Το Planet Physics προτείνει στα παιδιά μια σειρά από πειράματα για την καλοκαιρινή δημιουργική τους απασχόληση!

Ο κύκλος του Νερού

Έχεις αναρωτηθεί ποτέ από που έρχεται το νερό της βροχής; Τι φτιάχνει τα σύννεφα; Πώς η Φύση ανακυκλώνει το νερό που χρειάζεται ο πλανήτης; Η απάντηση βρίσκεται στον κύκλο του νερού! Καθώς η επιφάνεια της θάλασσας θερμαίνεται από τον ήλιο, ένα τμήμα του νερού εξατμίζεται και ανεβαίνει προς τον ουρανό με τη μορφή υδρατμών. Εκεί ψύχεται ξανά και συμπυκνώνεται σχηματίζοντας σύννεφα. Όταν τα σύννεφα συγκεντρώσουν μεγάλη ποσότητα υγροποιημένων υδρατμών βαραίνουν τόσο που δε μπορούν να συγκρατηθούν άλλο από τον αέρα και το νερό πέφτει ξανά στη Γη με τη μορφή βροχής, χιονιού ή χαλαζιού. Συγκεντρώνεται σε λίμνες, βουνά και ποτάμια, από όπου το παίρνουμε κι εμείς οι άνθρωποι, τα ζώα και τα φυτά. Ένα μέρος αυτού του νερού επιστρέφει στη θάλασσα, κλείνοντας τον κύκλο! Είσαι έτοιμος να κλείσεις τον κύκλο του νερού σε ένα μπολ; Ακολούθησε τις οδηγίες και δες τον κύκλο του νερού να ζωντανεύει μπροστά σου!

Τι θα χρειαστείς για το πείραμα:

• Βαθύ μπολ, ή φαρδύ ποτήρι
• Ζεστό νερό
• Μικρό ποτηράκι
• Παγάκια
• Μεμβράνη
• Χρώμα ζαχαροπλαστικής μπλε (προαιρετικά)

Διαδικασία: Τοποθετούμε το μπολ στο τραπέζι και το γεμίζουμε με ζεστό νερό. Στο κέντρο τοποθετούμε το ποτηράκι, φροντίζοντας να μην καλυφθεί από νερό. Εάν χρειαστεί, αφαιρούμε λίγο νερό από το μπολ. Το ζεστό νερό συμβολίζει τη θάλασσα που θερμαίνεται και το ποτηράκι τη στεριά. Εάν θέλουμε, προσθέτουμε λίγο χρώμα ζαχαροπλαστικής, ώστε το νερό να μοιάζει γαλάζιο όπως φαίνεται η θάλασσα. Στη συνέχεια, καλύπτουμε το μπολ με μεμβράνη, έτσι ώστε οι υδρατμοί που παράγονται από την εξάτμιση του νερού να παγιδεύονται και να μην φεύγουν στο περιβάλλον. Για να αναπαραστήσουμε καλύτερα τον ουρανό, που είναι κρύος, αλλά και για να επιταχύνουμε τη διαδικασία της υγροποίησης, τοποθετούμε πάνω στη μεμβράνη ένα παγάκι. Αφήνουμε την κατασκευή για περίπου 20′ και μετά αφαιρούμε προσεκτικά τη μεμβράνη και το παγάκι, ώστε να μη στάξει μέσα στο μπολ νερό. Βγάζουμε το ποτηράκι και παρατηρούμε το εσωτερικό του. Τι περιμένεις να βρεις μέσα στο μπολ; Πώς βρέθηκε εκεί; Τι χρώμα έχει; Παρατήρησε και σημείωσε τις απαντήσεις σου, είσαι ένας επιστήμονας!

Δείκτης διάθλασης

Το ποτήρι που εξαφανίζεται

Υλικά

• Μικρό γυάλινο ποτήρι
• Μεγάλο γυάλινο ποτήρι
• Γλυκερίνη

Διαδικασία: Κάνε τους φίλους σου να μείνουν με το στόμα ανοιχτό, εξαφανίζοντας μπροστά τους ένα μικρό ποτήρι! Ξεκίνα, τοποθετώντας το μικρό ποτήρι μέσα στο μεγάλο. Γέμισε το μεγάλο ποτήρι με γλυκερίνη, μέχρι πάνω. Γεμίζοντας σιγά – σιγά και το μικρό ποτήρι, θα παρατηρήσεις ότι το αυτό … εξαφανίζεται!

Εξήγηση:  Η ταχύτητα του φωτός εξαρτάται από το μέσο στο οποίο διαδίδεται. Είναι μέγιστη στο κενό και ίση με 300.000km/s και ελάχιστα μικρότερη στον αέρα. Όταν το φως περνάει από τον αέρα σε κάποιο άλλο μέσο, τότε επιβραδύνεται και προκαλείται μία αλλαγή της κατεύθυνσης διάδοσης του. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται διάθλαση και χαρακτηρίζεται από ένα δείκτη n, που ονομάζεται «δείκτης διάθλασης». Αν το φως διέρχεται από δύο μέσα με τον ίδιο δείκτη διάθλασης (στα οποία δηλαδή ταξιδεύει με την ίδια ταχύτητα), τότε συνεχίζει ευθεία το δρόμο του σαν να βρισκόταν στο ίδιο μέσο. Τυχαίνει λοιπόν το φως να ταξιδεύει με την ίδια ταχύτητα και στο γυαλί και στη γλυκερίνη!

