الگوی بادها

توصیه می‌شود برای این فعالیت پژوهشی اولیاء محترم نیز کمک نمایند.

الگوی بادهای جهانی را می‌توان با سرما در قطب، گرما در استوا و چرخش زمین به نمایش گذاشت.

وسایل لازم

بشقاب یا بشر، کش، دو عدد چرخ، دسته، میخ چوبی، تکه ‌چوب به عنوان پایه، واشر، یخ، پودر آلومینیوم ،شمع ، چسب، ابزار کار
   
1- دو بلوک چوبی را ببرید، یک سوراخ در مرکز هر یک ایجاد نموده و آن ‌ها را به یک صفحه تخته پایه در مکان‌های نشان داده شده بچسبانید.

 2- با استفاده از میخ چوبی و چوب درخت بالسا، یک دستگیره محوری بسازید. آن‌ را به چرخ چسب زده و توسط یک واشر به بلوک چفت نمایید.

3- یک بلوک مشابه به سطح زیرین بشقاب و در مرکز آن چسبانده و یک چرخ به بلوک بچسبانید.

4- با استفاده از میله چوبی یک محور برای چرخ زیر بشقاب ساخته و آن ‌را در بلوک پایه وارده کرده و چرخ و واشر را در این محور قرار دهید. 

5- کش را به دور هر دو چرخ حلقه زده و آن ‌را کمی بکشید. سپس به دقت دو انتهای آن‌را به هم وصل نمایید. 

6- یک تنگ یخ در مرکز بشقاب قرار دهید و شمع‌ها را زیر لبه بشقاب روشن کنید. بشقاب را پر از آب کرده و یک قاشق غذاخوری پودر آلومینیوم روی آن بریزید. اکنون دستگیره را بچرخانید تا بشقاب به آرامی بچرخد.

                                    

برای دیدن نمای بزرگ‌تری از شکل بالا روی آن کلیک کنید.

الگوی بادها

توصیه می‌شود برای این فعالیت پژوهشی اولیاء محترم نیز کمک نمایند.

الگوی بادهای جهانی را می‌توان با سرما در قطب، گرما در استوا و چرخش زمین به نمایش گذاشت.

وسایل لازم

بشقاب یا بشر، کش، دو عدد چرخ، دسته، میخ چوبی، تکه ‌چوب به عنوان پایه، واشر، یخ، پودر آلومینیوم ،شمع ، چسب، ابزار کار
   
1- دو بلوک چوبی را ببرید، یک سوراخ در مرکز هر یک ایجاد نموده و آن ‌ها را به یک صفحه تخته پایه در مکان‌های نشان داده شده بچسبانید.

 2- با استفاده از میخ چوبی و چوب درخت بالسا، یک دستگیره محوری بسازید. آن‌ را به چرخ چسب زده و توسط یک واشر به بلوک چفت نمایید.

3- یک بلوک مشابه به سطح زیرین بشقاب و در مرکز آن چسبانده و یک چرخ به بلوک بچسبانید.

4- با استفاده از میله چوبی یک محور برای چرخ زیر بشقاب ساخته و آن ‌را در بلوک پایه وارده کرده و چرخ و واشر را در این محور قرار دهید. 

5- کش را به دور هر دو چرخ حلقه زده و آن ‌را کمی بکشید. سپس به دقت دو انتهای آن‌را به هم وصل نمایید. 

6- یک تنگ یخ در مرکز بشقاب قرار دهید و شمع‌ها را زیر لبه بشقاب روشن کنید. بشقاب را پر از آب کرده و یک قاشق غذاخوری پودر آلومینیوم روی آن بریزید. اکنون دستگیره را بچرخانید تا بشقاب به آرامی بچرخد.

                                    

برای دیدن نمای بزرگ‌تری از شکل بالا روی آن کلیک کنید.

کره زمین در فضا

وقتی که شما با امنیت کامل نشسته و این مقاله را مطالعه می‌نمایید، تصور اینکه زمین تنها یک توپ بسیار کوچک در فضای بیکران است، ‌بسیار سخت به نظر می‌رسد. حتی سخت‌تر است که تصور کنیم زمین علاوه بر این با سرعتی بالغ بر 800 کیلومتر بر ساعت مانند یک فرفره به دور خود می‌چرخد و با سرعت 80000 کیلومتر بر ساعت در تاریکی سیر می‌کند.

