2017年10月16日 星期一

因為瓶中的空氣被膜的振動所推擠,膜附近的空氣分子因而被賦予朝瓶口運動的動量(也就是向外)。當空氣分子向外運動的時候,也會推動擋在它前面的其他分子,像是煙霧粒子等等。如果沒有被擋住,當然就直接向外衝,所以內部的各種分子是有機會被推著動的。這裡以牛頓第二運動定律來解釋會比較恰當,而不適合用空氣波的狀況來解釋,因為煙霧是會移動的,而且有加速度。


科學原理

「空氣砲」吹滅燭火屬於「牛頓第二運動定律」與「風壓」的運用。就牛頓第二運動定律而言,寶特瓶內的空氣分子受到作用力而加速,當這些空氣分子衝出面積較狹窄的瓶口時,空氣分子也因此變得更密集與更急促,進而造成風壓變大來吹滅燭火。
「風壓」是指水平風速對於單位面積所產生的壓力,當風速每秒20公尺時,每平方公尺的面積上,受有50公斤壓力。當我們施力越大,寶特瓶內空氣分子的加速度也越大,此時,許多正在燃燒的可燃物(蠟蒸氣)與助燃物(主要為氧氣)將被空氣分子瞬間吹走而滅火使燭火熄滅。
必須留意的是: 「聲波只傳遞能量,不傳遞介質」。因此,空氣砲並非藉由拍打塑膠膜產生聲波使燭火熄滅,這是容易產生迷思概念之處。此外,當燭火被熄滅瞬間會產生一些白煙,這些白煙主要是一些未燃燒的碳化合物或可燃的碳顆粒。當燭火熄滅時,立即在白煙上方點火,將會使得部分的白煙向下延燒,便有可能再度讓蠟燭達到燃點而復燃。
再者,空氣砲的出風口越大,「空氣砲」能滅火的範圍也越大,但是,根據壓力=作用力÷接觸面積( 即P=F/A)而言,在相對較大面積的瓶口所產生的「風壓」也隨之遞減,亦即單位面積的風力也變小。所以,當我們採用裝光碟片的布丁盒或塑膠桶製作空氣砲時,以挖洞方式製作的出風口不宜過大或過小。


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寶特瓶的材質要硬一點的
要先練習,才能射的準