وصفنا طريقة لبناء مدفع بينج بونج أسرع من الصوت (SSPPC) جنبا إلى جنب مع تقنيات التشخيص البصري لقياس سرعات الكرة وتوصيف انتشار موجات الصدمة أثناء إطلاق المدفع.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
التشخيص البصري عالي السرعة لمدفع بينج بونج أسرع من الصوت
* These authors contributed equally
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
مدفع كرة الطاولة التقليدي (PPC) هو جهاز تعليمي يطلق كرة بينج بونج أسفل أنبوب مفرغ إلى سرعات صوتية تقريبا باستخدام الضغط الجوي وحده. يحقق SSPPC ، وهو نسخة معززة من PPC ، سرعات تفوق سرعة الصوت من خلال تسريع الكرة بضغط أكبر من الضغط الجوي. نحن نقدم تعليمات لبناء واستخدام PPC الأمثل و SSPPC.
يتم تنفيذ التشخيص البصري لغرض التحقيق في ديناميات المدفع. يتم إنهاء ليزر HeNe الذي يتم إرساله عبر نافذتين من الأكريليك بالقرب من مخرج الأنبوب على مستشعر جهاز استقبال ضوئي. يقيس المعالج الدقيق الوقت الذي تعيق فيه كرة البينج بونج الحزمة لحساب سرعة الكرة تلقائيا. يتم عرض النتائج على الفور على شاشة LCD.
يوفر إعداد حافة السكين البصري وسيلة حساسة للغاية للكشف عن موجات الصدمة عن طريق قطع جزء صغير من شعاع HeNe في المستشعر. تتسبب موجات الصدمة في انحرافات الحزمة الناتجة عن الانكسار ، والتي يتم ملاحظتها على أنها طفرات صغيرة في الجهد في الإشارة الكهربائية من جهاز الاستقبال الضوئي.
الطرق المقدمة قابلة للتكرار بدرجة كبيرة وتوفر الفرصة لمزيد من التحقيق في بيئة مختبرية.
المقدمة
PPC هو عرض فيزيائي شائع يستخدم لإظهار ضغط الهواء الهائل الذي يتعرض له الناس باستمرار1،2،3،4،5. يتضمن العرض التوضيحي وضع كرة بينج بونج في قسم من الأنبوب له قطر داخلي يساوي تقريبا قطر الكرة. يتم إغلاق الأنبوب من كل طرف بشريط ويتم إخلاؤه إلى ضغط داخلي أقل من 2 Torr. يتم ثقب الشريط الموجود على أحد طرفي الأنبوب ، مما يسمح للهواء بدخول المدفع ويتسبب في تعرض الكرة لتسارع ذروة يبلغ حوالي 5000 جرام. تخرج الكرة، التي تتسارع بالضغط الجوي وحده، من المدفع بسرعة ٣٠٠ م/ث تقريبا بعد أن تحركت مسافة ٢ م.
على الرغم من أن PPC يتم تشغيله بشكل شائع كعرض بسيط للضغط الجوي ، إلا أنه أيضا جهاز يعرض فيزياء التدفق القابلة للانضغاط المعقدة ، مما أدى إلى العديد من مشاريع الطلاب المفتوحة. تتأثر ديناميكيات الكرة بعوامل ثانوية مثل احتكاك الجدار ، وتسرب الهواء حول الكرة ، وتشكيل موجات الصدمة بواسطة الكرة المتسارعة. تقدم عجلة الكرة الكبيرة موجة ضغط كبيرة السعة تنتقل لأسفل الأنبوب أمام الكرة. تنتقل هذه الضغطات أسرع من سرعة الصوت المحلية ، مما يؤدي إلى انحدار موجة الضغط وتشكيلموجة الصدمة 6 في نهاية المطاف. درست الأعمال السابقة التراكم السريع للضغط عند مخرج الأنبوب بسبب انعكاسات موجة الصدمة بين الكرة والخروج المسجل للأنبوب والانفصال الناتج عن الشريط قبل خروج الكرة2. كشف الفيديو عالي السرعة باستخدام تقنية تصوير schlieren أحادية المرآة عن استجابة الشريط لموجات الصدمة العاكسة والانفصال النهائي للشريط عند مخرج PPC 7,8 (الفيديو 1). وبالتالي ، فإن PPC بمثابة عرض بسيط لضغط الهواء الذي يثير اهتمام الجماهير من جميع الأعمار وكجهاز يعرض فيزياء السوائل المعقدة ، والتي يمكن دراستها بتفصيل كبير في بيئة معملية.
