Dołącz do czytelników
Brak wyników

Kącik małego odkrywcy

29 stycznia 2018

NR 29 (Wrzesień 2017)

Mali odkrywcy na ścieżkach historii

0 250

Dzieci w młodszym wieku szkolnym na ogół nie zdają sobie sprawy z tego, jak mocno powiązane są ze sobą nauki ścisłe i humanistyczne. Rzadko dostrzegają, że ten nierozerwalny związek nauk odwrócił niejedną kartę historii, zmieniał bieg wydarzeń, jakość życia i losy ludzi na świecie. Zaproponowana w niniejszym artykule seria eksperymentów z pewnością uzmysłowi młodym odkrywcom, że wiedza z zakresu fizyki była wykorzystywana w różnych dziedzinach życia od niepamiętnych czasów. Odpowiednio wzbogacana i modyfikowana, systematycznie wpływa na obraz aktualnych wydarzeń, jakość życia i kierunek, w jakim zmierza świat.

Jaką tajemnicę skrywa egipski żuraw?

Nie chodzi tu o żurawia – ptaka, ale o „shaduf” – urządzenie przypominające go swoim wyglądem i odgłosami, służące do czerpania wody z rzeki lub ze studni. To urządzenie zostało wynalezione w starożytnym Egipcie i znacząco ulżyło egipskim chłopom w ciężkiej pracy, polegającej na czerpaniu i przenoszeniu wody z Nilu w celu nawadniania upraw.

Konstrukcja żurawia jest prosta i tania, więc dzieci mogą wykonać go przy niewielkiej pomocy osoby dorosłej i przekonać się, jak działa.

 

Potrzebne będą:

  • rozwidlona podpórka (np. wycięta z rozwidlonej gałęzi – kształtem przypominająca procę),
  • małe wiaderko (czerpak) – zamiast wiaderka może być kubeczek jednorazowy do napojów,
  • 3 kawałki mocnej nici,
  • cienki patyk o długości ok. 10 cm (do zawieszenia czerpaka)
  • duża drewniana łyżka lub patyk o długości ok. 20 cm i przekroju około 1,5 cm (na szyję żurawia),
  • nieduży kamień,
  • nóż,
  • wiertarka,
  • taśma klejąca.


Wykonanie urządzenia:

  • Wywiercić otwór na końcu łyżki lub naciąć patyk przeznaczony na szyję żurawia – w odległości około 8 cm od jednego z końców.
  • Wcisnąć podpórkę żurawia w ziemię. W rozwidleniu podpórki umieścić szyję żurawia. Zamocować ją nicią w taki sposób, by można było swobodnie poruszać szyją żurawia w górę i w dół.
  • Do jednego końca szyi żurawia przywiązać krótszy patyk i wiaderko, a do drugiego przymocować za pomocą taśmy kamień.

Żuraw jest gotowy. Czas sprawdzić, jak działa - najlepiej zrobić to w ogrodzie. Urządzenie można ustawić obok dużego naczynia z wodą i czerpać ją za pomocą żurawia, po czym podlewać znajdującą się wyżej uprawę roślin.


Co się okaże? Przy użyciu niewielkiej siły wiaderko z wodą z łatwością będzie można podnieść w górę i zawieszone na szyi żurawia przenieść na pewną odległość. Tak właśnie w starożytnym Egipcie wyglądało czerpanie wody z Nilu i przenoszenie jej wprost do kanałów irygacyjnych (nawadniających) prawie 2500 lat temu.

Co sprawia, że czerpanie i przenoszenie wody tym sposobem nie jest już takie męczące? Otóż żuraw jest urządzeniem, którego działanie oparte jest na dźwigni dwustronnej wykorzystującej przeciwwagę. Zanurzenie wiadra w wodzie nie wymaga wielkiej siły, ponieważ szyja żurawia jest długa, ruchoma i może swobodnie podnosić się i opadać. Uniesienie wiadra z wodą również nie wymaga wielkiej siły, ponieważ na drugim końcu szyi żurawia znajduje się obciążnik w postaci kamienia, który podczas opadania w dół unosi wiadro z wodą w górę. Ruchome połączenie wiadra z szyją żurawia pozwala przenosić wodę na pewną odległość.

 

 

 

 

A to ciekawe…

Mechaniczne żurawie „dotarły” również do Polski i do niedawna były nieodłączną częścią wiejskiego krajobrazu. W skansenach przetrwały do dziś i jeszcze można zaczerpnąć nimi wodę. Jednakże wszechobecny postęp techniczny sprawił, że te drewniane „ptaki” są już wielką rzadkością, a ich miejsce zajęły nowoczesne urządzenia hydrauliczne.


Jak budowano piramidy egipskie?

