SKRZYNKA EKSPERYMENTÓW 1.0

Transkrypt

1 BOX OF EXPERIMENTS 1.0 SKRZYNKA EKSPERYMENTÓW 1.0 Akcesoria, instrukcje I wyjaśnienia 20 eksperymentów naukowych Język polski Wersja darmowa do celów edukacyjnych Zdobądź licencję >> Autor: Sašo Žigon Doradca: Fedor Tomažič Redakcja i korekta: Peter Avbar, Nidja Tomažič Tłumaczenie: Aneta Stępniewska Adres strony internetowej:

2 Spis treści Experiment Instructions Explanation 1. Czy powietrze może utrzymać wodę? strona 7 strona Z jednego kubka do drugiego strona 8 strona Zbiornik na wodę strona 9 strona Syfon strony 10, 11 strona Nurkowy dzwon strona 12 strona Przyssawka strona 13 strona Huk ze strzykawki strona 14 strona Hydrauliczny podnośnik strony 15, 16 strona Strzelanie z piłki strona 17 strona Nurek Kartezjusza strony 18, 19 strona Dlaczego statki toną? strony 20, 21 strona Pływający spinacz strony 22, 23 strona Dlaczego piłka sie odbija? strona 24 strona Spadająca nakrętka strony 25, 26 strona Tarcie strony 27, 28 strona Gwizdek strony 29, 30 strona Magiczny kapsel strony 31, 32 strona Pęcherzyki powietrza strony 33, 34 strona Powiększająca kropla wody strona 35 strona Elektryczna siła strona 36 strona 56 Naciśnij CTRL i otwórz link! 2

3 Sprzęt: plastikowy pojemnik ( ) pokrywka do pojemnika ( ) plastikowa rurka ( ) kawałek plastikowej rurki ( ) dwa plastikowe kubeczki ( ) zakraplacz ( ) 3

4 plastikowa butelka ( ) przyssawka ( ) plastikowa słomka ( ) plastelina ( ) styropianowa piłka ( ) nakrętka ( ) 4

5 duża strzykawka ( ) mała strzykawka ( ) Ściereczka ( ) wata ( ) kapsel ( ) gumka recepturka ( ) 5

6 plastikowy widelec ( ) spinacz ( ) arkusz folii ( ) nić ( ) 6

7 Eksperyment CZY POWIETRZE MOŻE UTRZYMAĆ WODĘ? Potrzebujesz: plastikowy pojemnik, plastikowy kubek, arkusz folii 1. Napełnij kubek do połowy wodą. 3. Weź kubek pokryty folią i przytrzymaj go nad pojemnikiem. 2. Przykryj kubek folią. 4. Przytrzymując folię, odwóróć kubek do góry dnemi tak, że arkusz znajdzie się pod kubkiem. Nie musisz już trzymać folii. Zauważ, że woda nie wylewa się z kubka. Nie ściskaj kubka! Wyjaśnienie>> 7

8 Eksperyment Z JEDNEGO KUBKA DO DRUGIEGO Potrzebujesz: dwa plastikowe kubeczki, słomka 1. Napełnij jeden kubek wodą. Pusty kubek połóż obok niego. 4. Unieś słomkę z wody, trzymając palec na szczycie słomki. Umieść ją nad pustym kubkiem 2. Włóż słomkę do wody.. 3. Umieść palec na szczycie słomki. 5. Zdejmij palec. Woda przepływa do drugiego kubka. Powtórz procedurę kilka razy. Wyjaśnienie >> 8

9 Eksperyment ZBIORNIK NA WODĘ Potrzebujesz: pojemnik plastikowy, plastikowa butelka 1. Napełnij do połowy plastikowy pojemnik. 3. Obróć butelkę z wodą do góry dnem i zanurz szyjkę butelki w plastikowym pojemniku wypełnionym wodą, jak to pokazano na rysunku. Zauważ, że woda nie wypływa z butelki. Wyjaśnienie >> 2. Napełnij butelkę wodą. 9

10 Eksperyment SYFON Potrzebujesz: plastikowy pojemnik, plastikowa butelka, plastikowa rurka, duża strzykawka, plastikowy kubek 1. Odwróć plastikowy pojemnik do góry dnem i umieścić plastikowy kubek obok niego. 3. Umiesć dużą strzykawkę w jednym końcu plastikowej rurki. 2. Napełnij plastikową butelkę wodą i umieścić ją na pojemniku. 4. Umieścić drugi koniec plastikowej rurki do butelki, aż do dna. Napełnij plastikową rurkę wodą, przesuwając tłok strzykawki. Rurka musi być całkowicie wypełniony wodą. 10

11 5. Trzymaj rurkę ze strzykawką tuż nad kubkiem. 7. Zobacz, że woda przepływa z butelki do kubka. Urządzenie to zwane jest syfonem. Wyjaśnienie>> 6. Usuń strzykawkę z rurki i szybko umieść koniec rurki w plastikowym kubku. Nie podnoś plastikowej rurki. 11

12 Eksperyment NURKOWY DZWON Potrzebujesz: plastikowy pojemnik, plastikowy kubeczek, styropianowa kulka 1. Napełnij pojemnik wodą i umieść w nim piłkę ze styropianu. 3. Powoli i otrożnie wciśnij kubek do dołu pojemnika. Można zauważyć, że woda nie wlewa się do kubka, ponieważ kulka pozostaje na dnie pojemnika. Wyjaśnienie >> 2. Nakryj piłkę plastikowym kubkiem. 12

13 Eksperyment PRZYSSAWKA Potrzebujesz: przyssawka, plastikowy pojemnik, nitka, spinacz OSTRZEŻENIE: Nie należy próbować usunąć przyssawki, ciągnąc za zaczep, ponieważ można go uszkodzić. Można ją usunąć za pomocą spinacza, jak pokazano na rysunku Obrócić pusty plastikowy pojemnik do góry dnem, jak pokazano no na rysunku. Umieścić przyssawkę na dnie pojemnika i dociśnij ją. 3. Użyj spinacza do usunięcia przyssawki z pojemnika. Umieść go ostrożnie pod przyssawkę i poczekaj aż do rozluźnienia miseczki. Nie usuwaj przyssawki, ciągnąc za zaczep. 2. Widać, że przyssawka trzyma się pojemnika i można podnieść go, pociągając za zaczep przyssawki. 4. Spróbuj docisnąć przyssawkę do pojemnika po umieszczeniu nici poniżej przyssawki. Widać, że przyssawka nie przykleja się do niego. Wyjaśnienie>> 13