سیاره ما فقط یکی از نه سیاره‌ای است که منظومه شمسی را می‌سازند؛ زنجیره‌ای از سیارات که برای همیشه به دور خورشید می‌چرخند و خورشید فقط یکی از 100 میلیارد ستاره در کهکشان ماست – یک صفحه بسیار بزرگ که 80000 سال طول می‌کشد تا نور عرض آن‌را بپیماید- و کهکشان‌ ما، راه شیری، فقط یکی از ده میلیارد کهکشانی است که در جهان پراکنده‌اند!

ساخت یک افلاک نما

کمک گرفتن از یک بزرگ‌تر در انجام این آزمایش توصیه می‌شود.

در دهه 1600 مردم بالاخره قبول کردند زمین مانند یک توپ گرد است که به دور خورشید می‌چرخد. اندکی پس از آن، شروع به ساخت ابزاری نمودند که افلاک نما نام داشت و نحوه حرکت زمین، ماه و خورشید را نشان می‌داد.

وسایل مورد نیاز

قوطی گرد، مقوای ضخیم، قطعات بالسا، قرقره، نخ، میله چوبی، نوار کشی، مهره، دو عدد واشر، توپ پینگ‌پنگ، لامپ، چراغ‌قوه، سر پیچ لامپ، باتری، سیم برق، لوله آلومینیومی، سیم، چسب مایع، چسب نواری، ابزار و وسایل نشان داده شده.

1- به وسیله چسب نواری دو سیم برق را به دو انتهای یک باتری بچسبانید. سیم‌ها را از یک لوله آلومینیومی بگذرانید. این لوله باید به اندازه کافی نازک باشد تا از وسط قرقره عبور نماید. همچنین طول آن باید 5/4 برابر طول قرقره باشد.

2- به وسیله مته، یک سوراخ به اندازه قطر لوله در بلوک بالسا ایجاد نمایید. بلوک را به قسمت داخلی قوطی بچسبانید و دو تا قرقره از لوله گذرانده و لوله را وارد بلوک نمایید.

3- روی صفحه گرد مقوایی که به اندازه قوطی بریده شده‌است، سوراخی ایجاد نموده و آن‌را از لوله رد کنید. سوراخ‌هایی در هر دو انتهای نوار بالسا (که کمی بلندتر از شعاع قوطی باشند) ایجاد کنید.

4- یک انتهای نوار بالسا را در لوله آلومینیومی چفت کرده و در انتهای دیگر میله چوبی را وارد نمایید. یک واشر و قرقره وارد لوله و نیز میله چوبی کرده و سپس نوار بالسای دوم را روی آن‌ها قرار دهید.

5- یک توپ پینگ‌پنگ را به وسیله مقداری بتونه پلاستیکی روی میز بچسبانید. از یک بزرگ‌تر بخواهید تا به وسیله مته یک سوراخ به قطر سیم در توپ ایجاد نماید.

6- 8 سانتی‌متر از سیم را مطابق شکل رسم شده‌ی پایینی تا کنید. برای به دست آوردن زاویه دقیق از یک نقاله استفاده نمایید. یک سوراخ در میله چوبی ایجاد کرده و سیم را از آن رد کنید.

7- توپ پینگ‌پنگ را روی سیم محکم کنید. سیم نازک‌تر را به دور سیم کلفت‌تر پیچانده و به انتهای آن یک مهره وصل کنید. سیم‌های برق را به سرپیچ متصل کرده و درجای خود چسب بزنید.

8- یک نوار کشی به دور قرقره‌ها حلقه زده و سیم‌های برق را برای روشن شدن لامپ به هم وصل نمایید. دستگیره را به آرامی بچرخانید تا زمین به دور خورشید بچرخد. توجه کنید که در هنگام چرخیدن، زمین همواره در زاویه‌ای ثابت باقی می‌ماند.