مع PPC القياسي ، تكون سرعات كرة الطاولة محدودة بسرعة الصوت. تمت تغطية هذه النسخة الأساسية من PPC في نطاق هذه الورقة ، جنبا إلى جنب مع مدفع معدل يستخدم لتعزيز الكرة إلى سرعات تفوق سرعة الصوت. في العمل السابق الذي قام به French et al. ، تم تحقيق سرعات كرة بينج بونج الأسرع من الصوت من خلال استخدام التدفق المدفوع بالضغط من خلال فوهة متقاربة متباعدة9،10،11. يستخدم SSPPC المعروض هنا أنبوبا مضغوطا (سائقا) لتوفير فرق ضغط أكبر على كرة البينج بونج مما يوفره الضغط الجوي وحده. يتم استخدام غشاء بوليستر رقيق لفصل أنبوب التشغيل عن الأنبوب الذي تم إخلاؤه (مدفوع) الذي يحتوي على الكرة. يتمزق هذا الحجاب الحاجز تحت ضغط قياس كاف (بشكل عام 5-70 رطل / بوصة مربعة ، اعتمادا على سمك الحجاب الحاجز) ، وبالتالي تسريع كرة البينج بونج إلى سرعات تصل إلى 1.4 ماخ. تنتج كرة البينج بونج الأسرع من الصوت موجة صدمة دائمة ، كما يمكن رؤيته باستخدام تقنيات تصوير الظل عالية السرعة 7,12 (فيديو 2).
يتم استخدام ليزر HeNe منخفض الطاقة (الفئة الثانية) لإجراء دراسات تشخيصية بصرية حول أداء المدفع. ينقسم شعاع الليزر HeNe إلى مسارين ، حيث يمر مسار واحد عبر مجموعة من نوافذ الأكريليك بالقرب من مخرج المدفع والمسار الثاني يمر بعد مخرج المدفع مباشرة. ينتهي كل مسار على جهاز استقبال ضوئي ، ويتم عرض الإشارة على راسم الذبذبات ثنائي القناة. يكشف تتبع الذبذبات المسجل أثناء إطلاق المدفع عن معلومات حول كل من سرعة كرة البينج بونج المتسارعة والتدفق القابل للانضغاط وموجات الصدمة التي تسبق خروج الكرة من المدفع. ترتبط سرعة كرة البينج بونج التي يبلغ قطرها 40 مم في كل موقع شعاع ارتباطا مباشرا بالوقت الذي تحجب فيه الكرة الحزمة. يتم تحقيق إعداد حساس للكشف عن الصدمات "حافة السكين" من خلال تغطية نصف الكاشف بقطعة من الشريط الكهربائي الأسود ووضع حافة الشريط في مركز الحزمة2. مع هذا الإعداد ، تكون الانحرافات الطفيفة لشعاع الليزر He-Ne ، الناتجة عن مؤشر التدفق الناجم عن الانضغاط لتدرجات الانكسار ، مرئية بوضوح كطفرات في الجهد على تتبع راسم الذبذبات. موجات الصدمة التي تنتقل نحو مخرج المدفع وموجات الصدمة المنعكسة تنحرف الحزمة في اتجاهين متعاكسين ، وبالتالي ، يتم تحديدها إما من خلال ارتفاع الجهد الإيجابي أو السلبي.
هنا ، نقدم تعليمات لبناء واستخدام PPC و SSPPC الأمثل ، بالإضافة إلى تقنيات التشخيص البصري (الشكل 1 والشكل 2 والشكل 3). تم تطوير تقنيات وقياسات التشخيص البصري خلال السنوات السابقة من الدراسة 1,2.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
1. بناء وتجميع مدفع كرة الطاولة (PPC)
- قم بتجميع جميع مكونات PPC وفقا للشكل 1.