14 Eksperyment HUK ZE STRZYKAWKI Potrzebujesz: duża strzykawka, plastelina OSTRZEŻENIE! Nie kieruj strzykawki z kulką w kierunku siebie (lub innych osób), ponieważ kulka może zostać wystrzelona. 1. Weź dużą strzykawkę i przesuń tłok tak, że całe powietrza wyjdzie ze strzykawki.. 4. Skieruj strzykawkę z dala od siebie lub innych osób. Odciągnij tłok do maksimum i zwolnij go. 2. Wykonaj małą kulkę z plasteliny. 5. Kiedy puścisz tłok, ten szybko wraca do pozycji wyjściowej. Gdy tłok uderza o dno strzykawki powoduje huk, a co więcej, kulka może odskoczyć. 3. Umieścić kulkę na końcówce strzykawki. Wyjaśnienie >> 14

15 Eksperyment HYDRAULICZNY PODNOŚNIK Potrzebujesz: plastikowy pojemnik, plastikowa rurka, duża strzykawka, mała strzykawka 1. Napełnij plastikowy pojemnik do połowy wodą 3. Na dużą strzykawkę podłącz rurkę. Włóż ją do końca. 2. Napełnij dużą strzykawkę wodą, odciągając tłok do maksimum. 4. Wciskając tłoczek dużej strzykawki, napełnij rurkę wodą. Rurka musi być całkowicie wypełniona wodą, jednak jej część może pozostać w strzykawce. 15

16 5. Przesuwaj do przodu tłok małej strzykawki kilka razy, aby sprawdzić, czy porusza się płynnie. Po usunięciu powietrza z małej strzykawki, włóż ją w drugi koniec plastikowej rurki. 7. Umieść zamknięty pokrywą pojemnik wypełniony wodą na krawędzi stołu, tak że około 2 cm pojemnika wystaje poza stół. Umieścić tłok dużej strzykawki poniżej pojemnika, jak pokazano na rysunku. Ponieważ nie należy przesuwać ręki trzymającej dużą strzykawkę, dobrze jest lekko ją oprzeć na stole. 6. Wykonałeś system dwóch strzykawek połączonych plastikową rurką. Naciskaj tłok strzykawki aby przesłać wodę z jednej strzykawki do drugiej. 8. Podczas pchania tłoka małej strzykawki, pojemnik wypełniony wodą podnosi się. Właśnie wykonałeś model podnośnika hydraulicznego. Wyjaśnienie>> 16

17 Eksperyment STRZELANIE Z PIŁKI Potrzebujesz: styropianowa piłka, plastikow butelkę UWAGA: Bądź ostrożny, aby nie kierować piłki do siebie lub innych osób. 1. Umieść piłkę na ujściu butelki. Następnie kilka razy delikatnie dotknij piłkę palcem. Nie używaj zbyt dużej siły, ponieważ może to spowodować uszkodzenie piłki, lub to, że piłka może utknąć w szyjce butelki. 3. Kiedy butelka jest wystarczająco ściśnięta, kulka jest wystrzelona z butelki. Uważaj, aby nie kierować piłki w do siebie lub jakiejkolwiek innej osoby Wyjaśnienie >> 2. Zacznij delikatnie ściskać butelkę obiema rękami. 17

18 Eksperyment NUREK KARTEZJUSZA Potrzebujesz: plastikowy pojemnik, zakraplacz, plastikowa butelka z nakrętką 1. Napełnij butelkę wodą i umieść ją w plastikowym pojemniku. 2. Umieść zakraplacz (gumką do góry) w butelce wypełnioną wodą. 3. Umieść nakrętkę na butelce i ją zakręć. 18

19 4. Zabierz butelkę z pojemnika i połóż ją na stoł. 5. Ściskaj butelkę powoli i ostrożnie. Widać, że zakraplacz tonie, jeśli ściskamy butelkę. Po zwolnieniu butelki, zakraplacz wypływa. Możesz powtórzyć ten eksperyment, wykorzystując większą butelkę. Wyjaśnienie >> 19

20 Eksperyment DLACZEGO STATKI TONĄ? Potrzebujesz: plastikowy pojemnik, plastelina, duża strzykawka 1. Napełnij pojemnik do połowy wodą. 3. Połuż plastelinową kulkę do wody. Możesz zobaczyć, że kulka tonie, siegając dna pojemnika. 2. Uformuj z plasteliny małą kulkę. 4. Wyjmij pastelinę z wody i uformuj z niej łódkę (podobną do małej miseczki). 20

21 5. Umieść powoli i ostrożnie łódkę na powierzchni wody. Widać, że tym razem ona pływa. 7. Łódz tonie, kiedy jest w niej wystarczajaca ilośc wody. Wyjaśnienie >> 6. Napełnij dużą strzykawkę wodą. Nacisnij tłok strzykawki i stopniowo wypełnj łódź wodą. 21

22 Eksperyment PŁYWAJACY SPINACZ Potrzebujesz: plastikowy pojemnik, spinacz, plastikowy widelec UWAGA: Eksperyment nie może być wykonany pomyślnie, jeśli widnieją ślady płynu do mycia naczyń w plastikowym pojemniku, na widelcu lub spinaczu. 1. Napełnij pojemnik do połowy wodą. 2. Umieścić spinacz na krawędzi plastikowego widelca, jak pokazano na rysunku.. 22

23 3. Powoli i delikatnie obniżaj widelec ze spinaczem do wody. 5. Przyglądając się bliżej spinaczowi, można zauważyć, że ten nie odrywa się od powierzchni wody. Wyjaśnienie >> 4. Delikatnie podnieś widelec z wody bez dotykania spinacza. Widać, że metalowy spinacz unosi się na powierzchni wody i nie opada na dno, jak można by się spodziewać. 23

