Λίστα πειραμάτων
Το μπαλόνι κολλάει στον τοίχο.
- Ένα κομμάτι σύρμα κάπως χοντρό, γύρω στα 30 εκατοστά μήκος
- Πλαστελίνη
- Λίγη κλωστή
- Ένα μικρό σφαιρίδιο από φελλό
Λύγισε το σύρμα σε σχήμα κεφαλαίου γάμα (Γ).
Κάν’ το να στέκεται όρθιο, φτιάχνοντας μια βάση με την πλαστελίνη.
Δέσε στην άκρη της κλωστής το σφαιρίδιο και κρέμασέ το στην επάνω άκρη του σύρματος, ώστε να αιωρείται ελεύθερο. Το ηλεκτρικό εκκρεμές είναι έτοιμο.
Τρίψε ένα πλαστικό στυλό σε μάλλινο ύφασμα.
Πλησίασέ το στο σφαιρίδιο.
Το στυλό έλκει το σφαιρίδιο.
Με την τριβή στο ύφασμα το στυλό ηλεκτρίστηκε (μερικά ηλεκτρόνια μεταφέρθηκαν απ’ το ένα σώμα στο άλλο). Επειδή λοιπόν είναι ηλεκτρισμένο, έλκει το φελλό.
Αυτή είναι η χρησιμότητα του ηλεκτρικού εκκρεμούς: Μας επιτρέπει να διαπιστώνουμε αν ένα σώμα είναι ηλεκτρισμένο ή όχι.
Ηλεκτρικό εκκρεμές
- Ένα μπαλόνι
- Ένα μάλλινο ύφασμα
Φούσκωσε το μπαλόνι και δέσε το στόμιό του. Τρίψ’ το πάνω στο μάλλινο ύφασμα (αν δεν υπάρχει το μάλλινο ύφασμα, μπορείς να τρι)μεις το μπαλόνι στον τοίχο) και κατόπιν ακούμπησέ το στον τοίχο.
Το μπαλόνι στέκεται κολλημένο στον τοίχο. Θα πέσει μετά από αρκετά λεπτά.
Με την τριβή το μπαλόνι ηλεκτρίζεται, γιατί παίρνει ηλεκτρόνια απ’ το ύφασμα. Επειδή είναι ηλεκτρισμένο, έλκεται με τον τοίχο. Μετά από κάποια ώρα το μπαλόνι “ξεηλεκτρίζεται”, γιατί χάνει (προς τον τοίχο ή γενικότερα προς το περιβάλλον του) τα παραπανίσια ηλεκτρόνια που είχε αποκτήσει.
Τα μπαλόνια που αντιπαθούνται
- Θα πρέπει να γνωρίζουμε ότι πολλά είδη μπαλονιών που κυκλοφορούν στο εμπόριο δεν φορτίζονται.
- Υπάρχει ο κίνδυνος να περιστραφούν τα μπαλόνια, με αποτέλεσμα οι φορτισμένες πλευρές τους να μην είναι απέναντι και έτσι να μην απωθουνται. Γι’ αυτό φροντίζουμε ώστε να φορτίσουμε όσο το δυνατό μεγαλύτερη επιφάνεια σε κάθε μπαλόνι.
- Δυο μπαλόνια
- Σελοτέιπ
- Δυο κομμάτια σπάγκου, περίπου ένα μέτρο το καθένα
Φούσκωσε τα μπαλόνια και δέσε το καθένα μ’ ένα κομμάτι σπάγκου. Στερέωσε τις άκρες των σπάγκων στο επάνω μέρος της κάσας μιας πόρτας, σε απόσταση περίπου 20 εκατοστών μεταξύ τους, έτσι που τα μπαλόνια να αιωρούνται ελεύθερα (να μην ακουμπάνε μεταξύ τους).
Τρίψε το ένα μπαλόνι στα μαλλιά σου μερικές φορές και άφησέ το απαλά στη θέση του: Θα δεις ότι το μπαλόνι αυτό θα έλκεται με το άλλο (1η εικόνα).
