Dołącz do czytelników
Brak wyników

Kącik małego odkrywcy

13 czerwca 2018

NR 34 (Luty 2018)

W fascynującym świecie niewidzialnych sił

0 306

Dzieci na ogół wiedzą, co to znaczy być silnym lub nie mieć siły, użyć siły, robić coś ponad siłę, na miarę własnych sił itp. Jednak zapytane o to, czym jest siła, mają trudności z udzieleniem odpowiedzi. Dlaczego? Dlatego, że dziecko najpierw musiałoby tę siłę zobaczyć, poznać i zrozumieć, aby potem mogło o niej mówić. Tylko jak pokazać dzieciom różnego rodzaju siły z fizycznego punktu widzenia, skoro te siły są niewidzialne?

Wobliczu dzisiejszej nauki nie jest to możliwe, ale za to bez wielkiego trudu i nakładu środków finansowych możemy przeprowadzić z dziećmi szereg efektownych eksperymentów, ukazujących skutki istnienia różnego rodzaju sił wokół nas. Inaczej mówiąc – możemy pokazać mnóstwo przykładów świadczących o tym, że żyjemy wśród różnego rodzaju sił działających na nas i nasze otoczenie. Warto poznać tajemnicze działanie tych sił, by potem wiedzę wykorzystać nie tylko w dalszej nauce, ale przede wszystkim w życiu.

Zajęcia należy zacząć od krótkiej pogadanki na temat sił. Wyjaśnić młodym odkrywcom, że siła występuje tylko wtedy, gdy wzajemnie działają na siebie dwa ciała. To może być trudne do zrozumienia, ale pomocne będzie wymienienie różnego rodzaju sił, które dzieci znają przynajmniej z nazwy: siły elektryczne (siła prądu), siły magnetyczne, siły grawitacyjne, siły tarcia, nacisku, ciężkości, wyporu.
Kolejnym etapem zajęć będzie przeprowadzenie wybranych eksperymentów, ukazujących istnienie między ciałami różnego rodzaju sił.

Tajemnicza siła ukryta między kartkami zwykłego papieru
 

Należy przygotować:

  • 2 zeszyty ćwiczeń lub 2 książki w miękkich okładkach,
  • zamiast książek lub zeszytów ćwiczeń może być około 200 kartek papieru do drukarki (może być papier zadrukowany; nie ma potrzeby dokładnego liczenia kartek).

Wykonanie eksperymentu:

  • Złożyć ze sobą 2 zeszyty ćwiczeń, 2 książki lub rozdzielony na połowę papier do drukarki – przysuwając do siebie i kartkując w taki sposób, aby kartki trzymane w jednej i drugiej ręce „wchodziły” jedna w drugą.
  • Spróbować rozdzielić złączone niewidzialną siłą kartki, ciągnąc je w przeciwne strony.

Co się okaże? To będzie bardzo trudne, pomimo użycia dużej siły rąk.

Jaka tajemnicza siła spowodowała „sklejenie” użytych do eksperymentu kartek?
W tym eksperymencie wystąpiła siła tarcia między zachodzącymi na siebie kartkami papieru. Ściśle przylegające do siebie kartki uniemożliwiały wzajemne rozsunięcie się, trąc powierzchnią jednej o drugą.

Niezwykła tajemnica muesli

Jak to się dzieje, że w wyniku poziomego poruszania naczyniem z muesli największe składniki tej mieszanki, np. orzechy i rodzynki wędrują w górę naczynia i osadzają się na powierzchni pozostałych składników, a najmniejsze zajmują miejsce przy dnie naczynia? Oto eksperyment, który pozwoli zrozumieć to zadziwiające zjawisko.
 

Należy przygotować:

  • mieszaninę płatków, ziaren i suszonych owoców albo gotowe muesli,
  • przezroczyste naczynie, np. słoik lub szklankę.

Wykonanie eksperymentu:

  • Wsypać mieszankę muesli do przygotowanego naczynia.
  • Szybkimi ruchami przesuwać naczynie z muesli po stole – tam i z powrotem.
  • Obserwować, co się będzie działo z poszczególnymi składnikami muesli.

Co się okaże?

Największe składniki muesli, nawet te, które początkowo były na dnie, pod działaniem niewidzialnej siły znajdą się na powierzchni mieszanki, zaś najmniejsze – przy dnie.

Jaka siła kryje się za tą tajemniczą wędrówką największych składników mieszanki w górę, wbrew sile grawitacji?

Otóż pod wpływem poruszania naczyniem tam i z powrotem poszczególne składniki muesli też się poruszają. Mniejsze elementy poruszają się szybciej, zaś większe – wolniej. Szybciej poruszające się cząstki wślizgują się pod cząstki poruszające się wolniej, naciskają na nie od dołu i tym samym powodują ich przemieszczanie się w górę. Z kolei duże cząstki nie są wystarczająco ciężkie, by te mniejsze usunąć na bok. Dlaczego? Dlatego, że między małymi cząstkami mieszanki jest duża siła tarcia i to ona sprawia, że te cząstki są bardzo ciasno upakowane, więc stanowią jakby twardą podkładkę zapobiegającą opadaniu dużych cząstek na dno.