W starożytności nie znano ani samochodów ciężarowych, ani dźwigów, a mimo wszystko wznoszono potężne i trwałe budowle, które swoim majestatycznym wyglądem i okazałością zadziwiają po dzień dzisiejszy. Dlaczego nie zostały nadgryzione zębem czasu? Dlatego, że materiałem budulcowym, z którego je wznoszono, były ogromne, twarde bloki skalne. Jak przemieszczano te bloki w górę? Wiadomo, że głównie przy wykorzystaniu siły mięśni, ale też przy znaczącym udziale… szarych komórek, za sprawą których ta siła była zwielokrotniona. Jak to się odbywało? W oparciu o znajomość pewnych praw nauki dziś nazywanej fizyką. Prosty eksperyment pozwoli zrozumieć, na czym to polegało.

 

Należy przygotować:

  • około 50 cm gumki krawieckiej,
  • cegłę lub ciężką książkę (to będzie blok skalny),
  • kilka kredek.

 

Wykonanie eksperymentu:

  • Cegłę przewiązać jednym końcem gumki i ułożyć na stole. Ciągnąć za drugi, wolny koniec gumki do momentu, aż „blok” się przesunie. Zwrócić uwagę na to, jak mocno rozciągnie się gumka podczas przeciągania cegły.
  • Cegłę ułożyć na kilku kredkach (ułożonych równolegle jedna obok drugiej, prostopadle do naciągniętej gumki), po czym znów schwycić za wolny koniec gumki i ciągnąć do momentu, aż „blok” ruszy z miejsca. Zwrócić wagę na to, czy tym razem gumka rozciągnęła się tak samo, jak za pierwszym razem.

Co się okaże? Pomimo że za pierwszym i za drugim razem przesuwany był ten sam ciężar, to gumka rozciągnęła się znacznie mocniej za pierwszym razem. To znaczy, że przesunięcie bloku bez podłożonych pod niego kredek wymagało użycia znacznie większej siły niż przesunięcie go na kredkach.

O co tu chodzi? Chodzi o siłę tarcia przesuwanego przedmiotu o podłoże. Za pierwszym razem ta siła była duża i dlatego gumka rozciągnęła się mocniej. Za drugim razem siła tarcia uległa znacznemu zmniejszeniu poprzez przetaczanie cegły na kredkach. Ten właśnie sprytny sposób wykorzystali budowniczowie egipskich piramid. Ogromne, ciężkie bloki przetaczali w górę po pniach ściętych drzew, wykorzystując siłę rąk opłacanych przez Faraona robotników. Jako dodatkowe ułatwienie przy przemieszczaniu bloków wykorzystali własności równi pochyłej – wydłużali drogę przesuwania bloków, ale przez to zmniejszali siłę konieczną do ich przesunięcia.

Jakie zmiany spowodowało wynalezienie koła wodnego? 

Koło wodne, albo inaczej „gatro”, jest jednym z ważniejszych wynalazków ludzkości. Po pierwsze – zastosowanie koła wodnego umożliwiło przenoszenie wody z niższych poziomów na wyższe i przelewanie jej do systemu nawadniającego, co było bardzo istotne w poszerzeniu obszarów upraw i wydajności pracy rolników. Po drugie – różnego rodzaju koła wodne stały się motorem napędowym rozwoju produkcji przemysłowej, gdyż były wykorzystywane do napędu młynów, tartaków, a nawet całych fabryk.

Pierwsze koło wodne zostało skonstruowane ponad 4000 lat temu. Wykonano je z drewna dębowego. Łopatki, za pomocą których nurt rzeki wprawiał to koło w ruch, były jednocześnie czerpakami przenoszącymi wodę z niższych poziomów na wyższe i wylewającymi ją do drewnianego koryta prowadzącego do kanałów nawadniających. W późniejszym okresie koła wodne stanowiły przede wszystkim serca młynów wodnych. Mechanizm działania koła wodnego wyjaśnia opisany niżej eksperyment.

 

Potrzebne będą:

  • 2 duże plastikowe nakrętki,
  • 8 małych plastikowych nakrętek,
  • klej wodoodporny,
  • długi patyk,
  • 2 niewielkie miski lub kuwety,
  • 2 korki do butelek,
  • plastikowa butelka,
  • nożyczki,
  • gwóźdź,
  • młotek,
  • mały kawałek dość grubego, ale miękkiego drutu,
  • 3 wsporniki (np. rozwidlone drewniane patyki),
  • 2 kawałki nici,
  • butelka z wodą.

 

Wykonanie koła wodnego:

  • Za pomocą młotka i gwoździa zrobić otwory w środku obu dużych nakrętek (otwory powinny być takiej wielkości, by można było przez nie przełożyć patyk). Skleić obie nakrętki.
  • Wokół sklejonych nakrętek przykleić w równych odstępach 8 małych nakrętek. 
  • Przełożyć pa...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 10 wydań magazynu "Życie Szkoły"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • Możliwość pobrania materiałów dodatkowych
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy