Opfinderhjørnet, Syddurs Ungdomsskole, Distrikt Rønde DAMPBÅDE Dette projekt er lavet af: Lotte Neimann Buch, Lasse Desdorf og Bjarke Patrick Gade DAMPBÅDE Dette projekt er lavet af: Buch, Lasse Desdorf og Bjarke Patrick Gade. Lotte Neimann JUNIOR 2012 1
Dampbåde Dette projekt er lavet af Lotte Neimann Buch, Bjarke Patrick Gade og Lasse Desdorf (7.kl., Rønde Skole). Vi har arbejdet med projektet i valgfaget, Opfinderhjørnet på Syddjurs Ungdomsskole - Center Rønde. 1. Valg af emneområde: Teknologisk emne 2. Baggrund for projektet: Vi synes, at vores projekt har været sjovt og spændende, fordi vi har genopdaget noget af vores oldeforældres legetøj (pop-pop-båden), og fordi vi fået lov til at udnytte princippet bag disse dampbåde på flere forskellige måder. Det har givet os lejlighed til at udvikle, opfinde og fremstille vores egne dampbåde og vores egne forsøg (se rapport). Gennem arbejdet med vores projekt har vi lært en masse om dampbåde, om dampmaskiner, om hvordan vand udvider sig, når det går fra væske til luftform (damp) og en masse om hvordan man rent praktisk kan fremstille sine egne dampbåde (se rapporten). Det overordnede formål med vores projekt har været at udvikle og/eller fremstille flere forskellige dampbåde, hvor bådens bevægelse skabes ved at vand går fra væskeform til damp. 3. Planlægningen af projektet (hypotesen): Vores hypotese er derfor: Det tryk, der opstår, når vand (ved hjælp af varmeenergi) går fra væske til dampform, kan omsættes til bevægelsesenergi på mange forskellige måder. Sagt på en anden måde: Man kan lave simple dampmotorer - på mange måder. Vi har derfor lavet forsøg og eksperimenter med færdig-købte pop-pop-både, med færdigkøbte dampmotorer og med hjemmelavede dampmotorer dels v.h.a. forskellige tynde kobberrør og dels v.h.a. genbrugsmaterialer (se rapport). For at kunne lave disse dampbåde - og for at kunne lave forsøg med dem har vi måttet lave vores eget værktøj (fx en flamingo-skærer) og vores egen vandbane (se rapporten). Vores færdige projekt består således af en vandbane, hvor man kan afprøve vores samling af dampbåde. Dampbådene kan inddeles i fire hovedgrupper: Færdiglavede pop-pop-både, hjemmelavede pop-pop-både, simple dampere (flere variationer) og dampbåde af genbrugsmaterialer. Vores projekt viser, at man med disse dampbåde har noget sjovt, spændende og meget lærerigt legetøj. Det kunne være spændende at udnytte virkemåden i rigtige både. 4. Konklusion og perspektivering: Vores resultater lægger op til, at nogen (gerne os selv) prøver at lave dampbådene i større og større format for måske til sidst at lave en dampbåd, der kan sejle passagerer (måske turister) op ad Gudenåen (eller andre rolige farvande ). Vi kunne godt tænke os at lave nogle dampbåde, der er større end dem, vi allerede har lavet. Dette projekt havde ikke været muligt uden rådgivning og hjælp. Vi vil derfor sige tak til: Syddjurs Ungdomskole - Center Rønde 2 og vores lærer Finn Skaarup Jensen.