(برای دیدن نمای بزرگی از شکل زیر روی آن کلیک کنید)

 

آرایش فصلی

رسم تصویر چهار فصل روی بدنه‌ی پروژه طرح را کامل خواهد نمود.

کشف نیکلاس کوپرنیکوس

هزاران سال، بیش‌تر مردم باور داشتند که خورشید و همه سیارات به دور زمین می‌چرخند. این ایده را یک منجم اهل یونان به نام بطلمیوس پیشنهاد داده بود. در سال 1530 یک کشیش لهستانی به نام نیکلاس کوپرنیک (1543- 1473)، نشان داد که زمین به همراه سایر سیارات به دور خورشید می‌چرخند. رهبران کلیسا با این عقیده مورد توهین شدیدی واقع شدند و باور آن‌ها این بود که نظر کوپرنیک "تمام هنر نجوم را از بین خواهند برد" که در نهایت این کار انجام شد. اما، یک قرن دیگر هم گذشت تا مردم کم‌کم قبول کردند که حق با کوپرنیک است. کتاب این دانشمند De revolution bus توسط کلیسا به مدت 300 سال ممنوع باقی ماند.

مسافرت سالیانه

دقیقا یکسال طول می‌کشد تا زمین به دور خورشید بچرخد- و یا به طور دقیق‌تر 1/4  ،365 روز – این دلیل وجود 365 روز در یک سال است. ما این 1/4 روز را با اضافه کردن یک روز به اسفند ماه، هر چهار سال یکبار جبران می‌کنیم. مدار زمین کاملا گرد نیست. بلکه بیضی شکل (تخم‌مرغی) است. بنابراین زمین در برخی اوقات بیش‌تر از سایر مواقع به خورشید نزدیک است. زمین، در تاریخ سیزدهم دی در نزدیک‌ترین فاصله خود با خورشید یعنی  147500000 km("سمت الشمس“ )  و در تاریخ چهاردم خرداد ("اوج خورشیدی" ) در دورترین فاصله خود 152500000 m قرار دارد.

آب و هوای جهانی ( نجوم )

آب و هوای جهانی

گاهی باور این مطلب که نظم و ترتیبی در آب و هوا وجود دارد، سخت است.

هنوز هم جهان دارای الگوی روشنی از جریان باد است که دریانوردان قرن‌ها از آن آگاه بوده‌اند. این الگو به چرخش زمین، نحوه توزیع گرمای خورشید و ترکیب این دو عامل بستگی دارد.

 از آنجایی‌که هوای گرم در استوا (جایی که آفتاب شدیدتر است) بالا و در قطب پایین می‌رود، یک حرکت ثابت هوای سطح زمین، از قطب‌ها به سمت استوا – از بالا به پایین – وجود دارد. این حرکت توسط یک حرکت برعکس در ارتفاعات جو تعدیل می‌شود. این حرکت عمومی، سه منطقه را مشخص می‌کند که هر یک الگوی باد خود را دارد: بادهای مداوم و خشک شمال شرقی و جنوب شرقی در نواحی استوایی، بادهای گرم و مرطوب غربی در عرض جغرافیایی میانی و بادهای سرد شرقی در مناطق قطبی.

بادهای پیچشی

بادها در مسیر مستقیم از قطب‌ها به سمت استوا نمی‌وزد بلکه تحت زوایایی در چرخشند. به همین علت بادهای دریایی در جهت شمال شرق به سمت استوا می‌وزد نه در جهت شمال.

مسیرهای عمودی

چرخش عمودی هوا در هر نیم‌کره به سه بخش تقسیم می‌شود. بیش‌تر به خاطر هوای گرم که از بالای استوا می‌وزد سرد شده و به سمت مناطق گرمسیر فروکش می‌کنند.

جو در حال چرخش

الگوی بادهای چرخشی جهان اغلب به وسیله تصاویری که از الگوی ابرها از فضا گرفته می‌شود به وضوح نشان داده می‌شود. فرو رفتگی مارپیچی باد غربی در منطقه جغرافیایی میانی اغلب بسیار مشهود است.

