Tajemnice wody
Tematem przewodnim tegorocznej edycji konkursu “Być jak Ignacy”, w którym rywalizujemy, jest woda, postanowiliśmy w tym roku zaproponować kilka doświadczeń, które można wykonać na basenie lub w łazience.
Uwaga! Doświadczenia na basenie musicie wykonywać pod opieką osoby dorosłej!
- Spróbujcie zanurzyć w wodzie małą, nadmuchiwaną gumową piłkę. Potem to samo spróbujcie zrobić z piłką plażową albo kołem nadmuchiwanym powietrzem Ciekawe, dlaczego jest tak trudno. Tu z pomocą przychodzi fizyka: prawa Pascala i Archimedesa.
- Stańcie w basenie na głębokości nie większej niż 1m. Nabierzcie powietrza w płuca i spróbujcie zanurzyć się w wodzie. Dlaczego woda nas wypycha? (prawo Archimedesa J).
- Stańcie 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?
- Poproście dorosłą osobę, aby pomogła wam położyć się na powierzchni wody. Jeśli nie boicie się wody, będziecie leżeć prosto i trochę odchylicie głowę do tyłu (nie martwcie się, woda raczej nie wleje się wam do uszu, bo w uszach macie 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.
- Weźcie balonik i napełnijcie go wodą z kranu. Aby się udało, balonik trzeba nałożyć na brzegi wylewki kranu i trzymać, bo woda ma dużą gęstość i po chwili napełniania balonik jest bardzo ciężki. Jeśli odczepi się sam, to macie pewność, że woda rozleje się. Kiedy mamy już w baloniku wodę (2 szklanki 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, stawiamy 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? 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).
- Nalejcie do szklanki wodę do pełna tak, żeby już ani kropla się nie zmieściła. Potem zacznijcie wrzucać do szklanki z wodą szpilki. Obserwujcie zachowanie wody i ostrożnie wrzucajcie kolejne szpilki. Możecie 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: potrzyj plastikową linijkę o włosy lub ubranie a następnie zbliż do wąskiego strumienia wody. Dlaczego tak się dzieje? Woda elektryzuje się od linijki i stąd taki kształt strumienia.
Drugi: weź kawałek sznurka (mogą być długie włosy J) i polej 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? Weźcie ołówek, owińcie papierowym ręcznikiem i włóżcie do szklanki z wodą. Po paru minutach górna część ręcznika jest mokra, prawda? Woda przemieszcza się „od strony” mokrej do suchej. To osmoza. Tak pompują wodę rośliny, choć nie używają do tego pomp elektrycznych.
- Weźcie dwie strzykawki: małą i dużą. Do dużej nabierzcie wody i do wylotu strzykawki załóżcie wężyk (najlepiej pasują te z zestawu do kroplówek). Popchnijcie tłok strzykawki tak, aby woda wylewała się na jego otwartym końcu. Do drugiego końca wężyka włóżcie wylot małej strzykawki. W ten sposób zbudowaliśmy prasę hydrauliczną. Zauważcie, 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. 0oC zamarza, a korozję, np. żelaza powoduje w każdej temperaturze.
- Jeśli macie pistolet na strzałki lub kulki, spróbujcie strzelić do naczynia pełnego wody. Jak daleko dotarł pocisk? Spodziewaliście 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.
Jeśli macie jakiś problem, którego nie rozumiecie, a jest to związane z wodą, to prosimy o wiadomość. Weźmiemy się za to i będziemy sprawdzać, dlaczego dane zjawisko zachodzi tak, a nie inaczej. Może uda się nam rozwikłać zagadkę (zspwroblik@rymanow.pl). A może sami spróbujecie to rozwiązać? To pasjonująca zabawa. Zrobiliśmy już trzy projekty, więc coś o tym wiemy J. Bawcie się dobrze! Pamiętajcie! Zawsze zastanawiajcie się, dlaczego dane zjawisko zachodzi tak a nie inaczej. Fizyka, chemia, matematyka i biologia to nauki, które wiele wyjaśniają. Nie chodzi o to aby wkuwać na pamięć „regułki” ale aby rozumieć otaczający nas świat. Dlaczego? To pytanie zadawajcie sobie zwłaszcza wtedy, gdy czegoś nie rozumiecie. Zawsze możecie zapytać nauczycieli, lub zaleźć informacje w Internecie (oby w wiarygodnych źródłach J)
Koło naukowe Kwant w składzie:
Emilka, Ewa, Bartek, Kuba, Piotrek i Tymek z klasy VI