- أدخل نافذتين من الأكريليك عالي الوضوح في جانبي المدفع للسماح بالفحص البصري عبر الجزء الداخلي من المدفع.
- حفر اثنين 1/2 في ثقوب من خلال جوانب متقابلة من PVC بالقرب من مخرج المدفع.
- تحضير اثنين 1/8 في نوافذ الاكريليك سميكة باستخدام حفارة الليزر. قم بتنزيل ملفات svg التكميلية الثلاثة.
ملاحظة: هناك ثلاثة ملفات بعنوان "JoVE_AcrylicWindows_Step1_Engrave.svg"
(الملف التكميلي 1)، "JoVE_AcrylicWindows_Step2_Engrave.svg"
(الملف التكميلي 2) و"JoVE_AcrylicWindows_Step3_Cut.svg"
(الملف التكميلي 3). يجب استخدام هذه الملفات الثلاثة بالترتيب المقدم باستخدام العملية الموضحة في العنوان (نقش / قص). يجب ضبط سرعة الليزر وإعدادات الطاقة وفقا للإعدادات الموصى بها من قبل الشركة المصنعة للأكريليك. يجب أن تزيل كل خطوة نقش حوالي 1/3 من سمك المادة. - أضف مادة مانعة للتسرب من السيليكون إلى حافة الأكريليك ، مع الحرص على عدم وجود أي منها على النافذة. بعد ذلك ، ضع النوافذ في الثقوب ، وتأكد من أنها متعامدة مع بعضها البعض. اترك متسعا من الوقت حتى يعالج السيليكون بعد هذا الجزء من العملية.
ملاحظة: في حالة عدم توفر قاطع ليزر ، يمكن لف قطعة من الشريط الشفاف حول محيط الأنبوب لإغلاق 1/2 في الثقوب والعمل كنافذة داخل الأنبوب. يمكن إجراء مزيد من التجارب عن طريق إدخال نوافذ إضافية في المدفع لقياس سرعة وتسارع كرة البينج بونج على طول الأنبوب المدفوع.
- باستخدام صنفرة الحزام ، قم بالرمل من وجه الحافة عند مخرج المدفع. قم بإنهاء الصنفرة بورق صنفرة ناعم الحبيبات بحيث يمكن للشريط أن يلتصق جيدا بالحافة.
- باستخدام قاطع ليزر ، قم بقص غطاء أكريليك بعد "JoVE_AcrylicCap_Cut.svg" (الملف التكميلي 4). قم بتوصيل حشية مطاطية كاملة الوجه بغطاء الأكريليك. غطاء الأكريليك هو أحد مكونات ختم الضغط المستخدم عند إطلاق PPC.
- قم بتأمين المدفع بإحكام لإطلاق النار ، وضع حاوية قوية للقبض على كرة البينج بونج بأمان مع حشوة وافرة لتقليل التأثير بالجدار الخلفي للحاوية.
ملاحظة: هناك العديد من الحلول لتأمين مدفع كرة الطاولة والتقاط الكرة بأمان. بالنسبة للتجربة المقدمة ، تم إنشاء نظام تثبيت مخصص لتأمين المدفع بإحكام باتجاه أفقي. يمكن بناء هذه المشابك باتباع "JoVE_CannonMountTemplate.png" (الملف التكميلي 5).- استخدم الملف التكميلي 5 كقالب لقص 2 بوصة × 6 في ألواح خشبية. قم بتوصيل الأجزاء العلوية والسفلية من نظام التثبيت بمزلاج سحب ومفصلة لتأمين المدفع.
- قم بتبطين الأجزاء الداخلية من المشابك بمادة حشية مطاطية لمنع انزلاق المدفع أثناء عملية إطلاق النار. قم بتوصيل الأجزاء العلوية والسفلية المتصلة من نظام التثبيت بالقاعدة باستخدام أربعة أقواس زاوية.