بیش‌تر اوقات نواری از ابر در بالای استوا، جایی که هوای گرم در منطقه "تلاقی داخل استوایی" بالا می‌رود مشاهده می‌شود. منطقه تلاقی داخل استوایی، نقطه تلاقی بادهای مداومی است که از شمال و جنوب می‌وزند.

بادها و امواج

در این آزمایش آب در نقش اتمسفر جهان، پودر در نقش باد، تنگ یخ به جای قطب و لبه گرم بشقاب استواست. حرکت بشقاب، چرخش زمین را تقلید می‌کند. این یک آزمایش ساده نیست که به راحتی کار کند. ممکن است لازم باشد این آزمایش را با شمع‌های بیش‌تر و یخهای بیش‌تر و یا مواد دیگری برای نشان دادن الگوی چرخش تکرار نمایید. دانشمند سوئدی carl- gustaf Rossby از این آزمایش برای نمایش جریان باد بین استوا و قطب‌ها و همچنین پدیداری یک سری لب‌های زبانه شکل متحرک در دو قطب و در طول جبهه قطبی استفاده نمود.

این لب‌ها که امواج "Rossby" نامیده می‌شود، نقش مهم و عمده‌ای در تولید فشارهای جوی دارند.

لانه پرنده بسازید

اکنون با استفاده از روشی که در درس قبل نشان داده شده‌است، سعی کنید پرنده را در لانه بنشانید.

وسایل مورد نیاز

یک عدد خودکار سیاه با نوک نرم، قلم‌های رنگی با نوک نرم، یک عدد کارت مقوایی (١٢ × ١٠ سانتی‌متر)، چسب نواری، یک عدد مداد.

از اشکال ساده استفاده کرده و یک پرنده زیبا خلق کنید. لانه فقط یک سری خط خطی است که به وسیله نوک نرم قلم‌ها رنگ‌آمیزی می‌شود. با استفاده از مداد یک پرنده در وسط کارت بکشید.

به دقت با یک خودکار سپاه با نوک نرم دور آن‌را بکشید. مانند قبل کارت را مقابل نور گرفته و به آرامی محل پرنده را علامت‌گذاری نمایید. این خطوط کمرنگ را به شما کمک خواهد نمود که لانه را در محل صحیح خود رسم کنید.

از قلم‌هایی با نوک نرم برای رنگ‌آمیزی لانه استفاده نمایید. همان‌طور که در درس قبل نشان داده شده‌است، مداد را به وسیله چسب نواری به کارت بچسبانید. مراقب باشید مداد جلوی تصویر را نگیرد.

کار دستی خود را بردارید. مداد را بین دو کف دست خود قرار داده و دست‌ها را به هم بمالید. تصویر خواهد چرخید و به نظر می‌رسد که در تصویر در یک تصویر ادغام می‌شوند.

اکنون که با ساخت تنگ ماهی و پرنده در این امر مهارت یافته‌اید، چرا برخی از ایده‌های زیر را امتحان نمی‌کنید؟

لبخند و صورت، طوطی و قفس، همستر (نوعی موش) و قفس، دلفین که از اقیانوس بیرون می‌پرد.

قوطی کبریت جادویی

با این ایده ساده، یک قوطی کبریت را به یک آدمک پرحرف تبدیل کنید. استفاده از شکل مربع برای کشیدن هیولاها، ربات‌ها و قهرمانان عالی است.

وسایل مورد نیاز

مدادهای رنگی نرم، یک ورق مقوا ( ٥×٥ سانتی‌متر)، چسب، یک عدد قوطی کبریت خالی، قیچی.

قوطی کبریت را روی مقوا قرار داده و دور آن‌را بکشید. سپس یک چهره روی مقوا کشیده و آن‌را رنگ‌آمیزی نمایید. این صورت را با قیچی به دقت ببرید.

صورت را روی قسمت جلویی قوطی کبریت بچسبانید. قوطی داخلی را بیرون کشیده و یک زبان قرمز رنگ روی آن بکشید. آدمک پرحرف شما اکنون آماده است.

آدمک پر حرف شما آماده است.

