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科学玩具电影大炮 [复制链接]

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建造电影大炮

这款玩具从第一次响亮的爆炸声开始就立即受到喜爱!橙色火焰的闪光发射了黑色的小薄膜,可以从我们26英尺的天花板上反弹。

它有几个名字:Piezo-Popper、BinacaBomb、Photo-Flash——你可能会想出更多。

这个玩具很容易制作,大约15分钟就可以组装好,如果所有零件都是新购买的,则要花费两三美元,如果您不扔掉某些常见的家居用品,则免费。

大炮的燃料可以在房子周围找到。我们使用香水、发胶和(我们最喜欢的)WintergreenBinaca口腔清新剂。

大炮非常简单。将一对电线穿过一个35毫米塑料薄膜罐顶部的狭缝。电线的另一端焊接到电子香烟或壁炉打火机的点火器元件上。我选择将这些元素安装在一块木头上,但如果您赶时间,这是可选的。

要点燃大炮,您将燃料(一喷香水或Binaca,或一小喷发胶)喷入塑料薄膜罐中,将罐子向下推到盖子上,然后按下点火器。

伴随着一声巨响!橙色的火焰一闪,小罐子飞到空中。通过一些练习,在罐中获得适量的燃料,它会直线上升30英尺。如果使用太多或太少的燃料,它要么根本不会点燃,要么不会燃烧得很高。

完成的大炮如上图所示,在我们尝试的第一种燃料旁边,是一瓶从毫无戒心的捐赠者那里偷来的香水。

这是从发射台上取下的罐子。您可以看到两根电线穿过盖子上的狭缝。

这块木头上钻了三个孔。两个一直穿过,所以电线可以穿过它们。另一个孔没有完全穿过,它曾经用来固定点火器

这是底视图,显示了穿过孔的电线。您还可以看到防止电线使块摆动的粘贴式橡胶脚。您可以在RadioShack、橱柜用品店或五金店买到这些脚。

这是由两条电线的剥线端形成的火花隙的特写。这种布置没有什么重要的——只要电线末端是裸露的并且足够接近,当点火器被推动时,火花就会越过间隙。

这是点火器的特写,显示焊接到其触点的电线。不同品牌的电子打火机有多种点火器。

上面是一个小型Scripto电子打火机的点火器。它更小,而且不像壁炉打火机那样坚固,但小型打火机通常更便宜。

下面是一个拆开的小打火机来展示点火器。打火机无需工具即可轻松拆卸。

下面是一个大壁炉打火机的点火器(我在五金店找到了一些非品牌打火机,售价1.99美元,但大Scripto等品牌版本的价格要贵一倍)。较大的点火器比小型点火器受到更多的滥用,并且它们更容易连接电线,因为它们具有易于焊接的漂亮小铜片(它们的设计使得不需要焊接,但无论如何我都会焊接它们更持久的牢固连接)。

它是如何做到的?

虽然香水(主要是酒精)效果很好,但最好的燃料是发胶和Binaca。发胶也含有酒精,但它也含有大量的丙烷、丁烷和异丁烷作为推进剂(在如此大的压力下的气体,它们在罐中是液体,并在喷嘴处变成气体)。这些气体是极好的燃料。Binaca是酒精和异丁烷,配有非常方便的分配器。它可以轻松放入口袋,只需按一下按钮即可提供适量的燃料。(发胶不断喷,所以很难得到恰到好处的量)。

为了制造爆炸,你需要可燃气体、氧气和热源来启动。蜡烛蜡等固体和酒精等液体只有在加热到足以变成气体时才会燃烧。然后它们需要更多的热量来破坏它们的化学键,这样它们就可以与氧气结合。

从丙烷之类的气体开始,或者从酒精中喷出的蒸汽开始,我们只需要一个小火花就可以开始燃烧。

FilmCanCannon只能容纳少量的空气和燃料混合物,因此在屋内开火是安全的。塑料罐柔软轻巧,可以落在人身上而不会影响他们的发型。但它起飞得相当快,不建议在发射过程中挡住你的头。

需要与燃料混合的空气量将随使用的燃料而变化。对于某些燃料,空气与燃料的比例(令人惊讶地称为“燃料空气比”)必须恰到好处。其他燃料(例如氢气)具有很宽的比例范围,会发生爆炸。

氢气在空气中的燃烧浓度范围为4%至75%(按体积计)。甲烷(天然气)的燃烧率为5.3%至15%。丙烷在2.1%到9.5%时燃烧。异丁烷在1.8%到8.4%时燃烧。

氢气会以13%到59%的比例在空气中爆炸。甲烷在6.3%和14%之间的一个更窄的范围内爆炸(比率是燃料与空气的比率)。

很容易看出燃料太少不会导致爆炸。但我们在前几段中看到的比率表明,问题更有可能是燃料过多。如果你不能去砰!,尝试将其从垫子上提起并放回原处。这将允许更多的空气进入,并且您可能会从结果中获得巨大的收益。

当燃料-空气混合物燃烧时,空气中的氧与燃料中的碳和氢之间形成化学键,从而释放能量。这种能量加热燃烧产生的气体。气体是水蒸气(H2O)和二氧化碳(CO2)。因为它们很热,所以它们会膨胀。膨胀推动罐头及其盖子的所有侧面。罐子和盖子迅速分离,罐子飞向天空。

关于膨胀气体究竟是如何导致罐子移动的更详细的解释可以在火箭部分和蒸汽机部分找到。

点火器是如何工作的?

点火器是压电发电机。piezo这个词来自希腊词press。压电物质是一种当你按下它时会产生电流的东西。

压电物质的典型例子是石英晶体。石英由硅原子和氧原子组成。这些原子排列整齐有序。通过仔细切割晶体,我们可以将成排的氧原子和硅原子排列成平行于切割面,如下图所示:

当对晶体施加压力时,带负电的氧原子相对于带正电的硅原子移动。这会导致金属触点中的电子移动,从而产生电能。

点火器中的压电材料不是石英,而是一种人造陶瓷,在高压电场下形成以排列其中的电荷。这些人造陶瓷压电材料可以产生非常高的电压。

点火器将这个陶瓷元件固定在一个塑料外壳中,一个钢锤连接到一个弹簧和一个锁扣上。当您向下推柱塞时,弹簧被压缩,直到它碰到锁扣,锁扣释放弹簧,将锤子迅速向下推到陶瓷上。电流通过电线流向火花隙,然后穿过火花隙,点燃燃料-空气混合物。

MarkII电影大炮

当我发现这些小木辐条轮时,我在一家高档木材场。我只需要用这些轮子建造一门电影加农炮。

一点胡桃木,一点红木,一点巧妙的钻孔来隐藏接线,我们就有了MarkII胶片加农炮。

这门大炮的角度为45度,以最大限度地增加水平行进的距离(尽管由于风阻,该角度并不完全是最佳的)。

当然,这门大炮可以发射整个枪管,但我可以忍受。

这些太受欢迎了,我不得不制作几个以满足需求。上面的照片不是第四张就是第五张,我迷路了。

FilmCanCannons变得如此受欢迎,以至于我们建立了一个在线商店,我们提供套件(和完全组装的大炮)出售。您可以购买10包装的点火器(如果您要制造几门大炮,比拆开打火机更便宜、更容易),我们甚至还有由异国情调的硬木制成的豪华模型大炮。

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