أنبوب حلوى المارشميلو إذا نفخت بقوة أكبر، فهل ستذهب أبعد من ذلك؟ جرب أنابيب من الورق المقوى ذات أطوال مختلفة لترى إلى أي مدى يمكنك نفخ قطعة من المارشميلو.
الأدوات والخامات
		ملف واحد (أو ورق صلب آخر أو كرتون خفيف الوزن). مقص. شريط لاصق أو شريط شفاف. واحدة أو أكثر من قطع المارشميلو كاملة الحجم. بضع ملاعق من الدقيق
التجميع قص مستطيلًا من الملف، بقياس 11.5×7.5 بوصة (29.5 × 19 سم). ضع واحدة من الحواف الطويلة للملف داخل الأخرى وشدها لعمل أنبوب يلائم محيط قطعة المارشميلو. يجب أن يكون الأنبوب محكمًا حول المارشميلو، ولكن ليس ضيقًا جدًّا بحيث لا يستطيع المارشميلو التحرك. قد يكون من الأسهل عمل الأنبوب إذا سحبت الملف أولاً على حافة الطاولة لمنح المادة منحنيًا طفيفًا. عندما يجري لف الأنبوب إلى الحجم المناسب، ألصقه مرة واحدة بحيث يظل ملفوفًا، ثم ألصق على طول حافة التماس بالكامل.
ماذا تفعل وماذا تلاحظ؟ دحرج المارشميلو في الدقيق ثم هزه أو اضغط عليه لإزالة أي فائض (سيساعد ذلك على منع المارشميلو من الالتصاق بالأنبوب). ضع المارشميلو في أحد طرفي الأنبوب. ضع الطرف الآخر من الأنبوب عند فمك، ويكون موازيًا للأرض، وانفخ بقوة في الأنبوب. لاحظ إلى أي مدى يطير المارشميلو. ضع المارشميلو مرة أخرى في أحد طرفي الأنبوب، ولكن هذه المرة ضع فمك عند نهاية الأنبوب حيث يوجد المارشميلو. انفخ بقوة في المارشميلو نفسه، بحيث يضطر للمرور بطول الأنبوب قبل الخروج. تأكد من إبقاء الأنبوب في وضع أفقي واستمر في النفخ طوال فترة وجود المارشميلو في الأنبوب. هل ذهب المارشميلو أبعد هذه المرة؟ إذا نفخت ولم يتحرك المارشميلو، تحقق من قطر الأنبوب. قد يكون إما ضيقًا جدًّا (في هذه الحالة يمنعه الاحتكاك من التحرك) أو فضفاضًا جدًّا (في هذه الحالة ينفخ الهواء مباشرة بجانب المارشميلو بدلاً من دفعه).
ما الذي يحدث؟ أثناء وجود قطعة المارشميلو في الأنبوب، يزيد النفخ من ضغط الهواء في الأنبوب، مما يُنشئ قوة على قطعة المارشميلو. طالما أن هذه القوة أكبر من قوة الاحتكاك، فهناك قوة غير متوازنة على قطعة المارشميلو. وفقًا لقانون نيوتن الثاني: F = ma (F هي القوة المحصلة، m هي كتلة الجسم، a هي تسارع الجسم)، فإن القوة غير المتوازنة تسرع الجسم. ستستمر سرعة قطعة المارشميلو في الزيادة طالما أن قطعة المارشميلو تتعرض إلى قوة غير متوازنة. بمجرد أن تغادر قطعة المارشميلو الأنبوب، لا يؤثر النفخ فيها. ولكن كلما زادت سرعة حركة قطعة المارشميلو عند مغادرة نهاية الأنبوب، زادات المسافة التي تقطعها قبل أن تصطدم بالأرض. عندما تكون قطعة المارشميلو في الطرف البعيد من الأنبوب بعيدًا عن فمك، فإنها تسقط من الأنبوب بمجرد النفخ فيه. فلا تدوم القوة غير المتوازنة عليها طويلاً، لذا لا تتسارع قطعة المارشميلو بسرعة كبيرة ولا تنتقل بعيدًا. عندما تكون قطعة المارشميلو في نهاية الأنبوب الأقرب إلى فمك، فإنها تواجه قوة غير متوازنة لطول الأنبوب كاملًا أثناء النفخ عليها. ونظرًا إلى أن القوة تعمل لفترة أطول، فإن قطعة المارشميلو تتحرك بشكل أسرع عند مغادرتها الأنبوب، ومن ثم تنتقل إلى مسافة أبعد. يتحدد طول الأنبوب الذي يوفر السرعة القصوى من خلال المدة التي يمكنك خلالها الاستمرار في النفخ بقوة كافية للحفاظ على ضغط كافٍ في الأنبوب بحيث تكون القوة الناتجة على قطعة المارشميلو أكبر من قوة الاحتكاك. إذا كانت لديك رئتان قويتان حقًّا، يمكنك استخدام أنبوب طويل جدًّا –والحصول على قطعة مارشميلو سريعة الحركة جدًّا!
المضي قدمًا حاول استخدام أنبوب أطول بكثير —ضعف أو ثلاثة أضعاف طول أنبوب الملف. تعمل أنبوبة من بلاستيك الـPVC مقاس 40 بقطر بوصة واحدة جيدًا لذلك الغرض وتزيل المشكلات التي قد تواجهها عند محاولة لصق ملفات معًا. حاول رفع الأنبوب بزوايا مختلفة فوق المستوى الأفقي لترى تأثيره في نطاق قطعة المارشميلو. ما النطاق الأقصى المطلق الذي يمكنك تحقيقه لقطعة المارشميلو؟ ما تركيبة طول الأنبوب والارتفاع التي تعطي هذا النطاق؟ هل تختلف النتائج من شخص لآخر؟ إليكم تحديًّا مختلفًا: التقط الصورة أدناه دين بيرد أثناء عرض دون راثجين وبول دوهرتي في اجتماع الخريف للجمعية الأمريكية لمدرسي الفيزياء في شمال كاليفورنيا ونيفادا في مدرسة جان الثانوية، ببالو ألتو، كاليفورنيا، في 6 نوفمبر 2005.
		في تعليق دين على الصورة على موقع NCNAAPT، أشار إلى أن تعرض الكاميرا كان 1/30 من الثانية، وقد طرح تحديًّا لتقدير سرعة قطعة المارشميلو ومداها، مع الأخذ في الاعتبار ارتفاع الإطلاق غير الصفري. بأخذ قياسات بسيطة من هذه الصورة ووقت التعرض المقدم، هل يمكنك تحديد سرعة قطعة المارشميلو في وقت التقاط الصورة؟ (ملحوظة مساعدة: مسدس النفخ مصنوع من ملف كما هو موصوف في هذا النشاط.)
Exploratorium, 2022 © by the Exploratorium 2022