بازگشت

گردونه تصویر

گردونه تصویر قرن‌هاست که مورد استفاده قرار نگرفته است. دستورالعمل‌ها را دنبال نمایید تا اسبی بسازید که چهار نعل بتازد.

وسایل مورد نیاز

تکه‌های بریده شده، چسب مایع

ابتدا تصاویر زیر را چاپ نموده، سپس دور آن‌ها را برش بزنید. پس از این کار شما آماده‌ی ادامه کار خواهید بود.

استوانه	دایره داخلی و دایره بزرگ
نقاشی اسب ها	فاصله انداز

کمی چسب مایع به پشت تصویر اسب‌ها مالیده و آن‌را به داخل استوانه، زیر قسمتهای بزرگ بریده شده بچسبانید و آن‌را محکم فشار دهید.

در زمانی که چسب خشک می‌شود، مقوای دایره‌ای داخلی را به مرکز دایره بزرگ‌تر بچسبانید. این عمل به محکم‌تر کردن پایه کمک می‌کند. کمی چسب به لبه استوانه چسبانده و دو سر آن‌را به طور دقیق به هم بچسبانید.

اجازه دهید تا چسب خشک شود. شروع به تاکردن زباله‌های بریده شده به سمت داخل نموده و روی قسمت داخلی هر یک کمی چسب بزنید. پایه را داخل استوانه انداخته و آن‌را تا ته فشار دهید و اجازه دهید چسب‌ها خشک شوند.

کانکتور (اتصال) کوچکی را به ته پایه، چسب بزنید. به نحوی که علامت‌های ضربدر در یک راستا قرار گیرند. گردونه تصویر تکمیل شده خود را روی قاب ضمیمه قرار دهید دستیگره را بچرخانید و تماشا نمایید.

معلق شدن "گرافیت پیرولیتی"

بعضی مواد از بیسموت دیامغناطیس‌تر هستند. این‌ها شامل ابر رساناها (این مواد در دمای بسیار کم این ویژگی را کسب می‌کنند) و مواد مشابه‌ای با رفتار "ابر دیامغناطیس" (در دماهای بسیار پایین) هستند.

اما یک ماده‌ی دیامغناطیس وجود دارد که در دمای محیط از بیسموت خیلی بیش‌تر دیامغناطیس تر است (اما فقط در یک جهت). این ماده "گرافیت پیرولیتی" نام دارد. این یک ماده‌ی ترکیببی است که در فرآیند شیمیایی به نام"رسوب‌سازی با بخار" ساخته می‌شود.

برای ساخت "گرافیت پیرولیتی"، گاز متان در فشار پایین (حدود 1 تور) تا 2000 درجه‌ی سلسیوس گرم می‌شود. به مرور زمان و به آرامی (0.02 میلیمتر در ساعت) یک رویه از گرافیت رشد می‌کند. گرافیتی که به این روش ساخته می‌شود خیلی منظم است و رویه‌های اتم‌های کربن همانند بلور ورق‌های شش‌ضلعی شکل یافته‌اند. این ورق‌ها همانند ورق‌های میکا روی یکدیگر قرار گرفته‌اند. شما می‌توانید رویه‌ها را به وسیله‌ی یک چاقوی تیز از هم جدا کنید تا ورق‌های نازک‌تری حاصل شود.

"گرافیت پیرولیتی" فقط در یک جهت دیامغناطیس‌تر از بیسموت است آن هم در جهت عمود بر ورق‌های کربن. در جهات دیگر هم دیامغناطیس است اما نه به خوبی بیسموت.

از آنجا که چگالی "گرافیت پیرولیتی" بسیار کم‌تر از بیسموت است (چگالی آن 2.1 گرم بر سانتی‌متر مکعب) به اندازه‌ی کافی سبک است که بتواند روی آهن‌ربای بسیار قوی معلق بماند. البته یک تکه‌ی بزرگ آن هنوز سنگین است زیرا تکه‌های به ضخامت بیش‌تر از نیم میلیمتر نمی‌توانند روی آهن‌ربای قوی معلق بمانند. اما اگر تکه به اندازه کافی نازک باشد روی آهن‌ربای قوی می‌تواند شناور مانده و روی آن سقوط نکند.

