Blåsningar
Årskurs: 7-9, Gymnasiet
Ämnesområde: Kraft och rörelse
Med en hårfön eller genom att blåsa själv kan man sänka lufttrycket och ofta på ett spektakulärt vis påverka olika föremål i enlighet med Bernoullis princip. Vi ägnar därför två filmer till att tipsa om en rad experiment på temat blåsningar.
Vad är Bernoullis princip?
Bernoullis princip säger att trycket i en strömmande vätska eller gas sjunker när farten ökar. I försöken blåser vi för att öka farten på luften och därmed sänka lufttrycket.
Tumregel:
Hög hastighet - lågt tryck
Låg hastighet - högt tryck
En del av de här försöken kan vara lite kluriga att lyckas med vid första försöket. Ge inte upp direkt utan träna några minuter så att du får en känsla för hur du ska göra.
Pappersark och äpplen
I försöken med ett pappersark och med äpplen blåser man på papprets ovansida respektive mellan äpplena så att lufttrycket sjunker. På papprets undersida och på äpplenas utsidor är lufttrycket normalt. Det blir en resulterande kraft uppåt på pappret och inåt på äpplena.
Försöket med äpplen kan varieras på flera sätt. Prova pingisbollar, ballonger med eller utan lite vatten i eller blås mellan två tomma läskburkar som kan rulla mot varandra.
Sprayflaskan
I sprayflaskan sänker man trycket ovanför sugröret i glaset genom att blåsa. Lufttrycket blir då lägre vid vätskeytan inne i sugröret än utanför, där lufttrycket är normalt. Vätska trycks då upp genom sugröret. Om vätskan når ända upp till sugrörets mynning sprids den ut i luftströmmen. Det här är principen i äldre tiders parfymflaskor där man tryckte på en boll för att få en parfymdusch.
Använd först ett långt sugrör för att visa hur vätskenivån höjs när man blåser. Tycker du att det syns lite dåligt, använd ett ljust sugrör och kanske mörk eller färgad vätska. Klipp sedan av sugröret tills det är möjligt att åstadkomma sprayeffekten.
Blåsa fast en papperslapp
När man blåser genom trådrullen skapas ett luftflöde mellan pappret och trådrullens botten. Trycket blir lågt här och det normala (högre) lufttrycket på andra sidan pappret hindrar pappret från att falla.
Bernoullipåse
När man blåser mot påsens mynning sänks trycket inne i påsen där luften rör sig. Eftersom mynningen är öppen och trycket högre utanför påsen än inuti trycks luft in genom öppningen. Det är därför som vi på filmen med ett enda andetag kan fylla påsen med nästan 30 liter luft trots att vi saknar så stor lungvolym. I försöket använder vi påsar till speciella blöjsophinkar; påsarna finns att köpa i form av refill-kassetter.
Fler blåsningar
Magiskt mynt
Trycket ovanför myntet sänks då man blåser. Lufttrycket i den luft som finns mellan bordet och myntet är dock normalt. Myntet trycks upp och kan sedan följa med luftströmmen in i koppen. Se fler exempel på experimentet nedan.
Pingisboll i tratt
När man blåser i tratten sänks trycket där luften strömmar snabbt, alltså under bollen och på dess sidor. Tryckskillnaden trycker då bollen mot tratten. Det går också bra att använda en avsågad pet-flaska.
Pingisboll och hårfön
När man blåser rakt upp blir det en uppåtriktad kraft på bollen (friktion mellan luften och bollen) som kompenserar dess tyngd. Utanför luftströmmen är trycket högre än inne i den och bollen trycks tillbaka in i luftströmmen om den vinglar lite i sidled.
Experimentet kan också göras med ett tjockt sugrör och en flörtkula.
Håller bollen svävande
När man lutar hårfönen eller sugröret kommer bollen att hänga i luftströmmens underkant. Trycket på bollens nederkant som befinner sig utanför luftströmmen är då högre än på dess överkant inuti luftströmmen och bollen hålls svävande.
Arbeta med experimenten
Rita bilder, eventuellt bara för ett par av försöken, där du visar var luftflödet är snabbare och var trycket blir lågt. Lämna några av försöken utan förklaring och låt eleverna föreslå vad som händer.
Utmana eleverna
Att utmana eleverna med Bernoullipåsen och pingisboll i tratt är oftast uppskattat och roligt. Slå vad om att du kan blåsa upp påsen med ett enda andetag eller att ingen kan blåsa bollen ur tratten.
