注意:此項活動中會涉及到使用強力膠,以及使用鋒利的切割工具。年紀較小的學生需要成人的指導進行活動。
所需材料
●2個500毫升塑料水瓶;
●“高彈力”橡皮球;
●強力膠:
●硅脂:
●氣球;
●大彈簧(直徑2.5厘米,長度大約10厘米);
●橡皮墊圈(內徑2.5厘米);
●大O型圈(密封圈,直徑2.5厘米)。
(上述大多數(shù)材料都可以在任何貨品比較齊全的五金店找到。另外,可以在任何老廚房或者浴室水龍頭中找到適合此項活動的彈簧。)
活動步驟
1 分別將兩個塑料水瓶在距離瓶口大約10厘米處切開,這樣你就得到兩個“瓶頂”和兩個“瓶底”。此項活動中你不需要使用到瓶底。
2 取出一個瓶頂,然后用膠水將一個墊圈粘在瓶頸內,這樣就做好了一個窄口。當膠水凝固后,再把一個密封圈粘在墊圈上。這樣瓶口就密封得更好了。
3 當膠水都凝固了以后,擠一些硅脂在墊圈與瓶壁以及墊圈與密封圈交接的地方,使它們之間密不透風。
4 將高彈力橡皮球塞進彈簧的一端。
5 當硅脂凝固了以后,將橡皮球放在密封圈上,使彈簧向上直立。
6 將第二個切好的瓶子與第一個粘在一起,使兩個瓶子的瓶頸指向相反的方向,而橡皮球與彈簧則被密封在瓶子中間。其中,要把彈簧放進第二個瓶子的瓶頸內,而橡皮球則要被放在密封圈內。如果彈簧的長度不足以使其被放入瓶口內,那么你就需要把兩個瓶子的長度再剪短一些。
7 在一個瓶子的切口邊緣剪一些0.5厘米長的小切口。將第二個切好的瓶子通過這些小切口與第一個瓶子連接在一起,這樣你的單向閥就制作好了。用強力膠把它們粘在一起,然后用硅脂將縫隙密封好。
8 在瓶子與彈簧連接的瓶口處放一個氣球。然后從瓶子與橡皮球連接的開口處吹氣??纯串斈阃V勾禋獾臅r候會發(fā)生什么現(xiàn)象?是不是那個橡皮球使空氣留在了單向閥中?
活動概述
這一工作機制被稱作“球式單向閥”。單向閥的工作原理就是利用移動流體的壓力差使其僅向一個方向流動。根據(jù)這一原理,它們可以自動開合而不需要任何人來操作。
只要一個方向的流體壓力比相反方向的壓力大,那么橡皮球就可以被推向一邊,使通道暢通。當兩個方向的流體壓力相同時(或者反方向的壓力增大),橡皮球就會被推向瓶口處的密封圈,從而堵塞通道。通過這種方式。例如像空氣或水等流體就只能向一個方向流動。
單向閥有很多種形式。也可以使用氣門、球或彈性材料。但是無論是何種單向閥,它們的工作原理都是一樣的。
活動應用
你自己身體里的管道系統(tǒng)也需要單向閥來確保血液向一個方向流動。哺乳動物的心臟由兩個部分組成——左半部分和右半部分。右半邊從身體獲得血液然后經(jīng)過一段比較短的距離將其壓送到我們的肺里。左半邊更強壯一些,它的任務是要將富含氧氣的血液用高壓從肺里傳送到身體的其他部位。為了完成這一功能。心臟的兩邊各有兩個部分,左心房和左心室,以及右心房和右心室。心房將到達心臟的血液泵壓到心室,在心室中,通過心臟的跳動擠壓使血液通過動脈傳輸?shù)缴眢w的各個角落。
心房和心室之間是被稱為“房室瓣膜”的皮瓣組織,它的工作原理就與單向閥類似(心臟左邊的被稱為三尖瓣,心臟右邊的被稱為二尖瓣)。事實上,我們心臟所發(fā)出的“咚咚”聲,就是瓣膜在有節(jié)奏地舒張與收縮使血管閉合,防止血液倒流。
對于某些人來說,這些瓣膜可能退化了。外科醫(yī)生可以使用人造器官來替換不工作的瓣膜,以前使用的就是球式單向閥。將來,我們有可能使用通過自身細胞培養(yǎng)出來的新器官來代替人造器