- قم بتركيب نظام التثبيت المكتمل على سطح الطاولة باستخدام أربعة مشابك C. قم ببناء حاوية من الخشب الرقائقي مقاس 13 بوصة × 13 بوصة × 24 بوصة ، وادعمها بأربعة ألواح من الخشب الرقائقي مقاس 1 بوصة للقبض على كرة البينج بونج. ضع مادة توسيد في الحاوية لمنع ارتداد الكرة. قم بتركيب هذه الحاوية بمشابك C على سطح الطاولة.
2. بناء وتجميع مدفع بينج بونج الأسرع من الصوت (SSPPC)
- قم بتجميع جميع مكونات أنبوب التشغيل باتباع الشكل 2.
ملاحظة: يتمثل الاختلاف الأساسي بين PPC و SSPPC في أن SSPPC معزز بقسم مضغوط للقيادة من الجدول 80 PVC pipe متصل بمدخل PPC. لذلك ، إذا تم بالفعل إنشاء PPC ، فكل ما تبقى ليتم تجميعه لبناء SSPPC هو قسم أنبوب التشغيل. - قم بتأمين المدفع بإحكام لإطلاق النار ووضع حاوية قوية يمكنها التقاط كرة البينج بونج بأمان مع حشوة وافرة لتقليل التأثير على الجدار الخلفي للحاوية.
ملاحظة: أنظمة التركيب والالتقاط الموضحة في الخطوة 1.5 هي نفس الأنظمة المستخدمة لتأمين SSPPC.
3. التشخيص البصري
- قم بإعداد الليزر ومقسم الشعاع والمرآة وأجهزة الاستقبال الضوئية عن طريق تركيب المكونات على لوح تجارب بصري ، وفقا للشكل 3. قم بتوجيه الليزر بشكل عمودي على المدفع ، حيث يمر الشعاع الأول عبر الجزء الداخلي من الأنبوب عبر نوافذ الأكريليك ويمر الثاني خارج مخرج المدفع مباشرة.
- قم بتشغيل أجهزة الاستقبال الضوئية ووحدة الليزر عن طريق توصيلها بمصدر طاقة محدود بتيار 15 فولت ومصدر طاقة ليزر. قم بتوصيل أجهزة الاستقبال الضوئية بقناتي الذبذبات باستخدام كبلات BNC.
- ضع شريطا كهربائيا أسود فوق نصف مستشعر جهاز الاستقبال الضوئي. يعمل الشريط بمثابة "حافة سكين" لإنشاء إعداد حساس للكشف عن الصدمات.
ملاحظة: يمكن تحسين حساسية اكتشاف حافة السكين باستخدام عدسة متقاربة لتركيز الشعاع على حافة السكين. يمكن أيضا تعزيز الحساسية عن طريق زيادة المسافة التي تقطعها الحزمة إلى المستقبل الضوئي ، مما يؤدي إلى إزاحة انكسارية أكبر للحزمة. - قبل ضبط مستوى الزناد على راسم الذبذبات ، انتبه بشكل خاص لتجنب القص ، والذي يمكن أن ينتج عن حساسية إعداد حافة السكين. لتجنب القص ، اضبط موضع الحزمة على حافة السكين بحيث يكون جهد خط الأساس حوالي 50٪ من الجهد الأقصى. الحد الأقصى للجهد هو الجهد عندما يكون الشعاع الكامل على الكاشف دون عائق.
- اضبط الإعدادات على راسم الذبذبات لجمع 20 مليون نقطة بيانات. اضبط معدل الحصول على البيانات على 500 ميجاهرتز عن طريق ضبط مقبض المقياس الأفقي. أدر مقبض الزناد للتعثر بجهد أقل بقليل من جهد خط الأساس المكتسب من جهاز الاستقبال الضوئي.
ملاحظة: يمكن العثور على سرعة كرة البينج بونج من خلال الرياضيات البسيطة باستخدام وحدات الاستقبال الضوئي. السرعة هي قطر كرة البينج بونج مقسوما على الوقت الذي تعيق فيه الكرة الحزمة. يتم استخدام معالج دقيق لمعالجة الإشارة الواردة من وحدة الاستقبال الضوئي الداخلية لقياس سرعة الكرة تلقائيا في نهاية المدفع.
