Vi tänker sällan på det, men luften omger oss hela tiden och utövar en kraft på varenda centimeter av vår kropp. Denna kraft, som kallas lufttryck, är ett av de viktigaste ämnena inom vetenskapen, eftersom den förklarar vädermönster, hur flygplan flyger och en mängd andra underverk. Om du planerar att undervisa barnen om lufttryck har vi gett dig en förklaring av grunderna och några enkla, roliga och engagerande experiment för att visa kraften i detta naturfenomen.

Vad är lufttryck?

Uttrycket ”lufttryck” används med hänvisning till vikten av de luftmolekyler som trycker ner på jorden. Vid havsnivå är lufttrycket i allmänhet 14,7 psi (pounds per square inch), vilket innebär att 14,7 pund pressas ner på varje kvadratcentimeter av våra kroppar. Anledningen till att vi fortfarande kan röra våra kroppar fritt är att luften utövar tryck på oss i alla riktningar, och anledningen till att vi inte krossas är att lufttrycket inuti våra kroppar är detsamma.Lufttrycket bestäms av följande tre faktorer:

• Temperatur: När luften blir varmare expanderar den. Denna expansion gör att luftens densitet minskar, vilket resulterar i ett lägre tryck. När luften blir kallare krymper den å andra sidan. Denna krympning gör att luften blir tätare, vilket leder till högre tryck. Detta fenomen är orsaken till att områden nära ekvatorn, som är varma, i allmänhet har lågt lufttryck, och områden nära nord- och sydpolen, som är kalla, har högt lufttryck.
• Höjd: Ju högre man befinner sig över havsnivån, desto mindre tät är luften. Eftersom mindre tät luft väger mindre ger den ett lägre lufttryck, vilket är anledningen till att det kan vara svårt att andas på toppen av ett högt berg. Det förklarar också varför dina öron kommer att spricka när du åker upp eller ner för ett berg i en bil – ditt inneröra har luft instängd i sig, och när lufttrycket utanför minskar kommer luften som är instängd i ditt öra att få trumhinnorna att trycka utåt. Det är denna expansion som orsakar ”pop”.
• Fukt: Mängden fukt i luften påverkar också luftens densitet och därmed lufttrycket. Vattenånga är en lätt gas jämfört med de gaser som ingår i atmosfären, som främst består av syre och kväve. Så när fukten i atmosfären ökar minskar mängden kväve och syre per volymenhet, vilket gör att luftens densitet minskar.

Differenser i lufttrycket orsakar rörelse

En av de mest intressanta aspekterna av lufttrycket är att när en lufttrycksficka förändras börjar saker och ting att röra sig. Denna tryckskillnad som skapar rörelse är det som orsakar vindar, tornados och många andra väderfenomen.

När du diskuterar luftens rörelse ska du komma ihåg att forskarna talar i termer av att det högre trycket ”trycker” saker, inte att det lägre trycket ”drar” saker.

Hur man mäter lufttryck

Lufttrycket mäts vanligen med hjälp av en kvicksilverbarometer. En kvicksilverbarometer innehåller en kolonn fylld med kvicksilver, och ju högre lufttrycket är, desto högre blir kvicksilverkolonnen. Genom att mäta kolonnens höjd kan man bestämma lufttrycket.

Nuförtiden är det vanligare att använda en digital barometer, som är bärbar och mer exakt än den traditionella typen. Denna enhet använder en elektrisk kondensator för att mäta lufttrycket.

Lufttryck och väder

Områden med lågt tryck förknippas i allmänhet med dåligt väder. Om ett område har lågt lufttryck kommer luft från angränsande områden, som har högre lufttryck, att flytta in. Denna förändring kommer i sin tur att leda till att luften rör sig uppåt, eftersom den inte har någon annanstans att ta vägen. När luften rör sig uppåt kommer vattenånga att kondensera, vilket leder till att moln och regn bildas.

Områden med högt lufttryck förknippas däremot vanligtvis med bra väder. I områden med högt tryck kommer luften på låg nivå att sprida sig utåt, vilket gör att luften ovanför kan komma ner. Denna nedåtriktade rörelse värmer upp luften, vilket orsakar avdunstning och leder till fint och torrt väder.

Lufttryck och vetenskapliga experiment

Här är 10 enkla lufttrycksexperiment för barn som kan hjälpa dem att bättre förstå dess effekter.