24 Experiment DLACZEGO PIŁKA SIĘ ODBIJA? Potrzebujesz: styropianowa piłka, plastelina 1. Zrób małą kulke z plasteliny. 4. Widać, że piłka styropianowa odbija się a kulka wykonana z plasteliny-nie. 2. Piłka wykonana z plasteliny powinna być tej samej wielkości, co styropianowa. 5. Obserwując kulki po eksperymencie, można zauważyć, że kulka z plasteliny jest odkształcona a piłka styropianowa nie ma odkształceń. 3. Upuść piłki równocześnie ze znacznej wysokości. Wyjaśnienie >> 24

25 Eksperyment SPADAJĄCA NAKRĘTKA Potrzebujesz: plastkowa butelka, metalowa nakrętka, duża strzykawka UWAGA: Poniższy eksperyment wymaga dużo cierpliwości, ponieważ trudno jest go wykonać ją z powodzeniem za pierwszym razem. Nie poddawaj się i, w końcu, będzie sukces. 1. Wyciągnij tłok z cylindra strzykawki. Do eksperymentu potrzebny będzie tylko tłok. 2. Umieść butelkę wypełnioną wodą na stole. 3. Umieścić tłok na szyjce butelki. Tłok powinien być umieszczony w położeniu pionowym, jak pokazano na rysunku. 25

26 4. Umieść metalową nakrętke na górze tłoka jak pokazano na zdjęciu. 5. Palcem wskazującym delikatnie pstryknij (popchnij) tłok w kierunku poziomym. Jeśli będziesz miał szczęście, nakrętka wleci do butelki przez szyjkę. Wyniki eksperymentu zależą od szeregu czynników. Jest ważne, aby umieścić tłok w położeniu całkowicie pionowym i pstryknąć palcem w tłok w odpowiedni sposób. Próbuj i, ostatecznie, będzie sukces. Wyjaśnienie >> 26

27 Eksperyment TARCIE Potrzebujesz: plastikowy pojemnik, pokrywka do pojemnika, gumka, przyssawka 1. Przyciśnij przyssawkę na środek jednego z boków pojemnika. 2. Przyczep gumkę na haku przyssawki. 3. Pociągnij pusty pojemnik przez długość stołu trzymając palcem wskazującym za gumkę. Można zauważyć, że gumka nie rozciąga się mocno, co dowodzi, że niewielkie jest tarcie między pojemnikiem a stołem. 27

28 4. Napełnij pojemnik do połowy wodą i przykryj go pokrywką. 5. Pociagnij pojemnik przez długość stołu ponownie. Można zauważyć, że tym razem gumka rozciąga się więcej. Czy możesz powiedzieć, dlaczego?. Wyjaśnienie >> 28

29 Eksperyment GWIZDEK Potrzebujesz: plastikowy pojemnik, plastikowa butelka, mała strzykawka 1. Napełnij butelkę wodą. 2. Wyciągnij tłok całkowicie z cylindra strzykawki. Potrzebujesz tylko cylindra do tego eksperymentu. 3. Użyj małego palca na zatkanie otworu cylindra strzykawki jak pokazano na rysunku. 29

30 4. Wlej wodę z butelki do cylindra strzykawki. Upewnij się, że robisz to nad pojemnikiem. 5. Wyjmij palec i dmuchaj lekko na górze cylindra, podczas gdy woda wylewa się do pojemnika. Usłyszysz dźwięk, który stopniowo staje się coraz niższy. Czy możesz powiedzieć, dlaczego? Wyjaśnienie >> 30

31 Eksperyment MAGICZNY KAPSEL Potrzebujesz: plastikowa butelka, kapsel, plastikowy pojemnik 1. Napełnij pojemnik zimną wodą do połowy. 3. Weź pustą schłodzoną butelkę z wody i umieść ją na stole. 2. Umieścić pustą butelkę w wodzie przez minutę. Powietrze w butelce trochę się ochłodzi. 4. Zamocz palec w wodzie i zwilż wejście do butelki. 31

32 5. Zanurz kapsel w wodzie. 6. Umieścić mokry kapsel na wylocie butelki, jak pokazano na rysunku. 7. Umieść suche i ciepłe dłonie wokół butelki. Nie ściskaj jej. Upewnij się, że nakrętka całkowicie zakrywa wylot butelki. Można zauważyć, że kapsel podnosi się. Jeśli eksperyment nie działa, sprawdź jeszcze raz, czy wylot butelki jest całkowicie zamknięty kapslem lub spróbuj schłodzić butelkę pod bieżącą wodą. Możesz również schłodzić wodą butelkę wewnątrz. Należy również sprawdzić, że szyjka butelki i kapsel są wystarczająco wilgotne. Wyjaśnienie >> 32

33 Eksperyment PĘCHERZYKI POWIETRZA Potrzebujesz: plastikowy pojemnik, plastikowy kubeczek, duża strzykawka, plastikowa butelka, kawałek plastikowej rurki 1. Napełnij kubeczek wodą i połóż w rogu plastikowego pojemnika. 3. Umieść jeden koniec rurki na końcówce dużej strzykawki. Rurka będzie służyć jako przedłużenie strzykawki. 2. Pociągnij tłok strzykawki do maksimum. Strzykawka nie powinna zawierać wody. 4. Umieść strzykawkę na skraju pojemnika. Włóż drugi koniec rurki w wodę, jak pokazano na rysunku. Jeżeli koniec rurki nie jest poniżej powierzchni wody, można ją nieco wygiąć. 33

34 5. Chwyć cylinder strzykawki swoją suchą i ciepłą ręką. Można zobaczyć pęcherzyki powietrza wychodzące z rurki. Nie ściskaj cylindra strzykawki. 6. Kiedy pęcherzyki powietrza przestaną wychodzić z rurki, można spróbować wykonać proces odwrotny. Zalej powoli zimną wodą cylinder strzykawki. Można zauważyć, że woda z kubka wchodzi do strzykawki. Wyjaśnienie >> 34

35 Eksperyment POWIĘKSZAJĄCA KROPLA WODY Potrzebujesz: plastikowy kubeczek, arkusz folii, zakraplacz 1. Napełnij kubek wodą. 3. Wyciśnij kroplę wody na arkusz folii. 2. Napełnij zakraplacz wodą z kubka. 4. Trzymaj arkusz folii z kroplą wody nad gazetą. Zmieniaj odległość między folią a tekstem. Można zauważyć, że kropla wody powiększa litery. Wyjaśnienie >> 35