همان‌طور که در تصویر می‌بینید یک تکه "گرافیت پیرولیتی" به ضخامت نیم میلیمتر حدود یک میلیمتر روی آهن‌ربای قوی (ابر آهن‌ربای ننودیمیوم-آهن- بروم) معلق می‌ماند.

برای اینکه صفحه‌ی "گرافیت پیرولیتی" به شکل پایدار و آرام بالای آهن‌ربا قرار گیرد باید به روشی آن را به سمت مرکز مقید نمود. این کار را می‌توان به کمک 4 آهن‌ربا انجام داد. قطب‌های آهن‌ربا، ماده‌ی دیامغناطیسی را خیلی قوی‌تر از سایر قسمت‌های آهن‌ربا می‌راند. با 4 آهن‌ربا کنار هم، چهار کناره‌ی "گرافیت پیرولیتی" از چهار قطب (هر آهن‌ربا) رانده می‌شود. اگر سطح گرافیت کمی کم‌تر از نصف پهنای چهار آهن‌ربا باشد (حدود اندازه‌ی یک آهن‌ربا) آنگاه می‌توانیم آن را در مرکز قرار دهیم و بدین ترتیب ورق گرافیتی خودبه‌خود در قسمت میانی باقی خواهد ماند.

از آنجا که ماده‌ی دیامغناطیس توسط قطب‌ها دفع می‌شود می‌توانیم آهن‌ربا‌ها را به ترتیب و به تناوب با قطب‌های شمال و جنوب قرار دهیم (همانند شکل زیر). در این حالت آن‌ها به خوبی به هم می‌چسبند.

در تصاویر بالا، آهن‌رباها روی ورق فولادی قرار دارند تا محکم کنار هم قرار گیرند. صفحه‌ی "گرافیت پیرولیتی" روی آهن ربا‌ها شناور می‌ماند و وقتی آن را با انگشت به پایین فشار دهید مانند فنر باز می‌گردد.

از آنجا که "گرافیت پیرولیتی" بیش‌تر از بیسموت، دیامغناطیس است می‌توان آن را جایگزین بیسموت در پروژه‌ی تعلیق آهن‌ربا نمود. در تصویر زیر آهن‌ربا بین دو تکه "گرافیت پیرولیتی" معلق در حال چرخش است. این دو تکه گرافیت توسط تکه‌چوبی از هم فاصله دارند. آهن‌ربای بزرگ روی این مجموعه نشان داده نشده‌است اما این شبیه همان وسیله است که ما قبلا ساخته‌ایم.

بازگشت

شمع شناور

اکنون در صدد ساخت شمع شناوری هستیم که به کمک نیروی مغناطیسی بتواند بالا و پایین حرکت کند.

وسایل مورد نیاز

١- شمع کوچک

٢- مهره‌ی آهنی ( قطر این مهره باید کم‌تر از قطر شمع باشد).

٣- باتری کتابی

٤- سیم لاکی

٥- دو عدد سیم سر سوسماردار

ابتدا سیم لاکی را به صورت سیم حلقه درآورید. برای این منظور سیم را روی بدنه لیوان چند دور بپیچید. برای این پروژه حدود ٢٠ دور سیم کافی است. در ضمن سیم حلقه را طوری درست کنید که بتوان آن را تا حدودی در لیوان به بالا یا پایین حرکت داد. روکش لاکی انتهای سیم را به وسیله‌ی سمباده یا کاتر بردارید. به دو سر سیم حلقه، دو سیم سوسماری وصل کنید.

شمع را در لیوان قرار دهید. شمع در آب شناور (روی آب) می‌ماند. در این پروژه لازم است شمع در آب قوطه‌ور باشد. برای این منظور باید به آن وزنه‌ای وصل نمود. مهره‌ی آهنی که در اختیار دارید را با فشار در ته شمع فرو کنید. اگر این کار دشوار بود مهره را با دَم‌باریک گرفته، روی اجاق گاز، گرم کنید. سپس آن را با فشار در ته شمع جادهید.

