Eksperymenty dla najmłodszych: zabawa, która uczy fizyki

Morskie Centrum Nauki zaprasza najmłodszych i ich rodziców do zabawy w naukowców. Przygotowane eksperymenty są proste, uczą podstawowych praw fizyki a do ich przeprowadzenia wystarczy to co mamy w kuchennej szafce lub szufladzie. 

Eksperyment nr 1 – jajko w butelce

Potrzebne będą: szklana butelka z dużą szyjką (typu Kubuś), jajko, zapałka lub papierek.

Najpierw musimy ugotować jajko na twardo i obrać ze skorupki. Butelkę odkręcamy i upewniamy się, że jest sucha w środku. Zapalamy zapałki: do dużej butelki możemy zapalić trzy zapałki, do małej może wystarczyć jedna. Wrzucamy zapalone zapałki do butelki i zatykamy otwór jajkiem. Po chwili zobaczymy, jak jajko zostaje zassane do środka butelki. Jeśli eksperyment się nie powiedzie, to spróbujcie zwiększyć ilość zapałek. Zanim jednak podejmiecie drugą próbę, trzeba „przewietrzyć” butelkę. Dmuchnij do niej kilka razy, aby wypełniła się powietrzem.

Dlaczego tak się dzieje?

Płomień podgrzewa powietrze w butelce, przez co cząsteczki powietrza poruszają się szybciej i zwiększają przestrzeń między sobą. Jeśli będziemy dokładnie obserwować, to możemy zauważyć, że na początku jajko podskoczy wypuszczając troszkę powietrza z butelki. Gdy ogień zgaśnie, powietrze zaczyna się ochładzać, przez co traci swoją energię, zwalnia i cząsteczki zbliżają się do siebie. Zostaje wtedy sporo niewykorzystanego miejsca w butelce. Na to miejsce chciałoby się wcisnąć powietrze z zewnątrz, ale jajko blokuje drogę, więc powietrze wciska jajko do butelki aby utorować drogę.

Eksperyment nr 2 – doświadczenie lewitacji elektrostatycznej

Potrzebne będą: balonik, torebka foliowa – woreczek, reklamówka, kawałek wełny – koc, sweter, szalik.

Z torebki odcinamy „uszy” i wycinamy po obwodzie pasek, tak by uzyskać obręcz foliową
o szerokości ok. 5 – 10 cm. Najlepiej sprawdzą się cienkie folie bez żadnych nadruków. Wycięty pasek folii kładziemy płasko na stole i pocieramy czymś wełnianym najlepiej sprawdza się stary wełniany koc. Następnie pocieramy tak samo balonik w górnej jego części. Teraz, szybkim ruchem, podrzucamy kawałek folii – powinna utworzyć w powietrzu coś w postaci okręgu – jeśli nie, można raz jeszcze naelektryzować. Pod unoszącą się w powietrzu folię podsuwamy naelektryzowany balonik. Folia nie powinna przyklejać się do balonika (w przypadku, gdy tak się dzieje, należy raz jeszcze naelektryzować balonik i folię). Dobrze naelektryzowane materiały sprawią, że odpychanie między balonikiem i folią będą na tyle duże, że foliowa „aureola” będzie mogła się unosić nad balonikiem nawet kilkadziesiąt sekund.

Dlaczego tak się dzieje?

Zasadę działania tego doświadczenia opisuje elektrostatyka. Balonik oraz folia poprzez pocieranie o wełnę zyskują ładunek ujemny (elektryzują się ujemnie). A jak wiemy, identyczne ładunki odpychają się.

Eksperyment nr 3 – nurek Kartezjusza

Potrzebne będą: plastikowa butelka pełna wody, słomka z przegubem (zginana), spinacz biurowy lub kawałek drutu, plastelina.

Słomkę musimy skrócić tak, aby jej obie końcówki były równe względem przegubu (zgięcie słomki). Następnie łączymy jej oba końce spinaczem biurowym i przyklejamy do niego kawałek plasteliny. Plastelina będzie obciążnikiem naszego nurka – musimy dobrać taką jej ilość, aby słomka utrzymywała się pionowo przy powierzchni wody. Jeśli zatonie, to musimy zmniejszyć ilość plasteliny. Jeżeli się przewróci to oznacza, że daliśmy za małe obciążenie. Można przeprowadzić wcześniej test w mniejszym naczyniu.|
Butelkę napełniamy wodą pod sam korek, tak, by było w niej jak najmniej powietrza. Następnie do butelki wrzucamy naszego nurka, plasteliną do dołu. Musimy pamiętać, ażeby w słomce znalazło się trochę powietrza, gdyż jest ono niezbędne do prawidłowego przeprowadzenia doświadczenia. Gdy nasz nurek znajdzie się już w wodzie, zakręcamy butelkę i zaczynamy zabawę. Chwytamy butelkę. Kiedy ją tylko lekko naciśniemy nurek Kartezjusza będzie opadał na dno butelki. Kiedy natomiast przestaniemy naciskać nurek wypłynie na powierzchnię.

Dlaczego tak się dzieje?

Działają tu dwa prawa – dotyczące wyporności Archimedesa oraz prawo Pascala. Na pęcherzyk powietrza znajdujący się w słomce działa siła wyporu. Podczas ściskania butelki, następuje kompresja powietrza w słomce, przez co gęstość nurka rośnie a wyporność maleje i opada on na dno. Przyjrzyj się, jak woda wpływa do słomki podczas ściskania i jak wypływa, gdy przestaniesz ściskać.
Prawo Pascala sprawia natomiast, że jeśli na ciecz działa dodatkowe ciśnienie, to rozchodzi się ono w całej objętości cieczy. Dlatego też nie jest ważne, w którym miejscu ściskamy butelkę.

#zostanwdomu i baw się dobrze!

Źródło: Morskie Centrum Nauki