36 Eksperyment ELEKTRYCZNA SIŁA Potrzebujesz: plastikowa butelka, ściereczka, wata 1. Pocieraj plastikową butelkę ściereczką co najmniej pięćdziesiąt razy. 3. Przybliż butelkę w pobliżu małego kawałka waty. Widać, że butelka przyciąga watę. Jeśli tak się nie dzieje, pocieraj butelkę więcej razy lub oderwij mniejszy kawałek waty. Wyjaśnienie >> 2. Oderwij bardzo mały kawałek waty. Nie formuj go w kulkę. 36

37 Wyjaśnienie CZY POWIETRZE MOŻE UTRZYMAĆ WODĘ? Wyjaśnienie 1: Warstwa powietrza nad nami jest grubości około 100 kilometrów. Woda powinna być wyparta przez te 100 km powietrza powyżej i wypłynąć z kubka. Powietrze wydaje się lekkie, ale podnoszenie słupa powietrza o wysokości 100 km nad kubkiem jest dość trudne. Woda w kubku nie może tego zrobić. Wyjaśnienie 2: Zwróćmy uwagę na arkusz folii w celu wyjaśnienia eksperymentu. Są dwie siły działające na niego w kierunku z góry do dołu: siły wody, która jest równa jej ciężarowi i siła równa ciężarowi arkusza folii. Jeśli tylko te dwie siły działały na folię, to woda by wypłynęła. Ponieważ tak się nie stało, zakładamy, że jest jeszcze jedna siła działająca na arkusz folii w kierunku do góry. Siła ta działa na folię, ponieważ powietrze ponad nami ma również swój ciężar. Wiemy, że warstwa powietrza ma 100 km grubości na powierzchni Ziemi i naciska na każdy obiekt na Ziemi. To nacisk w każdym kierunku W konsekwencji, powietrze popycha arkusz również pod kubkiem. Wywołującą to siłę nazywamy ciśnieniem. Wróć do eksperymentu >> 37

38 Wyjaśnienie Z JEDNEGO KUBKA DO DRUGIEGO Wyjaśnienie 1: Warstwa powietrza nad nami jest grubości około 100 kilometrów. Woda powinna być wypierana przez 100 km powietrza znajdującego się powyżej i wypłynąć ze słomki. Powietrze może wydawać się lekkie, ale podnoszenie wysokiej (100 km) kolumny powietrza jest dość trudne. Woda w słomce tego nie dokona, chyba że zrobi to powietrze z górnej części słomki. Dzieje się tak, gdy palec usuniemy z górnej części słomki. Wyjaśnienie 2: Zaobserwujmy wodę w słomce w celu wyjaśnienia eksperymentu. Masa wody oddziałuje na wodę w słomce w kierunku do dołu. Gdyby tylko ta siła działała na wodę w słomce to wypływałaby w kierunku podłoża. Zakładamy, że jest większa siła działająca na wodę w kierunku do góry. Jest to siła powietrza wynikająca z wagi powietrza. Warstwa powietrza nad nami jest o grubości 100 km i popycha każdy obiekt na Ziemi. To popychanie jest w każdym kierunku. W wyniku tego, powietrze popycha wodę w słomce. Siła ta jest wywoływana ciśnieniem. Gdy usuniemy palec to siła ciśnienia zaczyna oddziaływać na wodę również w górnej części słomki w kierunku do dołu. Te dwie siły działające na wodę w kierunku w górę i w dół, równoważą się wzajemnie. W związku z tym, jedyną siłą działającą na wodę w słomce jest ciężar y wody i działa ona w kierunku ku ku dołowi. Wróć do eksperymentu>> 38

39 Wyjaśnienie ZBIORNIK NA WODĘ Wyjaśnienie 1: Warstwa powietrza nad nami jest grubości około 100 kilometrów. Woda powinna być wypierana przez 100 kilometrowy słup powietrza powyżej i wypływać z butelki. Powietrze wydaje się lekkie, ale podnoszenie wysokiej 100 km kolumny powietrza jest dość trudne, Woda w butelce, nie można tego zrobić, ale powietrze wprowadzone w górnej części butelki wydostaje się z butelki w postaci bąbelków powietrza. Dzieje się tak, gdy nieznacznie podniesiemy butelkę z wodą. Wyjaśnienie 2: Zwróćmy uwagę na wodę w butelce w celu wyjaśnienia eksperymentu. Dwie siły działają w butelce z wodą - ciężar wody i siła ciśnienia. W przypadku niewielkiej ilości wody ta wypływa z butelki a ciśnienie w butelce spada poniżej wartości ciśnienia atmosferycznego na zewnątrz butelki. Siła ciśnienia powietrza na zewnątrz nie pozwala wodzie wypływać z butelki. Pszczelarze wykorzystują opisaną metodę w ulach podczas karmienia pszczół syropem cukrowym w okresie zimowym. Wróć do eksperymentu >> 39

40 Wyjaśnienie SYFON Wyjaśnienie 1: Prawdopodobnie nie jesteś zaskoczony, że woda płynie przez rurkę. Dzieje się tak z powodu masy wody. Jednakże, można być zaskoczonym, że woda z butelki może również iść w górę rurki. Dzieje się tak dlatego, że woda przepływając przez plastikową rurkę, zasysa za sobą wodę z butelki. Urządzenia, które pracują podobnie nazywane są syfonami. Wyjaśnienie 2: Woda w plastikowej rurce jest wypychana w dół przez siłę grawitacji i płynie do kubka. W rezultacie, ciśnienie zmniejsza się w plastikowych rurkach i powoduje zasysanie wody z butelki. Urządzenia, które pracują podobnie nazywamy syfonami. Wróć do eksperymentu >> 40

41 Wyjaśnienie NURKOWY DZWON Wyjaśnienie 1: Powietrze wewnątrz kubka nie pozwala wejść do środka wodzie. Powietrze spręża się tylko przez chwilę, gdy popychamy kubek ku dołowi. Dzwon nurkowy jest komorą, podobną do wielkiego kubka, zatopionego w wodzie. Ludzie mogą pracować pod wodą, ponieważ powietrza znajduje się w komorze. Wyjaśnienie 2: Woda wejdzie do kubka tylko wtedy, gdy wyciśniemy z niego powietrze. To się nie stanie, ponieważ powietrze nie ma dokąd pójść. Powietrze jest uwięzione w kubku pod powierzchnią wody. Dzwon nurkowy jest komorą, podobną do wielkiego kubka, zatopionego w wodzie. Ludzie mogą pracować pod wodą, ponieważ powietrze znajduje się w komorze. Wróć do eksperymentu >> 41