Beräkna volymen av den uppblåsta Bernoullipåsen och jämför med elevernas lungvolym. Oftast finns det utrustning för att mäta lungvolym på skolor.
Beräkna trycksänkningen
Med äldre elever kan du beräkna hur stor trycksänkning ni kan åstadkomma genom att blåsa ovanför sugröret. Utgå från pdf nedan.
Sug eller tryck?
Många elever vill säkert gärna använda ordet sug istället för tryck för att uttrycka sig om försöken. Det vardagliga ordet sug är, tillsammans med undertryck, egentligen onödiga begrepp.
Inte olika tryck
Försök poängtera att det inte finns olika slags tryck eller "aktivt sug". Begreppet tryck är fullt tillräckligt för att skapa en modell för vad som händer i försöken.
För att experimenten ska tillföra så mycket som möjligt till elevernas begreppsbildning är det viktigt att hela tiden lyfta fram tryckskillnaderna som uppkommer i försöken och hur dessa leder till krafter på föremål.
Fler exempel på Bernoullis princip
Hustak i orkanvind
När kraftiga vindar viner över ett hustak uppstår ett lägre lufttryck utanpå taket. Taket trycks då utåt på grund av det högre lufttrycket inne i huset och kan lossna om kraften blir tillräckligt stor. Jämför med att blåsa över ett pappersark.
Farlig fartvind
Om du cyklar och blir omkörd av en lastbil, eller om du kör bil och möter en buss eller lastbil, uppstår en särskilt hög fartvind mellan dig och det andra fordonet. Luften strömmar fort mellan er vilket leder till ett område med lägre tryck. Du kan då känna att du trycks mot det andra fordonet. Jämför med att blåsa mellan äpplena.
Flygplans lyftkraft
Det här är ett knivigt exempel. Det finns flera beskrivningar av hur luftströmmen påverkar flygplanets vingar och får det att lyfta. Vi vill påpeka att den vanliga föreställningen om "equal transit time" inte är korrekt. Det vill säga att luftmolekyler ovan och under vingen måste ta lika lång tid på sig från vingens framända till bakändan. Experiment i vindtunnlar visar att luften ovanför vingen strömmar fortare än så.
Tänk på att Bernoullis princip inte säger något om varför luften strömmar snabbare på vingens ovansida utan bara att om den gör det så blir trycket lägre där.
Det debatteras huruvida Bernoullis princip eller Newtons tredje lag är förklaringen till att flygplan kan lyfta. En vitt spridd åsikt är att de båda versionerna endast utgör olika sätt att se på samma fenomen och således lika korrekta.
Läs mer om Bernoulli, Newton och lyftkraft på Nasa:s hemsida - Bernoulli and Newton (ny flik)
Ta del av artikel på Plane&Pilot:s hemsida - Bernoulli Or Newton: Who's Right About Lift? (ny flik)
Se även svar om flygplan i NRCF:s frågelåda (ny flik)
Andas i motvind
Alla har säkert upplevt att man kan få kippa efter andan i blåsväder. En kraftig vind utanför munnen gör att det blir lägre tryck där än i lungorna. Man kan då få en känsla av att luften trycks ut ur lungorna och att det är kämpigt att dra ett nytt andetag.
Bråck (aneurysm)
Ibland blir blodkärl i kroppen något utvidgade. Det kan vara enbart missklädsamt om det gäller ett ytligt blodkärl men livshotande om till exempel stora kroppspulsådern drabbas.
När kärlet vidgats en aning flödar blodet något långsammare vilket leder till ett ökat tryck enligt Bernoullis princip. Kärlet vidgas då ännu mer och de redan försvagade kärlväggarna utsätts för ett ännu högre tryck vilket kan leda till att pulsådern brister.
Drag i skorstenen
Det blir bättre drag i skorstenen om det blåser. Trycket i den strömmande luften utanför huset är lägre än inuti huset och röken dras ut av tryckskillnaden.
Fartygs djup
Hur djupt ett fartyg ligger i vattnet beror på vattentrycket. Om ett fartyg med viss fart seglar in på grundare vatten, eller in i en smal kanal, kommer det att ligga lite djupare är innan på grund av Bernoullis princip. Mer om detta finns i vår frågelåda.
Se svar om fartygs djupgående i NRCF:s frågelåda (ny flik)
(Skapat av Per Beckman och Carina Fasth. Att ange exakta källor till de olika experimenten är klurigt då de flesta kan sägas vara allmänt kända och vitt sprida. Inspirationen är främst hämtad från en rad olika källor på nätet.)