纸杯+蜡烛=热气飞艇?在家复刻“凡尔纳式”飞天梦,科学浪漫拉满

汤汤说科技 2025-04-09 20:55:55

汤汤说科技

吸管+橡皮筋=气动弹射器?牛顿定律的暴力美学,10分钟征服物理课!

吸管+橡皮筋=气动弹射器?牛顿定律的暴力美学,10分钟征服物理课!

想带孩子体验19世纪的科幻浪漫?用纸杯、蜡烛和塑料袋,“汤汤说科技”教你打造迷你版热气飞艇,揭秘“轻于空气”的浮空奥秘!

材料清单(安全可控版)

纸杯(大号奶茶杯,底部直径≥8cm)

茶蜡/小蜡烛(4颗,每颗燃烧时间≥2小时)

铝箔纸(包裹纸杯防火)

超薄塑料袋(1m×1m,优选黑色垃圾袋吸热)

竹签/铁丝(4根,作支架,钝头处理)

胶带+剪刀

四步飞天指南

1️⃣ 气囊制造——塑料袋的“热力革命”

塑料袋开口向下,袋口用竹签撑开成圆形框架(直径≈30cm),胶带固定。

吸热增效:袋内壁贴铝箔纸(反射热辐射),外壁涂黑(增强吸热)。

2️⃣ 热源组装——蜡烛的精准布局

纸杯底部用铝箔包裹,杯内固定4颗茶蜡(间距2cm,胶粘防倾倒)。

防火升级:纸杯外壁覆盖湿纸巾(延时碳化),顶部开孔(直径5cm)排热气。

3️⃣ 结构连接——热力与浮力的平衡

塑料袋开口端用竹签架在纸杯上方,距离杯口5cm(避免烧熔)。

重新调校:袋底悬挂棉线+回形针配重,确保飞艇垂直上升。

4️⃣ 点火升空——凡尔纳时刻降临!

点燃蜡烛,静待1分钟,热气充满气囊后,轻托飞艇底部释放。

实测数据:气囊温度60℃时,升力≈3g,可携带5g配重飞行至天花板!

科学原理(亲子共学版)

阿基米德定律:热空气密度(≈0.946kg/m³)小于冷空气(≈1.2kg/m³),产生浮力 F=(ρ冷−ρ热)×V×gF=(ρ冷−ρ热)×V×g 。

热对流循环:蜡烛加热空气→热气上升进入气囊→冷空气从杯口补入,形成持续气流。

结构力学:竹签框架分散应力,防止气囊受热变形坍塌。

安全管控(求生欲MAX)

⚠️ 必须户外操作!远离窗帘、树木等易燃物,备好水桶灭火。⚠️ 纸杯与塑料袋间距≥5cm,防止高温熔化引发火灾。⚠️ 儿童需佩戴隔热手套,家长全程监控火源!

吸管+橡皮筋=气动弹射器?牛顿定律的暴力美学,10分钟征服物理课!

性能升级方案

续航强化:替换为固体酒精块(燃烧更稳定),延长飞行至10分钟。

定向控制:袋尾粘贴纸片方向舵,用长杆遥控调整飞行角度。

夜光浪漫:袋内悬挂LED灯串(纽扣电池供电),模拟繁星效果。

实验与探索

变量挑战:

气囊颜色 vs 升温速度:黑色 vs 银色,谁更快升空?

蜡烛数量 vs 升力:4颗 vs 6颗,载重能否翻倍?

极限测试:

用氦气球混合热气(氦气密度0.18kg/m³),实现“双动力悬浮”。

手机拍摄慢动作视频,计算上升加速度与热效

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失败救援手册

问题:飞艇倾斜坠毁?→ 调整配重位置,确保重心在气囊中心垂线下。

问题:气囊无法鼓胀?→ 检查杯口是否被堵,或换用更薄/更大塑料袋。

问题:升力不足?→ 袋口缩小减少漏气,或增加蜡烛数量(谨慎操作!)。

结语从“纸杯烛光”到“飞天奇迹”,科学与幻想的边界在此消融!关注“汤汤说科技”,下期教你用易拉罐和冰块制作“温差发电机”,零成本点亮LED!

(图文示例:气囊热力流图示/升力公式图解/飞艇夜光实拍)#热气飞艇 #科学浪漫 #亲子实验

小贴士:茶蜡某宝搜索“迷你蜡烛”,100颗仅10元!首次试飞建议在无风室内进行,用棉线拴住飞艇防止撞墙~凡尔纳的粉丝们,别忘了给飞艇起个酷炫的名字!🎈🔥

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