Το φως που γέρνει

Υλικά

• Μπολ
• Άδειο πλαστικό μπουκάλι νερού
• Νερό
• Κατσαβίδι ή καρφίτσα (για να ανοίξεις τρύπα)
• Λέιζερ (όχι ισχυρό)

Διαδικασία: Ξεκίνα το πείραμα σου, ανοίγοντας μια τρυπούλα στο πλάι του μπουκαλιού, περίπου στη μέση. Τοποθέτησε το μπουκάλι μέσα στο μπολ και γέμισέ το με νερό. Θα παρατηρήσεις ότι το νερό θα αρχίσει να βγαίνει από την τρύπα, σχηματίζοντας ένα μικρό σιντριβάνι. Και τώρα, ρίξε με το λέιζερ φως πάνω στο μπουκάλι, φροντίζοντας η δέσμη του φωτός να ευθυγραμμίζεται με την τρύπα, από την αντίθετη όμως πλευρά, όπως στην εικόνα. Σύμφωνα με αυτά που γνωρίζουμε για το φως, αυτό θα πρέπει να κινείται ευθύγραμμα, κινούμενο σε ίσια γραμμή πάνω από το σιντριβανάκι! Συμβαίνει όμως αυτό; Τι κάνει το φως;

Εξήγηση: Το φως του laser, καθώς κινείται μέσα από το μπουκάλι, αντανακλάται στην επιφάνεια διαχωρισμού νερού / αέρα, δηλαδή στο σημείο που το νερό συναντά τον αέρα, εξαιτίας του διαφορετικού δείκτη διάθλασης και της μικρής γωνίας πρόσπτωσης, και «εγκλωβίζεται» μέσα στη στήλη του νερού. Με πολύ απλά λόγια, το φως ανακλάται διαρκώς σχηματίζοντας διαδοχικές γωνίες εντός του νερού, έτσι τελικά κινείται μέσα στο νερό, αντί να συνεχίσει ευθύγραμμα στον αέρα. Με παρόμοιο τρόπο δουλεύουν οι οπτικές ίνες και η διακοσμητική έκδοσή τους, οι θύσανοι οπτικών ινών που μεταφέρουν το φως από τη βάση τους στα άκρα.

Το κουτάκι που τσακίζεται

Το συγκεκριμένο πείραμα συστήνεται να γίνεται με επίβλεψη γονέα

Υλικά

• Κουτάκι αναψυκτικού άδειο
• Νερό κρύο
• Μπολ
• Νερό
• Γκαζάκι ή εστία κουζίνας
• Λαβίδα
• Προστατευτικά γυαλιά και γάντια (προαιρετικά)

Διαδικασία: Βάζω λίγο νερό μέσα στο κουτί αναψυκτικού, περίπου 20ml. Στη συνέχεια το τοποθετώ πάνω στο γκαζάκι (ή την εστία της κουζίνας) και το αφήνω να ζεσταθεί μέχρις ότου δω υδρατμούς να βγαίνουν από το στόμιο του και ακούσω το χαρακτηριστικό ήχο του βρασμού. Στο μεταξύ γεμίζω το μπολ με κρύο νερό. Όταν το νερό στο κουτάκι έχει ζεσταθεί αρκετά, το αφαιρώ με προσοχή από τη φωτιά, χρησιμοποιώντας μια λαβίδα και το τοποθετώ μέσα στο κρύο νερό, αναποδογυρίζοντάς το γρήγορα, έτσι ώστε το στόμιο να βυθιστεί μέσα στο νερό! Μην τρομάξει!!! Τι συνέβη στο κουτάκι; Πώς έγινε αυτό;

Εξήγηση: Το κουτάκι περιέχει αέρα. Καθώς το ζεσταίνουμε στο γκαζάκι, το νερό αρχίζει και βράζει, δημιουργώντας υδρατμούς, οι οποίοι διώχνουν τον ατμοσφαιρικό αέρα έξω από το κουτάκι. Όταν όμως, βυθίζουμε το κουτάκι στο κρύο νερό με το στόμιο προς τα κάτω, δε μπορεί να μπει φρέσκος αέρας μέσα , ενώ παράλληλα οι υδρατμοί υγροποιούνται, με αποτέλεσμα οι σταγόνες που σχηματίζονται να μην καταλαμβάνουν τον ίδιο όγκο με πριν.  Επομένως, στο εσωτερικό του κουτιού του αναψυκτικού, η πίεση είναι μικρότερη από την ατμοσφαιρική, άρα το κουτάκι δέχεται υψηλότερη πίεση εξωτερικά από ότι εσωτερικά οπότε τα τοιχώματά του καταρρέουν!

Η Πυξίδα

Φτιάξε τη δικιά σου πυξίδα, εύκολα και γρήγορα και βρες το βορρά με τη βοήθεια μιας βελόνας!