- اضبط الإعدادات على راسم الذبذبات لجمع 20 مليون نقطة بيانات. اضبط معدل الحصول على البيانات على 500 ميجاهرتز عن طريق ضبط مقبض المقياس الأفقي. أدر مقبض الزناد للتعثر بجهد أقل بقليل من جهد خط الأساس المكتسب من جهاز الاستقبال الضوئي.
4. قياسات السرعة التلقائية
- لاستخدام معالج دقيق لقياسات السرعة التلقائية ، قم بتحويل الإشارة من وحدة الاستقبال الضوئي إلى نبضة 0-5 فولت ، كما هو موضح في الشكل 5 ، باستخدام مقارنة تعمل عند حوالي 10٪ من جهد خط الأساس. قم بتوصيل الإشارة المحولة بالمنفذ 7 للمعالج الدقيق.
- قم بتنزيل "JoVE_AutomaticVelocityDisplay.ino" (الملف التكميلي 6) ، وقم بتحميله على المعالج الدقيق.
- قم بتوصيل شاشة RA8875 ولوحة التشغيل بالمنافذ المخصصة على المعالج الدقيق.
5. إعداد وإطلاق مدفع كرة الطاولة
- وضعت على حماية الأذن والعين قبل إطلاق المدفع.
- أدخل كرة بينج بونج في مخرج المدفع. انفخ برفق في نهاية المدفع حتى تصطدم الكرة بالفراغ المناسب بالقرب من مدخل الأنبوب.
- قم بتثبيت شريط 3 بوصة × 3 بوصة مربعة على الحافة عند الطرف الخارج من المدفع ومربع ثان على غطاء الأكريليك. أغلق الشريط بحيث يلتصق بسطح الحافة والغطاء.
ملاحظة: إذا كان هناك أي تجاعيد أو فقاعات كبيرة ، فيجب التخلص من الشريط. إذا لم يلتصق الشريط بالسطح بشكل كاف ، فقد يضيع الفراغ ، ويمكن أن يطلق المدفع النار قبل الأوان. في حالة فقد الفراغ في أي وقت ، يمكن فتح صمام الإبرة المتصل بمضخة التفريغ لتحقيق التوازن في النظام. - تأكد من توسيط شعاع الليزر على حافة السكين ، وضبط الزناد بشكل صحيح ، وحاوية الالتقاط آمنة.
- قم بتشغيل مضخة التفريغ لإخلاء الأنبوب إلى ضغط مطلق منخفض أقل من 2 Torr. بمجرد الوصول إلى فراغ كاف ، قم بثقب الشريط عند المدخل بأداة حادة مثل رأس عريض أو طرف حلاقة.
- بعد إطلاق النار ، قم بإيقاف تشغيل مضخة التفريغ. قم بإزالة الشريط من شفة الخروج وغطاء الأكريليك.
6. إعداد وإطلاق مدفع بينج بونج الأسرع من الصوت
- من أجل السلامة ، ارتد حماية السمع والعين طوال عملية إطلاق النار.
- صفائح مقطوعة من 0.0005 بوصة و 0.001 بوصة و 0.002 في فيلم بوليستر تتناسب مع أبعاد الحافة. يمكن قطع هذه الأوراق يدويا أو ، ويفضل استخدام قاطع الليزر. استخدم الملف التكميلي "JoVE_MylarDiaphram_Cut.svg" (الملف التكميلي 7) كمخطط تفصيلي.
ملاحظة: لغرض هذه التجربة ، تم إطلاق المدفع بصفائح مفردة من 0.0005 بوصة و 0.001 بوصة و 0.002 في فيلم بوليستر ، وتم تسجيل النتائج في الشكل 7. يمكن العثور على قالب لقص فيلم البوليستر بالليزر كملف SVG (الملف التكميلي 7). - تأكد من إغلاق الصمام من ضاغط الهواء إلى أنبوب التشغيل. املأ ضاغط الهواء مسبقا للسماح بملء أنبوب السائق بشكل أسرع عندما يكون المدفع جاهزا للإطلاق.