Τρίψε τώρα συγχρόνως και τα δυο μπαλόνια στα μαλλιά σου (ένα με το κάθε χέρι σου) και άφησέ τα απαλά στη θέση τους: Τα δυο μπαλόνια απωθούνται μεταξύ τους (2η εικόνα).
Όταν τρίβεις το ένα μπαλόνι στα μαλλιά σου, περνάνε ηλεκτρόνια απ’ τα μαλλιά στο μπαλόνι, οπότε αυτό αποκτά αρνητικό φορτίο. Τότε στην αριστερή μεριά του δεύτερου μπαλονιού πλειοψηφούν τα θετικά φορτία. Τα αρνητικά φορτία του ηλεκτρισμένου μπαλονιού απωθούν τα αρνητικά φορτία του άλλου μπαλονιού (που δεν είναι ηλεκτρισμένο, δηλαδή περιέχει ίδιο πλήθος αρνητικών και θετικών φορτίων) προς τα δεξιά όπως βλέπεις στην εικόνα. Έτσι, τα δυο μπαλόνια έλκονται.
Όταν τρίβεις και τα δυο μπαλόνια στα μαλλιά σου, αποκτούν και τα δυο αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. Έτσι, απωθούνται μεταξύ τους.
Καταιγίδα ζάχαρης
- Το φορτισμένο μπαλόνι από το προηγούμενο πείραμα
- Ένα πιάτο με λίγη ζάχαρη
- Ένα μάλλινο ύφασμα (σε περίπτωση που χρειαστεί να φορτίσεις εκ νέου το μπαλόνι)
Μπορείς να πλησιάσεις το φορτισμένο μπαλόνι πάνω από ένα πιάτο με λίγη ζάχαρη. Θα ακούσεις τη ζάχαρη να κτυπά πάνω στο μπαλόνι, καθώς έλκεται από αυτό, στη συνέχεια να φεύγει να έλκεται ξανά κτλ. μέχρι που στο τέλος να μένει πάνω στο μπαλόνι. Γιατί;
(απωθείται γιατί φορτίστηκε με όμοια ηλεκτρικά φορτία)
Το διψασμένο μπαλόνι
Πιστεύετε ότι τα μπαλόνια νιώθουν πείνα ή δίψα; Με αυτό το πείραμα θα δείξετε ότι ένα μπαλόνι πράγματι… προσπαθεί να ξεδιψάσει.
Προσοχή: Πολλά είδη μπαλονιών που κυκλοφορούν στο εμπόριο δεν φορτίζονται.
- Βρύση
- 1 φουσκωμένο μπαλόνι
Ανοίγουμε τη βρύση τόσο, ώστε να σχηματισθεί μια λεπτή φλέβα νερού.
Τρίβουμε ένα μπαλόνι σε μάλλινο ύφασμα.
Πλησιάζουμε το μπαλόνι στη φλέβα νερού, κοντά στο στόμιο της βρύσης.
Η φλέβα νερού καμπυλώνει πλησιάζοντας προς το μπαλόνι.
Όταν τρίβουμε το μπαλόνι, αυτό φορτίζεται αρνητικά. Όταν το πλησιάζουμε στη φλέβα νερού, το τρεχούμενο νερό ηλεκτρίζεται εξ’ απαγωγής: Κάποια αρνητικά ηλεκτρικά φορτία του νερού απωθούνται από το μπαλόνι και μετακινούνται μακριά από αυτό, εντός της φλέβας βέβαια. Έτσι, μένουν κοντά στο μπαλόνι μόνο τα θετικά φορτία του νερού, τα οποία έλκονται και κινούνται προ το μπαλόνι, παρασύροντας ολόκληρη τη φλέβα νερού.
Το αυτοκόλλητο μπαλόνι
- Πολλά είδη μπαλονιών που κυκλοφορούν στο εμπόριο δεν ηλεκτρίζονται.
- Πρέπει να γνωρίζουμε ότι η μπογιά του τοίχου επηρεάζει την επιτυχία του πειράματος.
- Θα ήταν προτιμότερο να ακουμπήσουμε το μπαλόνι πάνω από ένα σοβατεπί του τοίχου ή ένα μικρό περβάζι, καθώς οι δυνάμεις μεταξύ μπαλονιού και τοίχου δεν είναι συνήθως τόσο ισχυρές ώστε να συγκρατούν το μπαλόνι ακίνητο και να μη γλιστράει προς τα κάτω.