حال سیم‌حلقه را دور لیوان (در بیرون آن) و شمع را در لیوان قرار دهید. سیم حلقه حدود ٤ سانتی‌متر بالاتر از کف لیوان قرار داشته باشد. اگر سیم حلقه در جای خودش محکم قرار نگرفت آن را با نوار چسب شفاف به بدنه‌ی لیوان بچسبانید. داخل لیوان آب بریزید. با توجه به مهره‌ای که به ته شمع وصل کرده‌اید باید شمع در آب قوطه‌ور شود.

اما اگر شمع روی آب آمد سعی کنید به کمک چاقو مقداری از بالای شمع را ببرید. سپس شمع را در آب بگذارید. این کار را آنقدر انجام دهید تا شمع در آب قوطه‌ور شود.

حال دو سر دیگر سیم سوسماری را به باتری وصل کنید.

چه می‌بینید؟ با قطع کردن مسیر جریان چه روی می‌دهد؟

در تصویر زیر می توانید عملکرد وسیله ای را که ساخته اید مشاهده نمایید.

طرز کار پروژه

وقتی سیم حلقه به باتری وصل می‌شود به آهن‌ربای الکتریکی تبدیل می‌شود. آهن‌ربای الکتریکی به مهره‌ نیروی جاذبه وارد نموده و آن را بالا می‌کشد. مهره به همراه خود، شمع را نیز بالا می‌آورد.

تفنگ گاوس

این وسیله‌ی ساده، از یکسری واکنش زنجیره‌ای مغناطیسی استفاده می‌کند تا ساچمه‌ای را با سرعت زیاد به سمت هدف شلیک کند. این وسیله‌ی ساده که در زمان کوتاهی می‌توان آن را ساخت و درک و توصیف آن نیز خیلی ساده است. با این حال از دیدن آن لذت می‌برید.

وسایل مورد نیاز

وسایلی که برای این کار می‌خواهید ساده است. ما به یک خط‌کش چوبی نیاز داریم که در بالای آن شیاری وجود داشته‌باشد تا ساچمه‌ها روی آن به راحتی بغلتند. البته یک تکه‌چوب یا آلومینیوم یا برنج (که روی آن شیار است) نیز برای این کار مناسب است. ما از خط‌کش استفاده کرده‌ایم زیرا به راحتی می‌توان آن را در خانه، مدرسه یا فروشگاه تهیه نمود. به مقداری نوار چسب محکم نیاز داریم. البته هر نوع چسب نواری را می‌توان استفاده نمود حتی لنت‌برق نیز می‌تواند در این پروژه به خوبی استفاده شود.

ما به چهار آهن‌ربا نیاز داریم. تقریباً هر آهن‌ربایی برای این کار مناسب است اما آهن‌ربای قوی‌تر باعث شلیک سریع‌تر ساچمه‌ها می‌شود. در اینجا ما از آهن‌ربای فوق قوی ننودیمیوم استفاده کرده‌ایم. این آهن‌رباها فوق‌العاده قوی هستند.

تنها ابزار مورد نیاز چاقوی تیز برای بریدن چسب است.

ابتدا آهن‌ربای اول را در موقعیت 2.5 اینچی (8 سانتی‌متر) انتهای خط کش قرار داده و با نوار چسب آن را بچسبانید. فاصله‌ها تقریباً اختیاری است. ما می‌خواهیم تمام آهن‌رباها را روی خط‌کش 30 سانتی‌متری نصب کنیم. بعداً اثر فاصله را در عملکرد تفنگ تجربه کنید.

به کمک چاقو بخش اضافی نوار چسب را ببرید. مراقب باشید! زیرا چاقو به شدت به آهن‌ربا می‌چسبد.

این خیلی مهم است که مانع پریدن آهن‌رباها به سمت هم شوید. آن‌ها از مواد شکننده‌ای (مثل سرامیک) ساخته شده‌اند. با نوار چسب، خط‌کش را موقتاً به میز بچسبانید تا با قرار دادن آهن‌ربای دوم خط‌کش بلند نشود.

به چسباندن آهن‌رباها روی خط‌کش ادامه دهید، حدود 2.5 اینج (8 سانتی‌متر) بین آهن‌رباها فاصله بگذارید.

