Årskurs: 7-9
Ämnesområde: Kraft och rörelse

Det är lätt att få en boll att sväva stabilt på en osynlig luftström! Försök dra bollen ut ur luftströmmen och du känner kraften som drar bollen tillbaka. Men det är inte bara luftströmmen som påverkar bollen. Med hjälp av en liten papperslapp kan du även se att bollen i sin tur påverkar luftströmmen. Experimentet ger dig också en idé om varför ett flygplan kan flyga.

Material

• En hårtork.
• En bordtennisboll eller en något större, lätt, slät boll.
• En liten bit silkepapper eller annat tunt papper.
• En medhjälpare.

Om du har tillgång till en dammsugare där munstycket kan fästas på utblåsningssidan, kan du göra en utökad variant av detta experiment. Använd då gärna en större boll av typen uppblåsbar badboll.

Tillverka

Här behöver du inte tillverka någonting!

Experimentet

Håll hårtorken så att luften blåser rakt uppåt. Enklast är om ni är två, så att en av er kan hålla i hårtorken. Balansera försiktigt bollen i luftströmmen.

Tag sedan tag i bollen och drag den långsamt rakt ut åt sidan. Känn hur bollen sugs tillbaka in i luftströmmen. Släpp bollen och lägg märke till hur den svänger fram och tillbaka innan den till slut lägger sig till rätta mitt i luftströmmen.

Utan att trilla ned
Du kan med hjälp av en liten bit silkepapper se hur bollens läge i sin tur påverkar luftströmmens riktning. Drag försiktigt bollen ut ur luftströmmen samtidigt som du håller pappersbiten i luftströmmen ovanför bollen. Luta nu lite på hårtorken så att luften blåser snett uppåt. Testa hur sned luftströmmen kan vara utan att bollen trillar ner.

Mot en vägg
Balansera bollen i en lodrät luftström och flytta sakta hårtorken och bollen mot en vägg. Förflytta dig gärna in i ett hörn. Hur beter sig bollen?

Vad händer?

Den uppåtriktade luftströmmen ändrar riktning då den träffar bollen. Detta skapar ett område med högre tryck under bollen - något som balanserar tyngdkraften på bollen. 

Du kan själv lätt övertyga dig om att man skapar högre tryck genom att ändra riktningen på en luftström. När du håller ut handen, med handflatan lodrät, genom sidorutan på en bil som kör, så ändrar din hand riktning på luftströmmen. Du hindrar ju luften från att strömma förbi bilen och känner direkt trycket mot handflatan.

Samma mängd luft
När du dragit bollen halvvägs ur luftströmmen strömmar luften längs med bollens ena sida som i figuren nedan. Du har då snabbt strömmande luft på bollens ena sida (samma mängd luft måste passera alla delar av bollen varje sekund oavsett vilken väg den tar). På bollens andra sida står luften stilla.

Bernoullis ekvation säger sedan att trycket sjunker i områden där luften strömmar snabbt. Det betyder att trycket på en del av bollen som befinner sig mitt i luftströmmen (den vänstra i figuren) är lägre än trycket på andra sidan. Bollen kommer alltså att "sugas" tillbaka in i luftströmmens centrum.

När du försiktigt flyttar hårtorken - med bollen balanserad i luftströmmen - in mot en vägg, kommer bollen att lyftas högre upp i luftströmmen. Det beror på att luften nu inte kan flöda fritt i alla riktningar. Då kommer lufttrycket på bollens undersida att öka och bollen därmed att balansera på högre höjd.
 
Flygplanets flygförmåga
Bollens beteende i luftströmmen är en illustration till de principer som ligger bakom flygförmågan hos ett flygplan.

En flygplansvinge bildar alltid en vinkel mot luftströmmen. Det betyder att vingen tvingar luftströmmen att ändra riktning - luften pressas neråt. Trycket på undersidan av vingen blir alltså högt och planet pressas uppåt. 

Du kan åter övertyga dig om detta genom att hålla ut handen genom sidorutan när du åker bil. Håll handflatan i olika vinklar mot luften och känn hur trycket varierar.

Rundad ovansida
Men en flygplansvinge är också rundad på ovansidan. Detta innebär att luften ovanför vingen rör sig med högre hastighet än på vingens undersida. Enligt Bernoullis ekvation medför den ökade hastigheten ett lägre tryck. Trycket är alltså lägre på vingens ovansida än på dess undersida. Denna effekt hjälper till att lyfta flygplanet och hålla det i luften.

(Materialet ingår i Science Snacks och är översatt av NRCF med tillstånd av The Exploratorium, San Francisco. Besök deras hemsida för mer inspiration, ny flik)