- Το πείραμα πετυχαίνει πιο εύκολα αν κολλήσουμε το μπαλόνι σε έναν καθρέπτη.
- Μάλλινο ύφασμα
- 1 μπαλόνι
Τρίβουμε το μπαλόνι στο μάλλινο ύφασμα και το ακουμπάμε στον τοίχο.
Το μπαλόνι κολλάει στον τοίχο. Μετά από λίγα λεπτά πέφτει.
Το μπαλόνι φορτίζεται αρνητικά από την τριβή και η επιφάνεια του τοίχου ηλεκτρίζεται θετικά εξ’ επαγωγής από το μπαλόνι. Ωστόσο, σταδιακά το μπαλόνι αποφορτίζεται μέσω του τοίχου, αλλά και λόγω της υγρασίας του αέρα. Έτσι, μετά από λίγη ώρα οι ελκτικές δυνάμεις με τον τοίχο εξασθενούν, δεν μπορούν να συγκρατήσουν το βάρος του μπαλονιού και αυτό πέφτει.
Δε μοιάζουν κι όμως συμπεθεριάζουν!
Πρόκειται για ένα ακόμη κρίσιμο πείραμα. Ο ένας λόγος είναι ότι έχουμε φορτίσει μόνο το ένα αντικείμενο, το μπαλόνι. Ο δεύτερος λόγος είναι ότι το κουτάκι και το μπαλόνι είναι φτιαγμένα από δύο εντελώς διαφορετικά μεταξύ τους υλικά, γεγονός που κάνει τους μαθητές να πιστεύουν, ότι δεν μπορεί να υπάρξει αλληλεπίδραση μεταξύ τους. Ωστόσο, ακόμη και αν καταφέρουν να προβλέψουν την αλληλεπίδραση, είναι ακόμη δυσκολότερο να προβλέψουν το είδος της, δηλαδή αν αυτή θα είναι ελκτική ή απωστική.
- Μάλλινο ύφασμα
- 1 μπαλόνι
- 1 άδειο μεταλλικό κουτάκι αναψυκτικού
- Φουσκώνουμε το μπαλόνι και το τρίβουμε στο μάλλινο ύφασμα.
- Πλησιάζουμε το μπαλόνι στο κουτάκι του αναψυκτικού που έχουμε πλαγιάσει πάνω σε ένα τραπέζι.
Το κουτάκι αναψυκτικού κυλάει προς το μπαλόνι.
Όταν τρίβουμε το μπαλόνι με μάλλινο ύφασμα, τότε αυτό φορτίζεται αρνητικά. Όταν το πλησιάζουμε στο κουτάκι, τότε η πλευρά του απέναντι από το μπαλόνι ηλεκτρίζεται θετικά εξ’ επαγωγής. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να έλκεται από το μπαλόνι. Επειδή μάλιστα το κουτάκι είναι καλός ηλεκτρικός αγωγός, καθώς περιστρέφεται τα θετικά φορτία του συνεχίζουν να μένουν απέναντι από το μπαλόνι με αποτέλεσμα τα δύο αντικείμενα να έλκονται συνεχώς. Το πείραμα δεν μπορεί να εκτελεστεί λοιπόν, αν αντί για μεταλλικό κουτάκι χρησιμοποιούσαμε ένα πλαστικό μπουκάλι.
Δεν πληρώνω, δεν πληρώνω!
- Θα πρέπει να γνωρίζουμε ότι πολλά είδη μπαλονιών που κυκλοφορούν στο εμπόριο δεν φορτίζονται.
- Όσο πιο πολύ έχουμε φορτίσει το μπαλόνι και όσο πιο γρήγορα κινούμε το μπαλόνι προς τη λάμπα, τόσο πιο πολύ φωτίζει η τελευταία.
- 1 μπαλόνι
- Μία λάμπα εξοικονόμησης ενέργειας
Μέσα σε ένα πολύ σκοτεινό δωμάτιο φουσκώνουμε το μπαλόνι και το τρίβουμε πάνω σε ένα μάλλινο ύφασμα. Το χτυπάμε απότομα σε μία λάμπα εξοικονόμησης ενέργειας που κρατάμε στο άλλο μας χέρι.