42 Wyjaśnienie PRZYSSAWKA Wyjaśnienie 1: Masa powietrza nad nami naciska na każdy obiekt na Ziemi. Jeśli przyssawka jest wciśnięta na gładkiej powierzchni, powietrze nie może naciskać na wewnętrzną część przyssawki, ale tylko na jego część zewnętrzną. Przyssawka pozostaje przyklejona do powierzchni, dopóki powietrze nie wejdzie pod przyssawkę. Stanie się tak, jeśli umieścimy spinacz poniżej przyssawki. Wyjaśnienie 2: Naciskając przyssawkę, wyciskamy z niej trochę powietrza. Ponieważ przyssawka jest elastycznym przedmiotem, ma tendencję do powrotu do swojego pierwotnego kształtu, gdy siła zewnętrzna pochodząca od ręki przestanie być stosowana. Powierzchnia przyssawki zwiększy się, a tym samym ciśnienie powietrza w jej wnętrzu zmniejszy się poniżej poziomu ciśnienia zewnętrznego. Ciśnienie powietrza na zewnątrz umieszcza przyssawkę z większą siłą, niż ciśnienie powietrza wewnątrz przyssawki. W rezultacie, przyssawka "klei się" do powierzchni. Umieszczenie spinacza między przyssawką a powierzchnią pojemnika powoduje wyrównanie ciśnień między powietrzem wewnątrz i na zewnątrz przyssawki. Siły działające na zewnątrz i wewnątrz przyssawki stają się równe. Przyssawka nie przykleja się już więcej do powierzchni. Przyssawka nie przykleja się również do powierzchni, gdy nić jest umieszczona na powierzchni pojemnika, ponieważ nie może być uzyskana różnica ciśnień powietrza na zewnątrz i wewnątrz przyssawki. Wróć do eksperymentu >> 42

43 Wyjaśnienie HUK ZE STRZYKAWKI Wyjaśnienie 1: Warstwa powietrza nad nami jest grubości około 100 kilometrów. Masa powietrza dociska każdy obiekt na Ziemi, a także naciska na tłok strzykawki. Jeśli końcówka strzykawki nie jest pokryta plasteliną, powietrze wpycha się po obu stronach tłoka, tak że nie czujemy ciśnienia i możemy z łatwością przemieszczać tłok do tyłu i do przodu. Jednak, gdy tylko umieścimy plastelinę na końcówce, ta nie pozwala powietrzu wchodzić do środka, i w tym przypadku powietrze naciska tylko na jednej stronie tłoka. Gdy wciągamy tłok w przeciwnym kierunku, możemy odczuć obecność powietrza. Gdy zwalniamy tłok, ten szybko powraca do swojego początkowego położenia i sprawia, że słyszymy huk. Wyjaśnienie 2: Warstwa powietrza nad nami jest grubości około 100 kilometrów. Masa powietrza naciska na każdy obiekt na Ziemi, a także naciska na tłoczek strzykawki. Siła ta jest wywoływana ciśnieniem. Gdy końcówka strzykawki nie jest pokryta plasteliną, siły działające po obu stronach tłoka są równe. W rezultacie, znoszą się wzajemnie i nie zmieniają się podczas ciągnięcia tłoka. Czujemy jedynie siłę tarcia między tłokiem i ścianką strzykawki. Jednakże, jeśli przyłożymy plastelinę na końcówkę strzykawki, (nie pozwól, by powietrze dostało się do niej), ciśnienie powietrza działa tylko na tylnej stronie tłoka. W tym przypadku, ciągnąc tłok, trzeba pokonać siłę tarcia i siłę działającego ciśnienia powietrza na tylnej stronie tłoka. Ta siła jest znaczna dlatego słychać huk, gdy tłok jest zwolniony. Huk jest spowodowany tym, że siła docisku powietrza przemieszcza tłok szybko do początkowego położenia. Wróć do eksperymentu >> 43

44 Wyjaśnienie HYDRAULICZNY PODNOŚNIK Wyjaśnienie 1: Po wciśnięciu tłoka małej strzykawki, ciśnienie w wodzie wzrasta. To ciśnienie powoduje, że tłok dużej strzykawki idzie do zewnątrz. Tłok dużej strzykawki powoduje podnoszenie obciążenia. Większa różnica w rozmiarach tłoka, ułatwia podnoszenie obciążenia. Wyjaśnienie 2: Podnośnik hydrauliczny składa się z dwóch tłoków połączonych wężem. Wąż jest zwykle wypełniony olejem, ale w naszym przypadku użyliśmy zamiast niego wody. Kiedy wcisnęliśmy tłok małej strzykawki, to zwiększyliśmy ciśnienie w wodzie. Ten wzrost ciśnienia jest przekazywany za pomocą wody na duży tłok. Woda działa na tłok z dużo większą siłą niż siła, która została wykorzystana do pchania małego tłoka. Możemy łatwo podnieść samochód z podnośnikiem hydraulicznym i możemy łatwo zatrzymać samochód z hamulcami hydraulicznymi. Prasy hydrauliczne są powszechnie stosowane do procesu formowania metalu lub zgniatanie winogron. Wróć do eksperymentu >> 44

45 Wyjaśnienie STRZELANIE Z PIŁKI Wyjaśnienien 1: Jeśli ściskamy nadmuchany balon, to zwykle pęka on w najsłabszym miejscu, a powietrze szybko z niego wychodzi. W naszym przypadku nie ściskamy balonu, ale butelkę. Butelka nie pęka, ale otwiera się na najsłabszym miejscu - w miejscu, gdzie piłka pokrywa butelkę. Kiedy butelka zostanie otwarta, sprężone powietrze wychodzi szybko z butelki i wystrzeliwuje piłkę do góry. Wyjaśnienie 2: Kulka styropianowa zamyka szczelnie szyjkę butelki. Kiedy zaczynamy ściskać butelkę, ciśnienie powietrza w butelce wzrasta. Ponieważ ciśnienie powietrza w butelce wzrasta, siła działająca na piłkę także zwiększa się. Na początku siła nie jest wystarczająca do pokonania siły tarcia statycznego pomiędzy kulką a szyjką butelki i ciężaru kulki. Niemniej jednak, jeśli nadal będziemy ściskać butelkę, siła działająca na piłkę zwiększa się jeszcze bardziej, aż końcu pokonuje obie wspomniane wcześniej siły działające na piłkę i wystrzeliwuje ją w górę. Wróć do eksperymentu >> 45

