Modélisation d'hélices. Expérience amusante de physique à la maison

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Tout le monde connaît l'hélice. Qui d’entre vous n’a pas créé des moulinets amusants qui s’envolent, tournés par vos paumes ! Et pour ceux qui ne connaissent pas ce type de moulinet, il est facile à réaliser.

Il faut prendre une petite planche étroite de 10 centimètres de long et 2,5 centimètres d'épaisseur, marquer son centre et, à partir du centre, utiliser un couteau bien aiguisé pour tracer deux plans fins légèrement inclinés l'un par rapport à l'autre (voir figure). Arrondissez les extrémités des avions et vous obtiendrez un modèle d'hélice d'avion réelle. À propos, les hélices des avions étaient également fabriquées en bois.

Modélisation des hélices

Il ne reste plus qu'à percer un trou au centre et à y insérer l'axe, après avoir préalablement lubrifié sa pointe avec de la colle - un mince bâton rond d'environ 15 centimètres de long.

Lorsque tout est prêt, sortez dans un espace ouvert, tenez l'axe de l'hélice entre vos paumes et, selon le sens dans lequel les pales sont biseautées, faites-le tourner rapidement. L'hélice avec son axe va décoller. C'est comme si un hélicoptère décollait.

Vous avez probablement aussi fabriqué des moulinets en papier. Chaque coin d'un carré de papier épais est coupé en deux, sans atteindre le milieu du carré. Ensuite, les coins sont pliés vers le centre les uns après les autres et percés avec une épingle. La goupille est coincée dans le bâton, et même si vous soufflez sur un tel moulinet, il commencera à tourner rapidement.

Il existe encore des moulins à vent pour moudre le grain. Ils ont de grandes ailes : généralement quatre pales montées sur un axe avec une certaine rotation vers le plan de rotation. Le vent, en appuyant sur les ailes, les fait tourner. Depuis l'axe, la rotation est transmise aux meules - sur elles, le grain se transforme en farine.

Mais un ventilateur de pièce a une tâche différente : il est lui-même chargé de créer du vent. Ses trois ou quatre pales, rotatives, chassent l'air vers l'avant, aérant bien la pièce et, par temps chaud, créant de la fraîcheur.

L'hélice en bois que vous avez fabriquée fonctionne grâce à ses pales biseautées. Soit ils se vissent dans les airs et avancent, soit sous l'influence d'un courant d'air ou du vent, ils font tourner l'axe sur lequel ils sont assis. Et il vous sera probablement étrange de savoir qu'il peut y avoir une essoreuse qui n'a pas de pales biseautées (c'est une moitié complètement égale longitudinalement, le long de l'axe, d'un cylindre coupé) et qui tourne parfaitement dans un fort flux d'air. Mais un tel plateau tournant ne peut pas remplacer une hélice, et il ne fait pas non plus un ventilateur. Elle ne peut que tourner elle-même.

Un tel moulinet peut être collé à partir de papier épais. Faites d'abord un blanc, puis collez-le. Vous devriez vous retrouver avec un demi-cylindre, comme si le cylindre était coupé dans le sens de la longueur, le long de l'axe : un côté est rond, l'autre est plat. Pour coller un tel demi-cylindre, il est préférable d'utiliser un gabarit, une sorte de bâton rond. La longueur du demi-cylindre est de 10 à 12 centimètres, le diamètre de la partie ronde est de 3 centimètres. Faites un trou traversant au centre même de celui-ci.

Une autre option consiste à réaliser un demi-cylindre à partir d'un bâton rond de mêmes dimensions. Votre tâche principale est de couper très précisément un morceau d'un tel bâton en deux moitiés strictement le long de l'axe. Poncez bien la moitié avec du papier de verre fin. Au centre même, percez un trou traversant d'un diamètre de 2-3 millimètres. Fabriquez un manche en bois et enfoncez un petit clou avec la tête coupée dans l'une de ses extrémités. Réalisez une rondelle de 1 centimètre de haut à partir d'un tube en plastique. Placez une rondelle sur le clou enfoncé dans le manche, puis un demi-cylindre côté plat vers l'extérieur. Après avoir vérifié avec votre main si le demi-cylindre tourne librement, pointez dessus un ventilateur en marche. D'une main, tenez notre appareil avec le côté plat du plateau tournant face au ventilateur, et de l'autre main, faites-le tourner sur le clou. La toupie tournera désormais toute seule, soufflée par l'air du ventilateur. Arrêtez-le et tournez-le dans l'autre sens. Il tournera docilement dans l’autre sens.

Il est très important que le trou soit percé exactement au centre et que le moulinet soit symétrique par rapport à son axe longitudinal, l'axe du cylindre précédent.

Modélisation des hélices

Quel est le secret de sa rotation ? Après tout, il n’a pas de pales biseautées, comme une hélice. Le secret est que le flux d'air principal du ventilateur et le flux latéral supplémentaire obtenu lors de la rotation (au tout début il est apparu lorsque nous avons tourné le plateau tournant à la main), s'additionnant, vortexent l'air de telle sorte que ce vortex fait tourner notre plateau tournant. La force de frottement et la force des courants d'air sont équilibrées et le plateau tournant, ayant acquis une certaine vitesse, tourne uniformément.

Ne soyez pas surpris si vous constatez que le plateau tournant commence à tourner à cause du flux d'air du ventilateur lui-même, même si vous ne l'avez pas tourné. Cela s'explique par le fait que, quels que soient vos efforts, certaines violations de symétrie se sont produites lors de sa fabrication. Les turbulences de l'air se forment plus rapidement, provoquant la rotation du plateau tournant.

Auteur : Rabiza F.V.

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