- أدخل كرة بينج بونج في مخرج المدفع. انفخ برفق في نهاية المدفع حتى يتم إيقاف الكرة بواسطة تركيب الفراغ بالقرب من مدخل الأنبوب المدفوع.
- قم بتثبيت شريط 3 بوصات × 3 بوصة مربعة على الطرف الخارج من المدفع. أغلق الشريط بحيث يلتصق بسطح الحافة.
ملاحظة: إذا كان هناك أي تجاعيد أو فقاعات كبيرة ، فيجب التخلص من الشريط. إذا لم يلتصق الشريط بالسطح بشكل كاف ، فقد يضيع الفراغ ، ويمكن أن يطلق المدفع النار قبل الأوان. في حالة حدوث تسرب فراغ أو مضاعفات أخرى ، استخدم صمام تحرير الضغط على أنبوب التشغيل وصمام الإبرة الموجود على مضخة التفريغ لتحقيق التوازن في النظام. - أدخل غشاء بوليستر رقيق مقطوع مسبقا بين حشيتين مطاطيتين. ضع الحجاب الحاجز والحشيات المطاطية بين السائق والأجزاء المدفوعة من المدفع. قم بتوصيل القسمين بإحكام باستخدام 4 مشابك كام.
- تأكد من توسيط شعاع الليزر على حافة السكين ، وضبط الزناد بشكل صحيح ، وحاوية الالتقاط آمنة.
- قم بتشغيل مضخة التفريغ لإخلاء الأنبوب إلى ضغط مطلق منخفض أقل من 2 Torr. حرر الضغط من ضاغط الهواء إلى أنبوب التشغيل. اسمح للضغط بالارتفاع حتى ينفجر الحجاب الحاجز ويملأ الهواء المضغوط داخل أنبوب التشغيل الأنبوب المدفوع المفرغ بسرعة.
- بعد إطلاق المدفع ، قم بإيقاف تشغيل ضاغط الهواء ومضخة التفريغ. قم بإزالة الحجاب الحاجز البوليستر المتفجر والشريط من المدفع.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
هنا ، نقدم تعليمات لبناء واستخدام PPC و SSPPC ، جنبا إلى جنب مع تنفيذ التشخيص البصري لتوصيف الصدمات وقياسات السرعة. كما يتم توفير نتائج تجريبية تمثيلية. يتم عرض الأنظمة المكتملة ل PPC و SSPPC ، جنبا إلى جنب مع الملحقات الضرورية ، في الشكل 1 والشكل 2. SSPPC هي نسخة معززة من PPC ، حيث يتم توصيل قسم مضغوط من الأنبوب المدفوع ل PPC. يظهر إعداد التشخيص البصري للكشف عن حافة السكين لموجات الصدمة وقياسات سرعة كرة البينج بونج في الشكل 3. يظهر...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
لقد قدمنا طريقة لبناء PPC و SSPPC جنبا إلى جنب مع التشخيص البصري لقياس سرعات الكرة وتوصيف انتشار الصدمات بالقرب من مخرج المدفع. تم إنشاء PPC القياسي بقسم 2 متر من 1.5 في الجدول 80 الأنابيب البلاستيكية. الأنبوب مزود بحواف في كل طرف ، وتركيبات تفريغ سريعة التوصيل ، ونوافذ أكريليك بالقرب من المخرج لتشخيص الليزر. يظهر مخطط تفصيلي ل PPC في الشكل 1. قبل إطلاق النار ، يتم إدخال كرة بينج بونج في المدفع ، ويتم إغلاق الأطراف. يتم إغلاق نهاية الخروج عن طريق تثبيت الشريط مباشرة على الحافة. في الطرف الآخ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
شكر وتقدير
يتم دعم هذا العمل من قبل قسم NSF للتعليم الجامعي (جائزة # 2021157) كجزء من IUSE: برنامج EHR
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 15 فولت تيار محدود امدادات الطاقة | تركيز جديد | 0901 | الكمية: 1 |
| 2 "× 6" لوح | هوم ديبوت | BTR KD-HT S | الكمية: 1 |
