Tài nguyên

Trôi-theo-dòng-chảy

ở giữa
SEADSTEM Go with the flow Experiment Photo: © iStock trocphunc
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars
Loading...
Tài nguyên
Thí Nghiệm
Đối tượng
Kỹ thuật Vật lý
Các chủ đề
Năng lượng Quy trình kỹ thuật
Thời gian hoạt động
2 - 3 giờ

Trong dự án này, học sinh sẽ thiết kế một cấu trúc bậc thang, mô phỏng hệ thống tưới tiêu của ruộng bậc thang trong đời thực.

Sience S
Technology T
Engineering E
Mathematics M

Liên quan

Mục tiêu phát triển bền vững

Giới thiệu

Nước đổ từ xô sẽ chảy xuống mặt đất một cách tự nhiên, giống như nước nói chung luôn chảy xuống thấp vì trọng lực.

Nước chảy ra từ súng nước sẽ đi rất nhanh. nó được đẩy ra ngoài bằng cách sử dụng lực đẩy. Tốc độ nước di chuyển phụ thuộc vào độ lớn của lực tác dụng lên nó. Khi nước được đổ vào phễu, phần rộng (cốc) của phễu sẽ đầy nhanh chóng. Đó là vì nước có thể di chuyển nhanh hơn trong khu vực rộng nhưng chậm lại khi đến phần cổ hẹp. Nó đẩy mạnh hơn vào các cạnh của phễu khi nó di chuyển qua đáy hẹp, bởi vì khi nước di chuyển từ khoảng không rộng đến một không gian hẹp hơn, áp lực nước sẽ tăng cao hơn.

Trên bề mặt của một cửa sổ, nước mưa sẽ di chuyển nhanh hơn trên một bức tường. Điều này là do nước chảy trên bề mặt gồ ghề bị lực ma sát cản nên chậm đi. Trọng lực ảnh hưởng đến hướng chảy của nước. Trọng lực, lực và ma sát ảnh hưởng đến áp lực nước và tốc độ chảy của nước.

Nước có thể chảy theo một số cách khác nhau. Nghiên cứu về cách nước chảy là một phần của nhánh vật lý gọi là thủy khí động lực học. Trong thí nghiệm này, học sinh sẽ quan sát cách dòng nước chuyển động thông qua quan sát chuyển động của quả bóng nhựa. Liên kết thí nghiệm này với một ứng dụng thực tế, học sinh sẽ hiểu hơn về khoa học đằng sau việc canh tác ruộng bậc thang.

Ruộng bậc thang Banaue ở Philippines là những lớp phẳng được tạc vào sườn núi, cho phép nông dân trồng lúa trên các sườn núi dốc khác thường. Thật đáng ngạc nhiên, những cấu tạo kiến trúc này đã 2.000 năm tuổi, nghĩa là chúng được làm hoàn toàn bằng tay và không có hỗ trợ của thiết bị xây dựng hiện đại!

Ruộng bậc thang được tưới bởi một hệ thống tưới tiêu (ứng dụng nước để trồng trọt trong nông nghiệp) dẫn nước từ suối trên núi và chảy qua các tầng. Điều này có nghĩa là các hệ thống tưới tiêu được vận hành hoàn toàn bởi trọng lực (lực kéo mọi thứ về phía Trái Đất) khi nước chảy xuống sườn núi.

Trong dự án này, mục tiêu của chúng ta là xây dựng mô hình ruộng bậc thang Banaue bằng cách sử dụng một số nguyên vật liệu gia dụng thông thường (Hình 2). Các học sinh sẽ thiết kế một cấu trúc bậc thang để các hạt nhựa hoặc gỗ sẽ được đưa từ tầng trên cùng theo dòng nước chảy xuống dưới, mô phỏng hệ thống tưới tiêu trên ruộng bậc thang thực sự. Các hạt thì nổi, có nghĩa là chúng trôi nổi trong nước, bởi vì khối lượng riêng của chúng (mật độ khối lượng trên một đơn vị thể tích) thấp hơn khối lượng riêng của nước. Chúng bị kéo do nước có tính chất nhớt, có nghĩa là nước tác động lực ma sát (một lực chống lại chuyển động) khi nó chảy qua hoặc chảy xung quanh một vật thể.

Cuối cùng, chúng ta có thể sử dụng dự án này để giải thích quy trình thiết kế kỹ thuật. Không kỳ vọng các em sẽ nghĩ ra một ý tưởng cho một thiết bị, bắt tay vào xây dựng nó và làm nó hoạt động hoàn hảo ngay lần thử đầu tiên. Chỉ cần khuyến khích học sinh đưa ra các thiết kế của riêng các em, thử nghiệm các thiết kế và sửa đổi để cải thiện chúng.

Các kỹ sư chuyên nghiệp hiếm khi làm đúng mọi thứ ngay lần thử đầu tiên!

Mục tiêu chính
  1. Xây dựng mô hình hệ thống tưới bậc thang sử dụng nước chảy để vận chuyển hạt nhựa. Các hạt bắt đầu ở tầng trên cùng và phải chảy qua từng tầng bên dưới cho đến khi chúng được giữ lại ở tầng dưới cùng.
  2. Hiểu các tính chất và bản chất của nước.
  3. Hiểu về phân loại dòng chảy và kiến thức khoa học trong việc canh tác ruộng bậc thang.
Câu hỏi hướng dẫn
  1. Điều gì quyết định việc một vật thể sẽ trôi nổi trong nước?
  2. Ruộng bậc thang được tưới như thế nào khi không sử dụng điện hay thiết bị hiện đại?
  3. Tại sao nước ở dạng lỏng trong một dải nhiệt độ lớn? Nó giúp sinh vật sống như thế nào?
  4. Liệu băng nổi có giúp gì cho động vật trong tự nhiên? Nếu có, nó giúp như thế nào?