
0,095
0,09
0,085
0,08
0,075
0,07
0,065
0,06
12
0,055
6
0,05
0,045
Сила F, Н
16
Предел прочности
14
Предел текучести
10
8
Предел упругости
4
2
0

11. Зависимость Fупр от удлинения резины, большой шарик

∆L, м
Е= 5,6*105 Па
0,205
0,2
0,195
0,19
0,185
0,18
0,175
0,17
0,165
0,16
0,155
0,15
0,145
0,14
0,135
0,13
0,125
0,12
0,115
0,11
0,105
0,1
0,095
0,09
0,085
0,08
0,075
0,07
0,065
12
0,06
6
0,055
Сила F, Н
14
Предел прочности
Предел текучести
10
8
Предел упругости
4
2
0
11

12. Расчет кумулятивной силы

1
m v
m 2 gh
F
2
разрыва
S t * 1 R 2
t R 2
2
разрыва 7 *10 Па
5
S
Fр
R
Fр
F
4
лин.деформ ации 5 *10 Па
S
разрыва лин.деформ ации
12

13. Разрыв водяной бомбочки вместимостью 10л

13

14. Разрыв водяной бомбочки вместимостью 3л

14

15. Зависимость «критической массы» от высоты падения бомбочки

Доля заполнения, m/m0
1,2
1
0,8
0,6
3л
10л
0,4
0,2
0
1
2
3
4
5
Высота падения, м
При увеличении высоты падения бомбочки увеличивается доля
заполнения её водой.
15

16. Падение жидкости

16

17. Итоги работы

Проведен
ряд
экспериментов
по
сбору
статистических
данных
с
шарами
разной
вместимостью.
Изучено поведение водяной бомбочки.
Построена теоретическая модель.
Приведены графические зависимости.
Рассмотрено движение большой водяной капли.
17

18. Литература

«ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ В ЦЕНТРОБЕЖНЫХ ПОЛЯХ», А.А.
Коптев.
«МОДЕЛИРОВАНИЕ
МЕТОДОМ
КРУПНЫХ
ЧАСТИЦ
ПОЛЕТА И УДАРА КАПЛИ ЖИДКОСТИ О ТВЕРДУЮ
ПОВЕРХНОСТЬ», Э. Г. Гимранов, А. А. Ольхов, А. В. Свистунов, Л.
Ф. Хакимова
«Experimental study of the Faraday instability», By S. DOUADY
18

19. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

19