Doświadczenia z wodą
Zbliżają się ferie zimowe. W tym roku raczej nie ma co liczyć na śnieg. Być może wybierzecie się na basen. Proponujemy Wam kilka doświadczeń, które możecie wykonać na basenie. Pozostałe można wykonać w domu, bo nie potrzebujemy do tego żadnego specjalistycznego sprzętu. Życzymy Wam dobrej zabawy!
Uwaga! Doświadczenia na basenie należy wykonywać pod opieką osoby dorosłej!
- Spróbujmy zanurzyć w wodzie małą, nadmuchiwaną gumową piłkę. Potem to samo spróbujmy zrobić z piłką plażową albo kołem nadmuchiwanym powietrzem Ciekawe, dlaczego jest tak trudno. Tu z pomocą przychodzi fizyka: prawa Pascala i Archimedesa.
- Stajemy w basenie na głębokości nie większej niż 1m. Nabieramy powietrza w płuca i próbujemy zanurzyć się w wodzie. Dlaczego woda nas wypycha? (prawo Archimedesa J).
- Stańmy w wodzie na takiej głębokości, aby woda sięgała szyi. Jak się wtedy oddycha? I tu wszystko wyjaśnia prawo Pascala. Przypominamy, że w płucach mamy powietrze, a powietrze jest ściśliwe. Co ściska nam powietrze w płucach?
- Poprośmy dorosłą osobę, aby pomogła wam położyć się na powierzchni wody. Jeśli nie boimy się wody, będziemy leżeć prosto i trochę odchylimy głowę do tyłu (nie jest łatwo). Nie musimy się martwić że, woda wleje się wam do uszu, bo w uszach jest powietrze, a nawet jeśli się wleje, to łatwo ją będzie wylać – wystarczy przechylić głowę). Trzeba jeszcze lekko poruszać nogami tak, jakbyśmy mieli na nogach płetwy. I delikatnie poruszać dłońmi. Można tak leżeć tak długo, aż nam się znudzi. Należy tylko utrzymać pozycję. Nie trzeba umieć pływać. Dlaczego nie toniemy? Bo ludzkie ciało ma średnią gęstość mniej więcej taką jak woda. Prawo Archimedesa wszystko tłumaczy.
- Weźmy balonik i napełnijmy go wodą z kranu. Aby się udało, balonik trzeba nałożyć na brzegi wylewki kranu i trzymać mocno, bo woda ma dużą gęstość i po chwili napełniania balonik jest bardzo ciężki. Jeśli odczepi się sam, to mamy pewność, że woda rozleje się. Kiedy mamy już w baloniku wodę (1 szklanka wystarczy), zakręcamy kran, przytrzymujemy balonik i delikatnie zdejmujemy go z kranu, trzymając mocno za szyjkę. Kiedy włożymy balonik do wanny, wypuszczamy go i szybciutko się odsuwamy. Co wypycha wodę z balonika? Tak, to powietrze.
- Jak przelać wodę z jednego naczynia do drugiego bez dotykania tych naczyń? Sposób jest bardzo prosty i często stosowany. Wystarczy wężyk lub słomka do picia. Naczynie, do którego chcemy wlać wodę, należy postawić go niżej niż naczynie z wodą. W naczyniu z wodą zanurzamy wężyk i wysysamy powietrze tak długo, aż poczujemy smak wody. Wtedy zaciskamy otwór wężyka i wkładamy do pustego naczynia. Po chwili zobaczymy, jak woda się przelewa. Dlaczego tak się dzieje? Co naciska na powierzchnię wody i tłoczy ją do naczynia położonego niżej? Oczywiście, powietrze. Na Księżycu to doświadczenie by się nie udało, bo Księżyc nie ma atmosfery. Moglibyśmy jedynie przelać wodę z jednego naczynia do drugiego, a grawitacja załatwiłaby resztę (mimo że siła grawitacji na Księżycu jest ok. 6 razy mniejsza niż na Ziemi).