46 Wyjaśnienie NUREK KARTEZJUSZA Wyjaśnienie 1: Zakraplacz wypełniony powietrzem jest lżejszy niż zakraplacz z wodą. W związku z tym, zakraplacz unosi się w wodzie dopóki jest wypełniony powietrzem. Kiedy ściskamy butelkę woda wpływa do zakraplacza i jest jej tam więcej. Gdy jest tam odpowiednia ilość wody, to opada na dno. Eksperyment nazwany jest nurkiem Kartezjusza od francuskiego filozofa, matematyka i lekarza - René Descartes du Perron Kartezjusz. Wyjaśnienie 2: Zakraplacz składa się z gumki, szklanej rurki i powietrza w niej. Gęstość wody jest większa niż średnia gęstość zakraplacza, dlatego ten będzie unosił się w wodzie. Wszystkie obiekty, jeżeli unoszą się w wodzie są mniej gęste niż woda. Kiedy ściskamy butelkę, zwiększa się ciśnienie w butelce i przesuwa wodę do zakraplacza. Powietrze spręża się w zakraplaczu, gdyż jest ściśliwe. Ponieważ jest więcej wody w zakraplaczu, to wzrasta jego gęstość i tonie. Gdy zmniejsza się nacisk na ścianki butelki, ciśnienie w butelce również spada, powietrze w zakraplaczu ulega rozprężeniu i wypycha wodę z zakraplacza. Zakraplacz jest mniej gęsty niż woda i unosi się przy powierzchni wody. Nazwa eksperymentu nurek Kartezjusza pochodzi od francuskiego filozofa, matematyka i lekarza René Descartes du Perron Kartezjusz. Wróć do eksperymentu >> 46

47 Wyjaśnienie DLACZEGO STATKI TONĄ? Wyjaśnienie 1: Przedmioty toną w wodzie, gdy mają większą gęstość niż ona sama. Przeciwnie, przedmioty unoszą się w wodzie, gdy mają mniejszą gęstość niż woda. Plastelina jest bardziej gęsta niż woda i dlatego tonie. Powietrze jest mniej gęste niż woda, więc może się unosić na wodzie. Ponieważ kulka składa się tylko z plasteliny - tonie. Łódka jednak składa się z plasteliny i z powietrza wewnątrz niej, dlatego pływa. Jednak, jak tylko wlejemy wodę do łodzi, powietrze jest zastąpione gęściejszą wodą i łódź tonie. Wyjaśnienie 2: Przedmioty toną w wodzie, gdy mają większą gęstość niż ona sama. Przeciwnie, przedmioty unoszą się w wodzie, gdy mają mniejszą gęstość niż woda. Plastelina jest bardziej gęsta niż woda i dlatego tonie. Powietrze jest mniej gęste niż woda, więc może się unosić na wodzie. Ponieważ kulka składa się tylko z plasteliny - tonie. Łódka jednak składa się z plasteliny i z powietrza wewnątrz niej, dlatego pływa. Kiedy zalejemy łódkę wodą, krople wody zastępują powietrze i gęstość łódki rośnie. W przypadku, kiedy w łodzi jest wystarczająca ilość wody, łódka składa się z plasteliny i wody. Gęstość łódki jest wtedy większa niż gęstość wody, a łódka z wodą opada na dno. Wróć do eksperymentu>> 47

48 Wyjaśnienie PŁYWAJACY SPINACZ Wyjaśnienie 1: Woda składa się z małych części zwanych cząsteczkami. Te cząsteczki są przyciągane do siebie i tworzą cienką niewidoczną "błonkę" na powierzchni wody, jakby "trzymały się za ręce". Jeżeli dostatecznie lekki przedmiot umieszcza się na powierzchni wody, obiekt pozostaje na powierzchni błonki i nie opada. To zjawisko może być obserwowane u nartników i innych owadów wodnych, które są w stanie chodzić po wodzie. Wyjaśnienie 2: Przyciąganie między molekułami cieczy sprawia, że powierzchnia ma jak gdyby cienką "błonkę" z cząsteczek wody. Zjawisko to nazywa się napięciem powierzchniowym. Kiedy kładziemy przedmiot na powierzchni wody, to zazwyczaj ten przerywa tę błonkę z cząsteczek wody. Jeśli jednak przedmiot umieszczamy na powierzchni wody powoli i ostrożnie, może on nie przerwać błonki i pływać na niej. Przedmiot musi być wystarczająco lekki, tak, aby siły grawitacyjne nie pokonały sił między cząsteczkami wody. To zjawisko może być obserwowane u nartników i innych owadów wodnych, które są w stanie "chodzić po wodzie". Wróć do eksperymentu >> 48

49 Wyjaśnienien DLACZEGO PIŁKA SIE ODBIJA? Wyjaśnienie 1: Kulki doświadczyły pewnego odkształcenia podczas uderzenia. Po zderzeniu z powierzchnią piłka styropianowa wróciła do swojej pierwotnej postaci, a to poskutkowało odbiciem. Kulka z plasteliny nie powróciła do swojej pierwotnej postaci, dlatego nie odbiła się. Wyjaśnienie 2: Przedmioty dzielimy na nieelastyczne i elastyczne. Przedmioty sprężyste odkształcają się na skutek siły zewnętrznej. Jednakże wracają do swojego początkowego kształtu, gdy zewnętrzna siła przestanie być stosowana. Nieelastyczny obiekty pozostają odkształcone również, gdy siła zewnętrzna nie jest już stosowana. Elastyczna styropianowa piłka wraca do swojej początkowej formy po zderzeniu, a to skutkuje, że się odbije. Kulka wykonana z plasteliny jest nieelastycznym obiektem i jej deformacja jest trwała, czego konsekwencją jest to, że się nie odbije. Eksperyment można również wytłumaczyć energią. Gdy piłka styropianowa spadnie na ziemię, jest elastyczna i jej wewnętrzna energie wzrośnie. Gdy w pewnym miejscu piłka zatrzymuje się, energia sprężystości zaczyna zamieniać się w energię kinetyczną. Dlatego piłka odbija się. Energia sprężystości kulki wykonanej z plasteliny nie zwiększa się podczas zderzenia. Ponieważ tylko wewnętrzna energia wzrasta, piłka nie odbije się. Wróć do eksperymentu >> 49

