Bernoullis svævende bold

Forsøg nr.: 123
Formål: At demonstrere Bernoullieffekten.
Resume: Man kan få en let bold til at svæve i en luftstrøm.
Nøgleord: Acceleration, bevægelse, kræfter, ligevægt, mekanik, Newtons Love, tyngdekraft, Bernoullieffekt, tryk, turbulens, viskositet, væskedynamik.

Beskrivelse:

En hårtørrer tændes, således at man danner et stabil luftstrøm. Hårtørreren rettes lodret opad, og en bordtennisbold placeres forsigtigt i luftstrømmen. Bordtennisbolden vil nu svæve frit i luftstrømmen.

Bernoullieffekten kan demonstreres med en hårtørrer og en bordtennisbold.

Hvis hårtørreren langsomt drejes på skrå, vil bolden stadig svæve inde i luftstrømmen. I praksis kan man ofte dreje hårtørreren ned til omkring en 45 graders vinkel.

Bernoullis svævende bold udført med en stor flamingokugle.

Forsøget kan udføres med en vilkårlig blæsekilde, så længe der laves en stabil luftstrøm. For eksempel kan man anvende en støvsuger, der sættes til at blæse. Man kan desuden variere størrelse og vægt af bolden. Man kan forsøge sig med balloner, fodbolde og badebolde.

Prøv også at lave forsøget med et sugerør og en bordtennisbold.

Bernoullis svævende bold som en permanent udstilling på Deutsches Museum i München.

Det kan også lade sig gøre at placere flere bolde i den samme luftstrøm. For eksempel vil man i luftstrømmen fra en støvsuger kunne placere en bordtennisbold nederst i luftstrømmen samt et par balloner længere oppe i luftstrømmen.

Forklaringen på forsøget er ikke helt enkel. Som regel henviser man til Bernoullieffekten, der siger, at for en ideal væske eller gas vil en stigning i hastigheden forekomme samtidigt med et fald i trykket. Dermed kan boldens balance forklares med, at de hurtige og langsomme luftstrømme, som bolden svæver i, skaber henholdsvis lavt og højt tryk. Når bolden bevæger sig lidt ud til siden, vil luften strømme hurtigere omkring bolden på den side, der peger ind imod midten af luftstrømmen. Dermed falder trykket, og bolden pressen ind imod centrum.

En uddybende forklaring findes på SciToys-siden, der kan findes i referencerne. Som man kan læse her, kan bolden kun balancere i luftstrømmen, hvis der er en kraft, der peger ind mod centrum. Denne kraft leveres af luftstrømmen, der farer forbi bolden. Når luftstrømmen passerer bolden afbøjes den, og som foreskrevet af Newtons love, vil bolden påvirkes af en modsatrettet kræft, der altså peger ind mod centrum af luftstrømmen.

Se desuden artiklen i American Journal of Science.

Udstyr og materialer:

Bordtennisbold
Hårtørrer

Referencer:

Link til forsøg i database på University of Minnesota.
Link til forsøg i database på Michigan Technological University.
Link til forsøg i database på University of Texas.
Link til forsøg i database på University of Iowa.
Teoretisk beskrivelse på Scitoys.com.
M.M.F. Saba: "Bernoulli's Ghost", The Physics Teacher 35, 294 (1997). (http://scitation.aip.org/tpt)
K.T. McDonald: "Levitating beachballs", Am. J. Phys. 68, 388 (2000).
K. Bellof: "Bernoulli M&M's: A Melt-in-Your-Mouth Demonstration", The Physics Teacher 43, 392 (2005). (http://scitation.aip.org/tpt)
P. Gluck: "A Delicate Balance: Hovering Balloons in an Air Stream", The Physics Teacher 44, 574 (2006). (http://scitation.aip.org/tpt)

PIRA DCS: 2C20.30 (Væskemekanik: Væskedynamik)

Opdateret: 17.07.2007

Har du kommentarer, rettelser eller tilføjelser til dette forsøg, så send en til FYSIKBASEN.DK.