Udstyr og materialer Til vores projekt med DAMPBÅDE, har vi brugt forskelligt udstyr og materialer, som vi dels har lavet selv og dels har købt (fået af ungdomsskolen) mere eller mindre færdigt og samlet. Her er en oversigt over det vi har brugt til de forskellige dampbåde og forsøg: ter vand ind i motoren før brug. - 2 små stearinlys, der lige passer til diglen. Pop-pop-båden Man kan også købe poser med små stearinlys. Der er fem stearinlys i hver pose. Terningerne på fotografierne er med for at vise størrelsesforholdet. Når du køber en færdig Pop-pop-båd, får du: - 1 båd, der er lavet af blik. Båden har en o- verdel, der kan tages af. Bådens skrog er malet indvendig, og man kan se, at motoren med de to rør er ført gennem bunden og loddet fast. - 1 digel, der nærmest er en te-ske lavet af blik. - 1 pipette, der skal bruges, når man sprøj- Dampmotor og brændselssæt På undersiden af motoren sidder der to rør, der kan føre vandet/dampen ind og ud af motoren. På www.fysikforenslik.dk kan man også købe et brændselssæt med digel, engangssprøjte og et lille stearilys, På www.fysikforenslik.dk kan man købe denne dampmotor. Den består af en beholder, der er hul og som har en tynd plade på oversiden (se den gule plade på fotografiet). Det er denne plade, der får motoren til at larme (pop-pop), når vandet bliver til damp inde i den. 3
Simpel damper Til en simpel damper skal man bruge: 1 udskåret flamingoplade (15 x 20 x 5 cm) 1 kobberrør (D = 0,5 cm, L = 40 cm) 1 fyrfads lys Man kan godt købe en simpel damper som byggesæt. Så får man alle tingene, og så skal man bare bøje røret (se beskrivelse senere). Men man kan også selv skære sin båd ud af en flamingoplade, hvis man har en flamingoskærer som vores se senere. 1 engangssprøjte (10 ml) Tændstikker og lidt værktøj Dampbåd af genbrugsmaterialer For at lave en dampbåd af genbrugsmaterialer skal du bruge følgende ting: Du skal også bruge noget værktøj: Saks Hobbykniv Limpistol 1 balje med vand 1 sodavandsdåse el.lign. Stærk lim fx silikone 2 sugerør med knæk Dobbeltklæbende tape 1 flamingobakke el.lign. 1 lagkagelys Stanniol 1 kreditkort el.lign. 1 træliste Elastikker Skabeloner 4
Andet udstyr For at lave en vandbane som vores skal du bruge: 1 tagrende fx 1 m lang 2 endestykker til tagrender Lim til tagrender 2 stk. træ til fødder 1 sav 1 stiksav Evt. skruer til fødderne For at kunne skære både ud i flamingo lavede vi vores eget værktøj til at skære med. For at lave et sådant værktøj skal du bruge: 1 træramme Modstandstråd fx konstantantråd 1 strømforsyning fx 6 V = 2 ledninger med krokodillenæb 5
Pop-pop-både En pop-pop-båd er en gammel opfindelse. Der blev taget patent på den allerede i midten af 1890- erne. Opfindelsen er dog aldrig blevet brugt til andet end legetøj. For at bruge en pop-pop-båd skal du først fylde metalrøret med vand. Du skal fylde vand på indtil, der ikke er flere luftbobler tilbage. Bagefter skal du holde for rørenes åbning, når du putter båden i vandet. Så skal du sætte et lille stearinlys i diglen. Når stearinyset er blevet tændt, skal det sættes ind under motorens kedel. Snart begynder vandet i kedlen at koge. Når vandet i beholderen bliver varmet op, bliver det til damp. Damp fylder mere end vand derfor stiger trykket det kan man se (og høre) ved at den gule metalplade bevæger sig (opad). Samtidig presser dampen vand ud ad rørene. Det driver båden fremad. I rørene afkøles dampen, og bliver til vand igen. Vand fylder mindre end damp derfor falder trykket - det kan man (igen) se (og høre) ved at den gule metalplade bevæger sig (nedad). Samtidig presses eller suges nyt vand ind ad rørene og op i beholderen. Det får processen til at fortsætte så længe kedlen opvarmes. 6
Hjemmelavet pop-pop-båd For at lave en hjemmelavet pop-pop-båd skal man for eksempel bruge en overskåret sodavandsflaske eller lignende (se foto) og en dampmotor og et brændselssæt (se tidligere beskrivelse). Først skal man bore to huller i bagenden af båden til de to rør fra motoren (diameter 0,4 cm). Så fører man rørene ud gennem hullerne og limer dem med en limpistol ligesom på fotografierne herover. Man skal lime, til der er vandtæt, der hvor rørene kommer ud af båden. Når det hele er tæt og tørt, sprøjter man vand ind i det ene rør, så der kommer vand ud ad det andet rør. Sprøjten bruges til at sprøjte vandet ind. Metal-diglen bruges til at man sætter et lille lys på diglen, og sætter