وقتی چهار آهن‌ربا را با نوارچسب چسباندید وقت آن است که تفنگ گاوس را با ساچمه بارگذاری کنید.

سمت راست هر آهن‌ربا دو ساچمه فولادی قرار دهید. هدفی را سمت راست این وسیله قرار دهید تا ساچمه‌ی آخری (به خیابان یا زیر میز) نیفتد و گم نشود.

برای شلیک تفنگ گاوس، ساچمه‌ی فولادی را روی شیار قرار دهید، سمت چپِ چپ‌ترین آهن‌ربا. اجازه دهید این ساچمه حرکت کند. اگر به اندازه‌ی کافی به آهن‌ربای چپی نزدیک باشد، خودبه‌خود به حرکت در می‌آید و به آهن‌ربا برخورد می‌کند.

وقتی تفنگ گاوس شلیک می‌شود، خیلی سریع عمل می‌کند به طوری که نمی‌توان گلوله‌ی نهایی را دید. ساچمه‌ی آخری از تفنگ شلیک می‌شود و با نیروی قابل توجهی به هدف برخورد می‌کند. این نمونه‌ی 30 سانتی‌متری طوری طراحی شده تا بتواند گلوله را به حدی سرعت دهد تا بتواند به یک نفر آسیب برساند. اگر دست یا پا را در مقابل آن قرار دهید می‌توانید این موضوع را تجربه کنید.

این دستگاه چگونه کار می‌کند؟

وقتی شما اولین توپ را رها می‌کنید، به آهن‌ربای اول برخورد می‌کند. این برخورد با نیروی قابل توجهی صورت می‌گیرد و انرژی جنبشی حاصل از آن را ما "1 واحد" می‌نامیم.

انرژی جنبشی توپ به آهن‌ربا منتقل می‌شود و سپس به توپی که در سمت راست آن تماس دارد و سپس به توپ دومی که با آن در تماس است. انتقال انرژی جنبشی شبیه انتقال انرژی در بازی بیلیارد است، وقتی توپی به توپ دیگر برخورد می‌کند، توپ سفید متوقف شده و توپ دیگر سرعت می‌گیرد.

اکنون توپ سوم با انرژی "1واحد" به حرکت ادامه می‌دهد. اما این گوی به سمت آهن‌ربای دوم حرکت می‌کند. به واسطه‌ی نیروی ربایش آهن‌ربای دوم، گوی سرعت می‌گیرد. وقتی به آهن‌ربای دوم برخورد می‌کند تقریباً سرعت آن دو برابر مرحله‌ی اول است.

گوی سوم به آهن‌ربا برخورد می‌کند و گوی پنجم با انرژی جنبشی "2واحد" شروع به حرکت می‌کند. این گوی در حین نزدیک شدن به آهن‌ربای سوم سرعتش زیاد می‌شود و با انرژی "3واحد" به آن برخورد می‌کند. این باعث می‌شود گوی هفتم به سمت آهن‌ربای آخری حرکت کند. وقتی این گوی به آهن‌ربا برخورد می‌کند انرژی اش به "4واحد" می‌رسد.

حال انرژی جنبشی به توپ آخری انتقال می‌یابد. بدین ترتیب انرژی توپ "4واحد" خواهد بود و با این انرژی به هدف برخورد می‌کند.

در فلش زیرکه  6 فریم از فیلم عملکرد تفنگ گاوس است. هر فریم در مدت 30/1 ثانیه گرفته شده‌است. در فریم اول ساچمه‌ی فولادی شروع به غلتیدن به سمت آهن‌ربای (چسبیده به خط‌کش) می‌کند. در فریم دوم، ساچمه‌ی دوم بین دو آهن‌ربای سمت راستی سرعت می‌گیرد. در فریم سوم ، ساچمه‌ی سوم بین دو آهن‌ربای بعدی به حدی سرعت گرفته که آن را به صورت تار می‌توان دید. این مراحل تکرار می‌شود به طوری که ساچمه‌ها به ترتیب سرعت‌شان دائما افزایش می‌یابد و در نهایت ساچمه‌ی آخری با سرعت زیاد شلیک می‌شود.