Dörrtornado-experiment

Det här experimentet låter dig skapa en tornado i en flaska. Du behöver:

• Vatten
• En genomskinlig majonnäsburk
• Vätsketvål
• Förpackningsfärg
• Ättika

För att göra experimentet genomför du stegen nedan:

1. Häll vatten i burken tills den är ungefär två tredjedelar full. Tillsätt sedan flera droppar matfärg i vattnet. Vilken färg som helst går bra.
2. Häll i en tesked av din flytande disktvål och en tesked vinäger.
3. Sätt på locket på burken. Se till att det sitter så tätt som möjligt för att undvika läckage och allvarlig röra.
4. Skakaka burken och ge den sedan en vridning så att vätskan inuti börjar snurra.

Det du kommer att observera är en liten virvel som påminner om en tornado.

Unspillbart vattenexperiment

I vissa situationer är lufttrycket starkare än gravitationen. Det här experimentet visar hur starkt lufttrycket är när det håller vattnet i ett glas på plats – även när glaset vänds upp och ner.

Detta experiment kräver:

• Ett saftglas
• Vatten
• Ett registerkort (4 x 6 tum)

Stegetapperna är följande:

1. Fyll ditt glas med vatten ända upp till toppen. Låt vattnet rinna över så att glasets kant är våt.
2. Sätt indexkortet över det fyllda glaset. Använd din hand för att trycka ner kortet ordentligt så att det blir en bra tätning runt glasets våta läpp.
3. Om du arbetar över en diskbänk eller ett badkar, håll kortet på plats med en hand och vänd glaset. Släpp sedan kortet försiktigt. Det kommer inte att röra sig och vattnet kommer att stanna kvar i glaset.

Detta experiment visar att den kraft som lufttrycket utövar mot indexkortet är ännu starkare än den kraft som gravitationen utövar på vattnet i glaset. Lufttrycket hindrar kortet från att röra sig.

Experiment med bokblåsning

Experimentet med bokblåsning visar hur kraftfull tryckluft kan vara.

För det här projektet behöver du:

• Tre böcker
• En stor plastpåse som är lufttät

För att utföra det här experimentet följer du de här fyra stegen:

1. Staplar tre böcker ovanpå varandra.
2. Beordra eleven att flytta böckerna genom att blåsa i deras riktning. Naturligtvis kommer de inte att kunna göra det.
3. Placera plastpåsen på bordet och lägg sedan de tre böckerna ovanpå den. Påsens öppna ände ska hänga ut över bordskanten.
4. Visa att om du blåser med tillräcklig kraft kommer böckerna att börja stiga upp från bordet. Det är den komprimerade luften i påsen som orsakar rörelsen.

Experimentet med en krossad burk

Det här experimentet går ut på att använda kraften hos lufttryck för att krossa en burk. Du behöver:

• Vatten
• En stor behållare
• Isbitar
• En måttbägare
• En tom läskburk
• En spis
• Grytlappar eller tång

När du väl har skaffat materialet följer du stegen nedan:

1. Fyll behållaren med isbitar och vatten. Ställ behållaren åt sidan så att du kan använda den senare.
2. Häll 1/2 kopp vatten i din tomma läskburk.
3. Sätt burken på en spisbrännare. Om din elev gör detta steg, se till att övervaka dem.
4. När ånga börjar komma ut ur hålet i toppen vet du att vattnet inuti börjar koka. Stäng av spisen och använd grytlapparna eller tången för att ta bort burken från brännaren.
5. Placera snabbt burken i behållaren med isvattnet genom att vända den upp och ner och vila den på toppen. Nu kan du observera hur burken kollapsar när den svalnar.

I det här experimentet producerades ånga när vattnet värmdes upp i burken, vilket tryckte ut luften ur burken. När burken sedan sänktes ner i isvattnet sjönk ångans temperatur, vilket fick den att kondensera tillbaka till vatten. Denna förändring ledde i sin tur till att lufttrycket inne i burken blev mycket lägre än lufttrycket utanför, och luftens vikt utanför krossade burken.

Magiska äggförsöket

Det här försöket går ut på att använda kraften från lufttrycket för att trycka ett ägg genom flaskhalsen. Samla ihop följande material för att utföra detta experiment:

• Ett hårdkokt ägg
• En flaska med en hals som är tillräckligt bred för att det hårdkokta ägget ska kunna klämma sig igenom
• En tändsticka

Det här experimentet omfattar följande steg:

1. Ta bort skalet från ditt hårdkokta ägg.
2. Tänd tändstickan och släng den i flaskan.
3. Sätt det skalade ägget på flaskans mynning, med den lilla änden av ägget nedåt. Ägget kommer då att poppa in i flaskan.