- Nalewamy do szklanki wodę do pełna tak, żeby już ani kropla się nie zmieściła. Potem zacznijmy wrzucać do szklanki z wodą szpilki. Obserwujmy zachowanie wody i ostrożnie wrzucajmy kolejne szpilki. Możemy wrzucić wszystkie szpilki z pudełka. Pewnie się zmieszczą, ale jak to możliwe? Cząsteczki wody wolą kleić się do siebie niż do powietrza. W efekcie nad brzegami szklanki widać wypukłą powierzchnię. To tam zmieściły się szpilki.
- Jak zrobić prysznic z butelki? Taka wiedza może się przydać, np. na obozie harcerskim. Wystarczy plastikowa butelka i sznurek. W dnie butelki należy zrobić otwory a następnie zakleić je taśmą, np. naprawczą, a do butelki nalać wody. Gdy odkleimy taśmę, a korek butelki jest otwarty, to woda wylewa się z niej jak z prysznica. Kiedy zakręcimy butelkę, to po chwili woda przestaje płynąć. Dlaczego? Co wypycha wodę z butelki, gdy jest otwarta? Powietrze. Jeśli zamkniemy korek, to powietrze nad powierzchnią wody słabiej naciska (podciśnienie) i woda przestaje płynąć.
- Czy woda z kranu może płynąć inaczej niż w kierunku pionowym do powierzchni Ziemi? Tak, sposoby są co najmniej dwa.
Pierwszy: potrzyjmy plastikową linijkę o włosy lub ubranie a następnie zbliżmy do wąskiego strumienia wody. Dlaczego tak się dzieje? Woda elektryzuje się od linijki i stąd taki kształt strumienia.
Drugi: weźmy kawałek sznurka (mogą być długie włosy J) i polejmy cienkim strumieniem wody. Woda będzie płynąć po sznurku lub po włosach, bo siły przyciągania wody i sznurka (lub włosów) są większe niż siła grawitacji. Siła grawitacji, wbrew pozorom, jest najsłabsza ze wszystkich znanych w fizyce sił.
- Jak to możliwe, że wysokie drzewa pompują wodę tak wysoko? Weźmy ołówek, owińmy papierowym ręcznikiem i włóżmy do szklanki z wodą. Po paru minutach górna część ręcznika jest mokra. Woda przemieszcza się „od strony” mokrej do suchej. To osmoza.
- Bierzemy dwie strzykawki: małą i dużą. Do dużej nabieramy wodę i do wylotu strzykawki zakładamy wężyk (najlepiej pasują te z zestawu do kroplówek). Popchnijmy tłok strzykawki tak, aby woda wylewała się na jego otwartym końcu. Do drugiego końca wężyka włóżcie wylot małej strzykawki. W ten sposób zbudowane są prasy hydrauliczne. Zauważmy, że trudno jest wcisnąć tłok dużej strzykawki, a dużo łatwiej tej małej. Na tej zasadzie działają, np. hamulce oraz całe układy hydrauliczne w samolotach, samochodach, koparkach i innych maszynach. Zamiast wody używa się olejów lub innych cieczy tak, aby części maszyn nie korodowały. Woda w temperaturze ok. 0C zamarza, a korozję, np. żelaza powoduje w każdej temperaturze.
- Jeśli mamy pistolet na strzałki lub kulki, spróbujmy strzelić do naczynia pełnego wody. Jak daleko dotarł pocisk? Spodziewaliśmy się takiego wyniku? Tak czy inaczej, należy wytłumaczyć to zjawisko. Woda jest bardzo gęsta, około 800 razy gęstsza od powietrza, dlatego pociskowi trudno przebyć dłuższą odległość i od razu zaczyna hamować. Testy balistyczne robi się albo strzelając do zbiornika z wodą, albo w bryłę żelu balistycznego.
Koło naukowe Kwant w składzie:
Emilka, Ewa, Bartek, Kuba, Piotrek i Tymek z klasy VI SP we Wróbliku Szlacheckim