Για το πείραμα θα χρειαστείς:

• Νερό
• Μια βελόνα
• Μαγνήτη
• Ρηχό πιάτο ή μπολ
• Ένα μικρό κομμάτι φελιζόλ

Διαδικασία: Για να φτιάξεις την πυξίδα θα χρειαστεί να μαγνητιστεί η βελόνα, για αυτό πριν ξεκινήσεις την προετοιμασία του πειράματος, τοποθέτησε τη βελόνα πάνω στο μαγνήτη. Τοποθέτησε το πιάτο σε μια επίπεδη επιφάνεια και γέμισέ το με νερό. Στο κέντρο του πιάτου ισορρόπησε προσεκτικά το κομμάτι από φελιζόλ, έτσι ώστε να επιπλέει στο κέντρο του πιάτου. Τρίψε καλά και από όλες τις μεριές τη μύτη της βελόνας πάνω στο μαγνήτη και μετά τοποθέτησέ τη πάνω στο φελιζόλ, ή κάρφωσέ σε αυτό, φροντίζοντας να μην έρθει σε επαφή με το νερό. Τι παρατηρείς; τι πιστεύεις ότι δείχνει η βελόνα; Στρίψε τη βελόνα προς άλλη κατεύθυνση. Ξαναγύρισε στη θέση της; Επανάλαβε το πείραμα και άσε τη βελόνα να ισορροπήσει στο κέντρο του μπολ και παρατήρησε ότι κινείται προς μια κατεύθυνση. Ποια είναι αυτή; Και γιατί πιστεύεις ότι συμβαίνει το φαινόμενο αυτό;

Εξήγηση: Τοποθετώντας τη βελόνα πάνω στο μαγνήτη, τη μετατρέπουμε κι αυτή σε ένα μικρό μαγνήτη. Η Γη διαθέτει στον πυρήνα της και σιδηρομαγνητικά υλικά. Γι’ αυτό το λόγο παρουσιάζει μαγνητικό πεδίο, που προσομοιάζει με αυτό ενός ραβδόμορφου μαγνήτη. Ο βόρειος μαγνητικό πόλος είναι κοντά στον νότιο γεωγραφικό και αντίστροφα. Στο πείραμά μας χρησιμοποιούμε ένα κομμάτι φελιζόλ που επιπλέει σε ένα πιάτο με νερό. Ακουμπώντας πάνω τη βελόνα βλέπουμε το φελιζόλ να περιστρέφεται και μέσα σε ένα λεπτό να ισορροπεί σε συγκεκριμένη κατεύθυνση. Η συγκεκριμένη κατεύθυνση συμπίπτει με αυτή την πυξίδας. Δηλαδή το σύστημα φελιζόλ-βελόνα αποτελούν πλέον μία πυξίδα που προσανατολίζεται λόγω του μαγνητικού πεδίου της Γης.

Μαγνητική αιώρηση

Το μολύβι που πετάει

Υλικά

• Μολύβι ή στυλό
• Χαρτόνι χοντρό
• Ψαλίδι
• Ταινία διπλής όψης
• Κόλλα
• Χάρακας
• 2 μαγνήτες κυλινδρικού σχήματος με τρύπα στη μέση και 4 απλούς κυλινδρικούς 

Διαδικασία: Χρησιμοποιώντας το χαρτόνι, φτιάχνω τη βάση της κατασκευής, κόβοντας ένα κομμάτι τετράγωνο, περίπου 20*15 εκατοστά. Κόβω άλλο ένα κομματάκι χαρτόνι μεγέθους 5*3 το οποίο στερεώνω με κόλλα στο ένα άκρο του χαρτονιού, όπως φαίνεται στην εικόνα. Χρησιμοποιώντας την ταινία διπλής όψης κολλάω τους 4 μαγνήτες στο χαρτόνι, φροντίζοντας οι δυο θετικοί και οι δυο αρνητικοί να βρίσκονται από την ίδια πλευρά μεταξύ τους ώστε να απωθούνται. Στη συνέχεια, στερεώνω τους 2 μικρότερους μαγνήτες στο μολύβι ή το στυλό, αφήνοντας μια μικρή απόσταση μεταξύ τους. Βάζω τη μύτη του μολυβιού στο χαρτονάκι και παρατηρώ. Το μολύβι αιωρείται! Εάν δεν το πετύχεις με την πρώτη, μην απογοητευτείς. Ξαναδοκίμασε μετακινώντας τους μαγνήτες πάνω στο μολύβι μέχρις ότου ισορροπήσει.

Εξήγηση: Οι μαγνήτες του μολυβιού έχουν τον ίδιο πόλο με τους μαγνήτες που είναι τοποθετημένοι στο χαρτόνι. Όταν πλησιάζουν λοιπόν μεταξύ τους, εμφανίζεται μια δύναμη που προσπαθεί να τους απομακρύνει κι επειδή η δύναμη αυτή είναι μεγαλύτερη από το βάρος του μολυβιού (και των μαγνητών που βρίσκονται επάνω του) το σύστημα αιωρείται!