den ind under motoren, så vandet bliver varmet op. Men først skal man selvfølgelig ligge sætte båden ned i en balje eller lignende med vand. Måske skal båden have lidt ballast ligesom vores båd på nederste foto. Når vandet i beholderen bliver varmet op, bliver det til damp. Damp fylder mere end vand derfor stiger trykket det kan man se (og høre) ved at den gule metalplade bevæger sig (opad). Samtidig presser dampen vand ud ad rørene. Det driver båden fremad. Men i rørene afkøles dampen, og bliver til vand igen. Vand fylder mindre end damp derfor falder trykket - det kan man (igen) se (og høre) ved at den gule metalplade bevæger sig (nedad). Samtidig presses/suges nyt vand ind ad rørene og op i beholderen. Det får processen til at fortsætte, så længe der er varme under beholderen. 7
Simpel damper Når man skal lave en simpel damper, skal man starte med at forme spiralen. Det gør man ved at tage kobberrøret og bøje det om et jernrør. Man skal fotsætte indtil der er dannet en spiral med 1, 2 eller flere vindinger (se nederste foto). Derefter skal man lave 2 huller (diameter 4 mm) til rørene gennem flamingo-pladen (se de øverste fotos). Før nu spiralens frie ender gennem disse huller, så åbningerne vender skråt bagud og så spiralen er placeret lidt på skrå cirka midt på skibet som vist på vores fotos. På vores båd (nogen af vores både) har vi valgt at lave en fordybning til fyrfadslyset, så vægen kan være præcis under spiralen. På denne båd (foto) har vi også skåret i lyset, så der er bedre plads til spiralen. Det er nemlig vigtigt, at varmen rammer spiralen, så vandet bliver til damp. Når spiral og fyrfadslys er placeret rigtigt på båden, er den klar til afprøvning. Sprøjt vand ind i det ene rør (brug en engangssprøjte). Bliv ved indtil der kommer vand ud ad den anden ende (det andet rør). Sæt båden i et akvarie eller lignende. Tænd fyrfadslyset, og efter et stykke tid begynder båden langsomt at sejle. Bemærk: I modsætning til pop-pop-bådene er denne damper LYDLØS. 8
Som beskrevet tidligere har vi lavet en vandbane af 1 meter tagrende. For at få båden til at passe til denne bane måtte vi skære i båden. Derfor lavede vi vores flamingo-skærer (se tidligere). Når man sætter strøm (6V=) til modstandstråden i flamingo-skæreren, så bliver tråden så varm, at den ment skærer sig igennem en flamingo-plade. På billedet herunder kan man se, at vandet i spiralen nu omdannes til damp, der presser vand bagud ad rørene, så båden sejler fremad. 9
Fra damp til bevægelse Dette forsøg bruger det sammeprincip, som vores simple damper. Her har vi bare brugt et endnu tyndere kobberrør (2 mm), og så har vi fjernet bådens skrog og bruger kun et stearinlys. Fremgangsmåden er den samme som ved simpel damper (se tidligere). Man putter vand ind i røret, tænder stearinlyset og sætter dimsen i vandet. Nu varmes vandet og fordamper. Dampen presses ud og nyt vand suges ind. Denne proces får dimsen til at dreje rundt. Hvordan laver du den? Først tager du stearinlyset ud af folieholderen. Så laver to indhak i stearinet overfor hinanden helt ude i siderne. Derefter et tyndt kobberrør på midten, så du får en spiral (bøj rundt om en rund ting). Vores kobberrør var stift, derfor var vi nødt til at varme det først. Når spiralen er lavet bøjer du enderne i hver sin retning (se foto). Så er du færdig. 10
Dampbåde af genbrugsmaterialer I Testoteket på http://www.formidling.dk/sw41089.asp har vi fundet en opskrift på vores sidste type dampbåde (af genbrugsmaterialer). Se opskriften på: http://formidling.dk/sw41095.asp?experimentid=1019&postback=1&searchtext=&searcharea=&s earchteacherassistance=&searchroom=&searchtime=&searchclass=&searchsubject= Som man kan se på billedet, så er vi først lige gået i gang med at bygge den. Derfor kan vi først vise den, hvis vi kommer med til regionsmesterskaberne (og finalen) i Unge Forskere Junior. I denne udgave af dampbåde kommer energien fra et fødselsdagslys og motoren er lavet af en sodavandsdåse (se foto) og to sugerør. Referencer Prisma Fysik 7, 2. udgave, Egon Skjoldby m.fl., Forlag Malling Beck Prisma Fysik 8, 2. udgave, Egon Skjoldby m.fl., Forlag Malling Beck Luft og vand - Ny fysik/kemi 3, Ejvind Flensted-Jensen m.fl., Gyldendal Vand et livsvigtigt kemikalie Spørg naturen Tema, Gunnar Cederberg, Gyldendal Diverse hjemmesider bl.a.: Testoteket: www.formidling.dk/sw41090.asp og www.poppopboats.net/buildyourownboat.html 11