Parostatek puf puf

Ten stateczek imitujący parostatek wyposażony jest w dwie (czasem jedną), połączone ze sobą, dysze, które znajdują się w wodzie gdy statek pływa. Do jednej z tych dysz należy wlać tyle wody, by zaczęła wypływać drugim końcem. Następnie należy zapalić świeczkę znajdującą się w zestawie i zapaloną włożyć do łódki tak by płomień świecy ogrzewał znajdujący się w środku mały zbiorniczek. Do tej blaszki przylutowane są dysze z wodą. Gdy teraz położymy statek na wodzie i odczekamy chwilkę, statek zacznie płynąć, wydając swoje charakterystyczne dźwięki "paf, puf".

Statek płynie ponieważ woda znajdująca się w "dyszach" zaczyna się gotować, w efekcie czego wyrzucana jest z pewnym ciśnieniem para wodna z tych dysz.

Zabawka ta może ilustrować kilka praw i zjawisk fizycznych.

1) Przemiana energii. Energia cieplna jest zamieniana w końcowym efekcie na energię mechaniczną, tak jak ma to miejsce w prawdziwym parostatku. Ciepło wydzielane podczas spalania świeczki (lub np. nafty gdy się świeczka skończy) zużywane jest na ogrzanie wody, która gotując się zamienia się w parę wodną, co w małym zbiorniczku powoduje szybki wzrost ciśnienia. Pod wpływem tegoż ciśnienia jest wyrzucana z pewną prędkością para wodna powodując, że stateczek płynie wykonując pracę mechaniczną. Oczywiście muszą być również pewne straty energii związane z oddawaniem ciepła do otoczenia i lepkością wody.

2) Zasada zachowania pędu. Z jakim pędem zostaje wyrzucana para wodna z dysz, taki pęd uzyskuje stateczek.

3) Ilustracja II zasady dynamiki Newtona dla obiektu ze zmieniającą się masą, podobnie jak w rakietach odrzutowych. Zmiana pędu w czasie daje nam siłę napędową parostatku. Na zmiany pędu nakładają się zmiany prędkości i masy uchodzącej pary w stronę przeciwną do kierunku ruchu statku. Podobnie jak ma to miejsce w Samochodzie z balonem.

4) Po krótkim starcie, parostatek płynie ruchem jednostajnym. Jest to związane z siłami oporu, a w tym przypadku głównie z siłami lepkości.

5) Rodzaj paliwa. Można użyć świeczki, można użyć nafty. Ale które będzie korzystniejsze?

6) Gdy już się skończy paliwo lub zbiorniczek zacznie przeciekać możemy przejść do prawa Archimedesa.


Patrz także: inne zabawki, pojęcia i zjawiska związane:
Zasada zachowania pędu: Młynek Crooksa | Odrzutowy samochód | Schodząca sprężyna | Spadające piłeczki | Wahadło Newtona
Zasady dynamiki Newtona: Odrzutowy samochód
Ciepło: Ciepła kawa | Schodzący dzięcioł | Silnik Stirlinga
Ciśnienie: Barometr Goethego | Kaczka pijaczka | Kula plazmowa | Młynek Crooksa | Nurek Kartezjusza | Silnik Stirlinga | Suszarka i piłka | Termometr miłości
Lepkość: Czarodziejska różdżka | Kapryśne ciecze | Kropelkowa klepsydra | Lampa Lava | Suszarka i piłka | Tornado w butelce
Prawo Archimedesa, pływanie ciał: Nurek Kartezjusza | Statki na wodzie | Termometr Galileusza
Przemiany energii: Doświadczenie na deser | Samochód na wodę | Silnik Stirlinga