50 Wyjaśnienie SPADAJĄCA NAKRĘTKA Wyjaśnienie 1: Ziemia przyciąga wszystkie obiekty w stronę jej środka, który jest w kierunku pionowym w dół. Nakrętka pozostaje w spoczynku, tak długo, jak tłok ją utrzymuje. Kiedy pstrykniemy palcem w tłok, Ziemia ptzyciaga nakrętkę w kierunku pionowym w dół. Nakrętka wchodzi zatem do butelki. Wyniki eksperymentu zależą od szeregu czynników. Oznacza to, że musimy szybko przesunąć tłok w dobrym kierunku, musimy użyć właściwej siły (nie zbyt mocnej i nie za słabej), itp. Jeśli będziemy wystarczająco wytrwali, w końcu będzie sukces. Wyjaśnienie 2: Obiekt jest albo w stanie spoczynku albo przesuwa się ze stałą prędkością w danym kierunku jeśli wszystkie siły działające na niego znajdują się w równowadze. W przeciwnym przypadku przedmiot przyspiesza. Siła grawitacji działa na nakrętkę w kierunku pionowym w dół, a siła tłoka działa na nakrętkę z tą samą intensywnością, lecz w kierunku pionowym do góry. Te dwie siły znoszą się wzajemnie, a nakrętka jest w stanie spoczynku. Jak tylko tłok wypchniemy palcem, siła tłoka nie może już działać na nakrętkę. Siła grawitacyjna jest jedyną siłą działającą na nakrętkę, i w wyniku jej działania nakrętka przyspiesza w kierunku do środka naszej planety, a kończy się w butelce. Wyniki eksperymentu zależą od szeregu czynników. Oznacza to, że musimy szybko przesunąć tłok w dobrym kierunku, musimy użyć właściwej siły (nie zbyt mocnej i nie za słabej), itp. Jeśli będziemy wystarczająco wytrwali, w końcu, będzie sukces. Wróć do eksperymentu >> 50

51 Wyjaśnienie TARCIE Wyjaśnienie 1: Tarcie jest oporem na przesuwanie się jednego obiektu nad innym. Większa siła wymagana jest do pchania lub ciągnięcia cięższych przedmiotów, ponieważ tarcie pomiędzy przedmiotem i powierzchnią jest większe. Możemy uprościć i powiedzieć, że tarcie jest sposobem pocierania jednej powierzchni na drugą. W naszym eksperymencie pojemnik ociera szorstki stół. Cięższy pojemnik bardziej jest ocierany szorstkim stołem. Wyjaśnienie 2: Siła tarcia jest oporem ślizgowym jednego obiektu nad innym. Sama siła tarcia jest skierowany przeciwnie do kierunku ruchu obiektu. Ponieważ powierzchnie nie są idealnie gładkie, przesuwany obiekt ociera się o powierzchnię a skutkiem tego jest tarcie. Tarcie zależy od wielkości siły, z jaką przesuwany obiekt naciska na powierzchnię i chropowatości obu powierzchni. W naszym eksperymencie plastikowy pojemnik naciska na stół swoją wagą. Wyniki doświadczenia wskazują, że tarcie jest proporcjonalne do ciężaru pojemnika. W rzeczywistości, większe rozciągnięcie gumki przy ciągnięciu pojemnika wypełnionego wodą wskazuje, że rozciąga się z większą siłą. Oznacza to, że siła tarcia jest większa. Wróć do eksperymentu >> 51

52 Wyjaśnienie GWIZDEK Wyjaśnienie 1: Gdy dmuchamy nad cylindrem strzykawki, powietrze które dostaje się do wewnątrz drga. Doświadczenie pokazuje, że wysokość dźwięku wytwarzanego przez nasz gwizdek zależy od długości słupa powietrza w cylindrze. Gdy jest więcej wody w cylindrze (kolumna powietrza jest krótsza), dźwięk jest wyższy. Przeciwnie, gdy jest mniej wody w cylindrze (kolumna powietrza jest dłuższa), dźwięk jest niższy. Gdy woda powoli wypływa z cylindra, kolumna powietrza staje się dłuższa i dźwięk powoli się obniża. Prawie wszystkie instrumenty dęte składają się z rury (jak cylinder strzykawki), w którym kolumna powietrza ulega drganiom. Zmiany wysokości dźwięku są określane przez długość rury. Wyjaśnienie 2: Dźwięk jest wytwarzany, gdy obiekt (drgające ciało) drga. Zagęszczenia (obszary wysokiego ciśnienia) i rozrzedzenia (obszary niskiego ciśnienia) są tworzone w warstwie powietrza wokół drgającego ciała. Te zagęszczenia i rozrzedzenia powietrza poruszają się we wszystkich kierunkach od ciała. Efektem zagęszczeń i rozrzedzeń jest to co słyszymy czyli dźwięk. Jeśli dmuchamy w górną część cylindra strzykawki, powietrze wewnątrz ulega drganiom. Dzieje się tak dlatego, że powietrze przedostające się do cylindra zaburzane jest przez powietrze odbijające się od powierzchni wody. Tworzy się stojąca fala powietrza. Częstotliwość (w metrach) drgań jest proporcjonalna do długości cylindra. Drgania powietrza o wyższej częstotliwości (szybsze) odbywają się w krótszych cylindrach. Wysoka częstotliwość drgań powietrza oznacza także wysoką częstotliwość dźwięku, który słyszymy. Gdy woda powoli wypływa z cylindra ten wydłuża się, a tym samym dźwięk staje się niższy. Prawie wszystkie instrumenty dęte składają się z rury, w której kolumna powietrza jest ustawiona na drgania. Zmiana drgań jest określona przez długość rury. Wróć do eksperymentu >> 52