När luften i flaskan förbrukas av lågan från den tända tändstickan gör det att lufttrycket i flaskan blir lägre än lufttrycket utanför flaskan. Det högre lufttrycket utanför utövar en kraft på ägget och trycker in det i flaskan.

Plungerexperiment

Det här enkla experimentet kräver bara två rena, gammaldags gummi- och träpinnepluggar. Så här utför du experimentet:

1. Stick ihop de två kolvarna. Du kan behöva göra fälgarna våta först.
2. Försök att separera dem.

Att genomföra separationen är mycket svårare än vad de flesta barn tror. När du rammade ihop de två kolvarna tvingade du ut luften ur det hålrum som insidorna skapade när de trycktes ihop. Denna luft som tvingades ut gjorde att lufttrycket på insidan var mycket lägre än på utsidan. Eftersom ett högre lufttryck alltid trycker, höll det ihop de två kolvarna.

Ping pong trattförsök

Ping pong trattförsöket går ut på att man har en ping pong boll i skålen på en tratt och blåser genom tratten. Istället för att blåsa iväg hålls bollen hårt fast i skålen. För att genomföra experimentet följer du två steg:

1. Insätt pingisbollen i tratten och blås hårt på den. Försök att luta huvudet bakåt så att änden med bollen pekar mot taket. Se om du kan blåsa tillräckligt hårt så att bollen inte blåser iväg när du vänder tratten.
2. Se om du kan plocka upp bollen från bordet.

När du blåser i tratten rör sig luften där bollen befinner sig snabbare och skapar ett lägre lufttryck än resten av luften som omger bollen. Som ett resultat av detta är lufttrycket under bollen lägre än den omgivande luften, som har ett högre tryck. Luften med högre tryck trycker bollen tillbaka in i trattens skål – oavsett åt vilket håll du riktar tratten.

Fountain Bottle Seal Experiment

Fountain Bottle Seal Experimentet visar hur man använder lufttryck för att trycka vatten genom ett sugrör. Samla ihop följande material:

• En vattenflaska (2 liter)
• En lerklump
• Ett långt sugrör
• Vatten

Följ dessa tre enkla steg:

1. Fyll vattenflaskan halvt med vatten.
2. Täta flaskan med hjälp av lerklumpen som är lindad runt sugröret så att flaskans mynning är helt förseglad.
3. Blås kraftfullt in i sugröret. Du kommer att märka att vatten börjar komma ut ur sugröret.

När du blåser in i flaskan ökar lufttrycket i flaskan, vilket i sin tur utövar en kraft på vattnet och tvingar upp det i sugröret.

Experimentet med miljonsatsningen

För det här experimentet behöver du:

• En vatten- eller läskflaska
• En bit papper

För att utföra experimentet följer du följande steg:

1. Lägg flaskan horisontellt ner på ett bord.
2. Växla ihop pappersbollen och stick in den i flaskans mynning. Bollen ska vara ungefär hälften så stor som flaskans öppning.
3. Utmana eleven att blåsa in pappersbunten i flaskan och säg ”Jag slår vad om en miljon dollar att du inte kan blåsa in pappret i flaskan!”.”

De som försöker experimentet kommer att finna det mycket svårt att få pappret att gå in i flaskan eftersom det inte finns någonstans för den luft som redan finns i flaskan att ta vägen utom ut genom flaskans mynning, vilket i så fall skulle ta med sig pappret.

Experimentet med flygande papper

För experimentet med flygande papper är allt du behöver ett vanligt pappersark. Håll arket mot din underläpp och blås sedan över arket. Du kommer att märka att arket flyger uppåt! Samma fenomen förklarar hur flygplan kan flyga. Genom att blåsa över arket sänker du lufttrycket, eftersom luften rör sig snabbare. Eftersom lufttrycket på undersidan av arket nu är relativt sett högre trycker det pappersarket uppåt.

Lär dig mer om alla våra naturvetenskapliga program

Om du är bosatt i Pennsylvania, New Jersey, Maryland eller Delaware kan du ta en titt på Science Explorers efterskoleprogram och programalternativ för sommarläger. Vi är också stolta över att kunna erbjuda utflykter på plats under vetenskapsdagar, vetenskapliga familjekvällar och församlingar. Kontakta oss gärna online för att få veta mer!