Η λάμπα φωτίζει αδύναμα κάθε φορά που έρχεται σε επαφή με το μπαλόνι.
Μία λάμπα εξοικονόμησης ενέργειας είναι γεμάτη από αέριο. Όταν μετακινούμε το μπαλόνι κοντά στη λάμπα, παράγεται ρεύμα μέσα στη λάμπα. Αυτό δίνει ενέργεια στο αέριο που μετατρέπεται σε φως, όταν το αέριο χτυπάει στον άσπρο φώσφορο με τον οποίο είναι επικαλυμμένη η λάμπα εσωτερικά.
Πόσο σταθερό είναι το χέρι σου;
- Ένα χοντρό σύρμα μήκους περίπου 1μ.
- Ένα δεύτερο κομμάτι λεπτό σύρμα μήκους περίπου 20 εκ.
- Δύο καλώδια
- Μία μπαταρία
- Μία λυχνιολαβή
- Ένα λαμπάκι
Φτιάξε ένα βρόχο με το χοντρό σύρμα και στερέωσέ το σε δύο τρύπες που θα φτιάξεις στα άκρα της ξύλινης βάσης. Κατόπιν πάρε το λεπτό κομμάτι σύρματος και φτιάξε στην άκρη του ένα μικρό βρόχο με ένα άνοιγμα στην άκρη του για να περνάει από μέσα του το χοντρό σύρμα.
Φτιάξε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα που θα αποτελείται από την μπαταρία, τα καλώδια, το λαμπάκι. το λεπτό και το χοντρό σύρμα. Πρόσεξε ο ένας πόλος της μπαταρίας να συνδέεται με την άκρη του λεπτού σύρματος και ο άλλος πόλος με την άκρη του χοντρού σύρματος.
Δοκίμασε να ακολουθήσεις το χοντρό σύρμα κρατώντας το λεπτό. Κάθε φορά που το λεπτό σύρμα ακουμπάει το χοντρό, το λαμπάκι ανάβει.
Σημειώσεις:
Κρίσιμο πείραμα:
Στη διάρκεια των τελευταίων 20 περίπου ετών έχει καταγραφεί ότι οι μαθητές έχουν διαμορφωμένες απόψεις για την ερμηνεία φαινομένων της καθημερινής ζωής πριν από τη διδασκαλία του αντίστοιχου θέματος. Έρευνες έχουν δείξει ότι πολλές από τις απόψεις αυτές των μαθητών διαφέρουν από την επιθυμητή γνώση και συνήθως διατηρούνται και μετά τη διδασκαλία του αντίστοιχου θέματος.
Από ερευνητές του χώρου της διδακτικής των Φυσικών Επιστημών υποστηρίζεται ότι είναι σημαντικό, πριν από τη διδασκαλία της νέας γνώσης, ο μαθητής να συνειδητοποιήσει την ανεπάρκεια της δικής του άποψης (όπου υπάρχει), να δυσαρεστηθεί με αυτή και μετά να διδαχτεί την καινούργια, η οποία να του παρουσιαστεί έτσι ώστε να είναι κατανοητή και εύλογη.
Επιπλέον προτείνεται η σύγκριση της αρχικής άποψης του μαθητή με ό,τι διδάχτηκε, ώστε ο μαθητής να δει ότι η επιστημονική άποψη είναι πιο παραγωγική (δηλ. μπορεί να ερμηνεύσει φαινόμενα που δεν μπορούσε να ερμηνεύσει ο μαθητής με την αρχική του άποψη). Πειράματα που έχουν σχεδιαστεί ειδικά για να προκαλέσουν τη δυσαρέσκεια του μαθητή με την αρχική του άποψη, ονομάζονται κρίσιμα πειράματα. Στο σχεδίασμά πειραμάτων παλιότερα λαμβανόταν υπόψη μόνο η επιστημονική γνώση. Τώρα σημαντικός παράγοντας για τη δημιουργία κρίσιμων πειραμάτων είναι και η γνώση του μαθητή. Για