53 Wyjaśnienie MAGICZNY KAPSEL Wyjaśnienie 1: Jeśli obiekty są ogrzewane, rozprężają się. To samo dotyczy powietrza w butelce. Gdy tylko umieścimy dłonie wokół korpusu butelki, powietrze wewnątrz zaczyna się nagrzewać. Jak powietrze rozszerza się, to przeciska się z butelki i podnosi kapsel na butelce. Wyjaśnienie 2: Prawie wszystkie obiekty mogą się rozszerzać (powiększać, rozprężać), kiedy są ogrzewane. Ciała stałe, ciecze i gazy, rozszerzają się, gdy doprowadza się do nich ciepło. Ciepło powoduje, że powietrze rozpręża się, jeśli, oczywiście ma ono miejsce na to rozprężanie. Jak powietrze wewnątrz butelki ogrzejemy natychmiast się ono rozpręża. Jeśli butelka jest zamknięta nakrętką ta nie pozwala powietrzu rozprzestrzeniać się przy wzrastającym ciśnieniu. Gdy ciśnienie znacznie wzrośnie w butelce, siła działająca na dolną stronę zamknięcia zwiększa się i w końcu przezwycięża ciężar kapsla. W związku z tym, kapsel podnosi się. Wróć do eksperymentu >> 53

54 Wyjaśnienie PĘCHERZYKI POWIETRZA Wyjaśnienie 1: Po umieszczeniu swoich rąk wokół cylindra strzykawki, powietrze wewnątrz zaczyna się nagrzewać. Ciepło powoduje, że powietrze rozpręża się. W konsekwencji, powietrze wychodzi ze strzykawki w postaci bąbelków. Z drugiej strony, jeśli nastąpi chłodzenie powietrza w strzykawce, kurczy się i wciąga powietrze wraz z niewielką ilością wody z kubka. Wyjaśnienie 2: Po umieszczeniu swoich rąk wokół cylindra strzykawki, ciepło rąk przekazujemy na cylinder strzykawki, a następnie do powietrza w środku. Powoduje to, że powietrze nagrzewa się. Ciepło powoduje, że powietrze rozpręża się i w konsekwencji pewna ilość powietrza wychodzi ze strzykawki w postaci bąbelków. Z drugiej strony, jeśli jest chłodzenie powietrza w cylindrze, spręża się ono, a ciśnienie w strzykawce obniża się. W wyniku tego ciśnienie wpycha wodę z kubka do rurki. Wróć do eksperymentu >> 54

55 Wyjaśnienie POWIĘKSZAJĄCA KROPLA WODY Wyjaśnienie 1: Możemy widzieć obiekty ponieważ odbija się od nich światło, sięgając naszych oczu. Jeśli nie ma przeszkód między naszymi oczami i obiektem, światło przemieszcza po liniach prostych i widzimy rzeczywisty rozmiar obiektu. Jeżeli jest przezroczysty materiał pomiędzy przedmiotem i oczyma, światło może zmienić swój kierunek podczas przechodzenia przez ten przezroczysty materiał. W takim przypadku, nie widzimy rzeczywistych rozmiarów lub kształtów obiektu. Jeśli materiał przezroczysty jest zakrzywiony, tak jak kropla wody, widzimy powiększony obiekt. Wyjaśnienie 2: Gdy światło przechodzi przez przezroczysty obiekt, załamuje się. Innymi słowy, zmienia kierunek biegu. Jeśli światło odbite od obiektu dotrze do naszych oczu po załamaniu, to zniekształca obraz obiektu. Widzimy obiekt większy lub mniejszy niż jest w rzeczywistości. Jeśli światło, odbijające się od litery na papierze, przechodzi przez kroplę wody, zmienia swój kierunek (załamuje się). Nie widzimy rzeczywistych rozmiarów pisma; ale widzimy, że jest powiększone. Soczewki w lornetkach, mikroskopach, teleskopach i innych urządzeniach optycznych są oparte na zasadzie refrakcji (załamania) światła. Wróć do eksperymentu >> 55

56 Wyjaśnienie ELEKTRYCZNA SIŁA Wyjaśnienie 1: Pocierając butelkę ściereczką, naprawdę można ładować każde z nich. Fakt, że wpływają one na inne obiekty w sąsiedztwie dowodzi, że butelka i ściereczka są teraz w innym stanie. Siła ta jest znana jako siła elektryczna. To może być przyciąganie lub odpychanie. Butelka przyciąga (ściąga) watę z powodu siły elektrycznej. Ponieważ masa waty jest mała, mała siła elektryczna jest wystarczająca, aby zmusić watę do przesuwania i trzymania się butelki. Wyjaśnienie 2: Pocierając butelkę ściereczką, naprawdę można ładować każde z nich. Fakt, że wpływają one na inne obiekty w sąsiedztwie dowodzi, że butelka i ściereczka są teraz w innym stanie. Obiekty mogą być naładowane ujemnie, dodatnio lub neutralne. Oznacza to, że może być nadmiar ładunków dodatnich lub ujemnych (ładunek = niewielka ilość energii elektrycznej). Jeśli żadnego ładunku nie ma w nadmiarze, obiekt uważany jest za neutralny. Dwa ujemnie naładowane obiekty odpychają się. Podobnie, dwa dodatnio naładowane obiekty również odpychają się. Z drugiej strony, obiekt ujemnie naładowany przyciąga obiekt dodatnio naładowany, i podobnie, dodatnio naładowane obiekty przyciągają obiekty ujemnie naładowane. Innymi słowy, przeciwnie naładowane obiekty przyciągają się wzajemnie. Kawałek waty jest neutralny. Doświadczenie pokazuje również, że naładowany obiekt może oddziaływać na obiekt obojętny. Jest to możliwe, ponieważ obecność naładowanego obiektu może spowodować, że ładunki w neutralnym obiekcie mogą się zmienić. W ten sposób, w jednej części obojętnego obiektu może być więcej ładunków ujemnych, niż w drugiej części, a z drugiej strony, może być więcej ładunków dodatnich. Jako całość, obiekt ten jest obojętny. Plastikowa butelka przyciąga część waty, która jest przeciwnie naładowana niż ona sama. Dlatego cały kawałek waty porusza się w kierunku butelki. Ponieważ masa waty jest mała, mała siła elektryczna jest wystarczająca, aby zmusić watę do przenoszenia i trzymania się butelki. Wróć do eksperymentu>> 56