W związku z przeprowadzonymi eksperymentami należy odpowiedzieć na pytanie, czy istnienie siły tarcia jest przydatne w naszym życiu, czy też nie? I tak, i nie.

  

Tak – bo dzięki tej sile jesteśmy w stanie chodzić zimą po śliskiej powierzchni chodnika (rzecz jasna – za sprawą odpowiednich podeszew obuwia, zwiększających siłę tarcia). Siła tarcia sprzyja też tak zwanej przyczepności kół podczas jazdy samochodem czy rowerem (koła nie ślizgają się po powierzchni jezdni, lecz kręcą się i dzięki temu pojazd przemieszcza się). Dzięki sile tarcia trzymają się wiązania sznurowadeł w butach, samochód hamuje, a bez siły tarcia nie byłoby możliwe pisanie długopisem czy ołówkiem.

Nie – gdyż siła tarcia utrudnia sprawną pracę pocierających się o siebie różnych elementów w maszynach. Pokonywanie siły tarcia i ruch pojazdów wymaga zużycia większych ilości paliwa. Kłopoty z przesuwaniem mebli lub innych przedmiotów także wynikają z działania siły tarcia.

A to ciekawe…

Działanie sił tarcia związane jest również… z wybuchami wulkanów! Chodzi o to, że płyty, z jakich zbudowana jest skorupa ziemska, podczas przesuwania pocierają się o siebie z siłą tarcia tak wielką, że powodującą rozgrzanie lawy do ogromnych temperatur. Rozgrzane cząsteczki lawy zaczynają więc poruszać się z ogromną prędkością, a ponieważ brakuje im miejsca, wydostają się na zewnątrz skorupy ziemskiej, powodując wybuch wulkanu.
Zadanie domowe:
Dowiedz się, dlaczego przed nadejściem zimy kierowcy zmieniają w kołach samochodów opony letnie na zimowe? Czym różnią się opony letnie od zimowych? Czy ma to związek z bezpieczeństwem?


Lewitujący spinacz

Zwykły spinacz biurowy, upuszczony z rąk, opada w dół. Możliwa jest jednak zabawna sztuczka – rzecz jasna przy udziale pewnych niewidzialnych sił, w wyniku której spinacz nie tylko nie spadnie w dół, ale przez jakiś czas będzie lewitować, czyli unosić się w powietrzu.


Należy przygotować:

  • metalowy spinacz biurowy,
  • słoik z metalową nakrętką,
  • niewielki, ale silny magnes (płaski, mniejszy od nakrętki słoika),
  • kawałek grubej nici,
  • nożyczki,
  • kawałek nieprzezroczystej tkaniny,
  • taśmę klejącą.

Wykonanie eksperymentu:

  • Za pomocą taśmy przymocować magnes do wewnętrznej powierzchni nakrętki.
  • Odciąć kawałek nici. Do jednego jej końca przywiązać spinacz, a drugi koniec przykleić do dna słoika. Zakręcić słoik nakrętką i odwrócić do góry dnem.

Ważne! Długość nici powinna być taka, aby spinacz swobodnie zwisał na nitce, nie dotykając do magnesu.

  • Przykryć słoik kawałkiem tkaniny, po czym odwrócić go pod przykryciem i ustawić dnem na stole. Zdjąć tkaninę.

Co się okaże?

Spinacz nie opada na dno, ale unosi się (lewituje) wewnątrz słoika pomimo tego, że został przywiązany do wiotkiej nici.

Jaka tajemnicza siła powoduje, że spinacz nie jest posłuszny sile grawitacji i lewituje sobie w powietrzu?

Za tą niezwykłą sztuczką kryje się siła magnetyczna. To za jej sprawą, gdy spinacz znajduje się blisko magnesu przyklejonego do wewnętrznej strony nakrętki, siła przyciągania ziemskiego staje się zbyt słaba, by ściągnąć spinacz w dół.

Ale jak to się dzieje, skoro spinacz nie dotyka magnesu?

Tu chodzi o jedną z właściwości siły magnetycznej polegającej na tym, że przenika ona przez warstwę powietrza. Tak więc metalowy spinacz nie musi dotykać magnesu, by zadziałała na niego siła magnetyczna. Wystarczy, że znajdzie się w bliskiej odległości od magnesu – jak w opisanym eksperymencie.

Czy niewidzialna siła magnetyczna jest w stanie pokonać wszystkie przeszkody?

Czy może bez przeszkód przenikać przez różne materiały? Należy to sprawdzić, umieszczając na drodze działania siły magnetycznej przeszkody wykonane z różnych materiałów.

...

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