| 5.0 "40 دبوس 800 × 480 شاشة TFT | Adafruit | 1680 | الكمية: 1 |
| مقياس الضغط المطلق | McMaster-Carr | 1791T3 | 0 & ndash ؛ 20 [تور] | الكمية: 1 |
| كابل بورتر ضاغط هواء | C2002 | 6 جالون | الكمية: 1 | |
| Arduino UNO Rev3 | Arduino | A000066 | الكمية: 1 |
| صمام تخفيف الضغط سريع المفعول ASME-Code ل Air | McMaster-Carr | 5784T13 | مطلي بالنيكل ، 3/8 NPT ، 125 رطل لكل بوصة مربعة ضبط الضغط | الكمية: 1 |
| شريط كهربائي أسود | McMaster-Carr | 76455A21 | الكمية: 1 |
| كابل BNC | رقم Digikey | 115-095-850-277M050-ND | الكمية: 2 |
| مرآة عازلة عريضة | THORLABS | BB05-E02 | 400 & ndash ؛ 750 نانومتر ، & أوسلاش. 1/2 بوصة | الكمية: 1 |
| C-Clamp | McMaster-Carr | 5133A15 | فتحة 3 بوصات ، وصول 2 بوصة | الكمية: 6 |
| كام المشبك | روكلر | 58252 | الحجم: 5/16 "-18 | الكمية: 2 (2 عبوة) |
| الضغط الرقمي | أوميغا الهندسية ، Inc. | DPG104S | 0 & - - - ضغط مطلق 100 رطل لكل بوصة مربعة ، مع الإخراج والإنذارات | الكمية: 1 |
| مقياس الضغط الرقمي | أوميغا الهندسية ، Inc. | DPG104S | 0 & - - - ضغط مطلق 100 رطل لكل بوصة مربعة ، مع الإخراج والإنذارات | الكمية: 1 |
| مزلاج سحب | McMaster-Carr | 1889A37 | الحجم: 3 3/4 بوصة × 7/8 بوصة | الكمية: 4 |
| لوحة سائق لشاشات TFT التي تعمل باللمس 40 سنا | Adafruit | 1590 | الكمية: 1 |
| حشية EPDM كاملة | الوجه عبر الإنترنت | 155G125125FF150 | الكمية: 2 |
| مادة الحشية | McMaster-Carr | 9470K41 | 15 × 15 بوصة ، 1/8 بوصة سميكة | الكمية: 1 |
| Glowforge Plus | Glowforge | Glowforge Plus | الكمية: 1 |
| HeNe Laser | أحادي الطور | 1108 | الفئة 2 | الكمية: 1 |
| ختم صندوق عالي | الارتفاع سكوتش | 53344 | 72 مم بعرض ؛ |
| مزود طاقة ليزر | أحادي الطور | 1201-1 | 115 فولت .12 أمبير | الكمية: 1 |
| LM311 المقارنة | Digikey Electronics | 296-1389-5-ND | الكمية: 1 |
| مرآة جبل | THORLABS | FMP05 | ثابت & Oslash; 1/2 "، 8 & ndash ؛ 32 اضغط | الكمية: 1 |
| فيلم بوليستر مقاوم للرطوبة | McMaster-Carr | 8567K102 | 10 × 0.0005 بوصة × 27 بوصة | الكمية: 1 |
| فيلم بوليستر مقاوم للرطوبة | McMaster-Carr | 8567K12 | 10 × 0.001 بوصة × 40 بوصة | الكمية: 1 |
| فيلم بوليستر مقاوم للرطوبة | McMaster-Carr | 8567K22 | 10 × 0.002 بوصة × 40 بوصة | الكمية: 1 |
| مفصلة مثبتة على مورتيز مع ثقوب | McMaster-Carr | 1598A52 | الحجم: 1 بوصة × 1/2 بوصة | الكمية: 4 |
| إبرة صمام | Robbins Aviation Inc | INSG103-1P | الكمية: 1 |
| شعاع غير مستقطب | THORLABS | BS037 | الحجم: 10 مم | الكمية: 2 |
| الجدول اللافلزي PVC 40 | Cantex | A52BE12 | الكمية: 2.5 م & nbsp ؛ |
| Oatey PVC الأسمنت والتمهيدي | التركيبات عبر الإنترنت | 30246 | الكمية: 1 |
| حشية Buna-N قابلة للانضغاط مقاومة للزيت مع ثقوب ولاصق | McMaster-Carr | 8516T454 | 1-1 / 2 حجم الأنبوب ، ANSI 150 ، 1/16 بوصة سميكة | الكمية: 1 |
| Oscilliscope | Tektronix | TBS2102 | الكمية: 1 |
| جهاز استقبال ضوئي | جديد التركيز | 1801 | 125 ميجا هرتز | الكمية: 2 |
| كرات بينغ بونج MAPOL | FBA_MP-001 | حامل منصة ثلاث نجوم | |
| لجهاز تقسيم الشعاع 10 مم ومنشورات الزاوية اليمنى | THORLABS | BSH10 | 4-40 Tap | الكمية: 1 |
| عالية الوضوح الاكريليك | Glowforge | NA | السماكة: 1/8 " | الكمية: 1 |
| Sch 80 PVC Cap | PVC التركيبات عبر الإنترنت | 847-040 | الحجم: 4 " | الكمية: 1 |
| Sch 80 PVC | الأنابيب البلاستيكية التجهيزات عبر الإنترنت | 8008-040AB-5 | الكمية: 5 قدم |
| Sch 80 PVC المخفض اقتران | تركيبات PVC عبر الإنترنت | 829-419 | الحجم: 4 "× 1-1 / 2" | الكمية: 1 |
| Sch 80 PVC Slip Flange | التركيبات عبر الإنترنت | 851-015 | الحجم: 1 1/2 " | الكمية: 3 |
| سيليكون مانع التسرب داو كورنينج | ماكماستر كار | 7587A2 | 3 أونصة أنبوب شفاف | الكمية: 1 |
| قوس زاوية فولاذي | McMaster-Carr | 1556A42 | الحجم: 1 1/2 بوصة × 1 1/2 بوصة × 1/2 بوصة | الكمية: 16 |
| مضخة فراغ | Mastercool | & nbsp ؛ MSC-90059-MD | 1 مرحلة ، 1.5 قدم مكعب في الدقيقة ، 1 / 6 حصان ، 115 فولت / 60 هرتز |
المراجع
- Peterson, R. W., Pulford, B. N., Stein, K. R. The ping-pong cannon: A closer look. The Physics Teacher. 43 (1), 22-25 (2005).
- Olson, G., et al. The role of shock waves in expansion tube accelerators. American Journal of Physics. 74 (12), 1071-1076 (2006).
- Cockman, J. Improved vacuum bazooka. The Physics Teacher. 41 (4), 246-247 (2003).
- Ayars, E., Buchholtz, L. Analysis of the vacuum cannon. American Journal of Physics. 72 (7), 961-963 (2004).
- Thuecks, D. J., Demas, H. A. Modeling the effect of air-intake aperture size in the ping-pong ball cannon. American Journal of Physics. 87 (2), 136-140 (2019).
- Liepmann, H. W., Roshko, A. Elements of gas dynamics. , Wiley. New York, NY. (1957).
- Settles, S. Schlieren and shadowgraph techniques. , Springer Berlin Heidelberg. Berlin, Germany. (2001).
- Geisert, T. A single mirror schlieren optical system. American Journal of Physics. 52 (5), 467(1984).
- French, R. M., Gorrepati, V., Alcorta, E., Jackson, M. The mechanics of a ping-pong ball gun. Experimental Techniques. 32 (1), 24-30 (2008).
- French, M., Zehrung, C., Stratton, J. A supersonic ping-pong gun. arXiv. , (2013).
- French, F., Choudhuri, R., Stratton, J., Zehrung, C., Huston, D. A modular supersonic ping-pong gun. arXiv. , (2018).
- Fredrick, C. D., et al. Complementary studies on supersonic nozzle flow: heterodyne interferometry, high-speed video shadowgraphy, and numerical simulation. WIT Transactions on Modelling and Simulation. 59, 223-234 (2015).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
