國立台中教育大學 NTCU

科學教育與應用學系

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氣球炸彈

氣球可以當炸彈,嚇人一跳!
器材:子一元銅板、小鋼珠、氣球
操作步驟與現象:

一顆小小的氣球可以當炸彈,觸地就會引爆喔!操作步驟如下:

1.將一元銅板放進氣球中,如圖一(建議使用10~12吋的氣球)。

2.將氣球吹氣之後,頭部綁緊,如圖二;然後離地約一公尺高,讓氣球自由掉落,結果氣球一碰到地面,就碰!一聲爆掉了,有如炸彈一般(請留意不要嚇到別人喔!)

3.將一元銅板改成更重的鋼珠,再試看看,氣球也會爆掉嗎?實驗結果是:氣球只會破洞漏氣,但是不會爆掉。

 

觀看實驗影片(8.9M

原理:

氣球的皮是「橡膠」材質,硬度很低,很容易被刮出破洞。當吹滿氣的氣球由高處掉到地面時,氣球裡的一元銅板撞擊氣球,將氣球的表皮撞出長條形的破洞(如圖三),由於氣球已經吹滿氣,表皮具有彈性張力,因而長條形破洞的上、下兩端之張力不平衡,因而迅速裂開而爆破(如圖三右側)。如果氣球裡面是鋼珠,則造成的破洞是圓形的(如圖四),表皮的彈性張力因為對稱平衡,只會造成破洞變大,而且漏氣後降低了張力,破洞不會瞬間裂開,因此不會爆破。

一元銅板、鋼珠造成氣球表皮破洞的形狀不同,是因為一元銅板是扁平狀,邊緣又有鋸齒狀的凹凸不平,因此撞擊地面時造成氣球表皮為「線條狀」的接觸。而鋼珠是平滑的球形,與氣球皮為「點狀」的接觸,因此破洞是圓形的。

 

叮嚀的話:

1.雖然一元銅板不會隨著氣球爆破而飛濺,但是請注意提醒學生不要使用於驚嚇別人,尤其是樓梯間、馬路上,以免發生危險。

2.在教學上可以指導學生實驗或討論的問題如下:(1)如果氣球塞進扁平狀的金屬墊片,氣球會爆破嗎?為什麼?(參考解答:氣球不會爆破,因為墊片邊緣不是鋸齒狀)(2)氣球吹飽氣的程度,是否會影響氣球爆破?釋放氣球的高度也有影響嗎?

參考資料:

1.沈家賢、陳宜豪、鄭為晋、吳岱洋、鄭士閔(2006)。趣味小實驗。時空(台大物理系系刊),30,97-105。http://web.phys.ntu.edu.tw/physhistory/spacetime/vol_30/v30_097_exp.pdf

2.Youtube影片:https://www.youtube.com/watch?v=ide7YlNoGbk