Próbál d ki, cs
ináld m agad!
KÍSÉRLETEZZ VELÜNK! Segédanyag a gyakorlati fizikaoktatás támogatására
Nézz utána! Fejtsd meg! Járj a végére!
A Budapesti Elektromos Művek Nyrt. (ELMŰ) Magyarország legnagyobb áramszolgáltató vállalata, Budapesten és Pest megyében, mintegy 4.050 km2 szolgáltatási területen, több mint 1.300.000 ügyfele számára biztosítja a mindennapok nélkülözhetetlen energiáját, 1.800 munkatársa segítségével. Az ELMŰ társvállalata az Észak-magyarországi Áramszolgáltató Nyrt. (ÉMÁSZ) hazánk meghatározó áramszolgáltatójaként Nógrád, Heves és Borsod-Abaúj-Zemplén megyében, valamint Jász-Nagykun-Szolnok megye északi részén működik. Több mint 700.000 ügyfelének áramellátásáért közel 1.100 munkatársa dolgozik folyamatosan, Észak-Magyarország mintegy 15.492 km2 -es földrajzi területén, 718 települést ellátva mottója és hitvallása szerint „emberarcú” energiával. Társaságaink tevékenységében különösen nagy hangsúlyt kap az ügyfeleinkkel való kapcsolat erősítése, e kapcsolat minőségének javítása. Ennek érdekében folyamatosan tökéletesítjük fogyasztóink kiszolgálását, fejlesztjük ügyfélszolgálati és számlázási tevékenységünket, valamint értékesítési és marketing akciókkal, rendezvényekkel is igyekszünk megköszönni ügyfeleink hűségét és lojalitását. Céljainknak elkötelezetten, 2006 szeptemberében nyitottuk meg általános iskolai programunk, az Energia Suli első tanévét, a rákövetkező évben pedig elindítottuk a nap 24 órájában elérhető internetes ügyfélszolgálatunkat, amely 23 ügytípus vonatkozásában teszi lehetővé ügyfeleink számára az azonnali, online ügyintézést. A 2007-ben elindított Energiapersely Programunk megújult formában, interaktív energiatakarékossági tanácsokkal, tip pekkel, ötletekkel, valamint online tanácsadó szolgáltatással és energiatakarékossági fórummal várja ügyfeleinket a www.energiapersely.hu oldalakon.
ENERGIA SULI
KEDVES OLVASÓNK!
TARTALOM
Nagy örömünkre szolgált, hogy a Fizibusz programban való részvételünk mellett az ELMÛ-ÉMÁSZ-MÁSZ cégcsoport lehetôséget adott ennek a kis füzetecskének a megírására.
6
Szívószál duda
9
A világ legolcsóbb hangszere
Sokat gondolkoztunk, hogy mely kísérleteket tegyük bele, hiszen annyi érdekes jelenség közül választhatunk, de a kiadvány terjedelme limitált.
12 Kolumbusz tojása 15 Pucoljunk tojást!
A kísérletek kijelölésében végül három szempont vezetett bennünket: 17 Szúrd át a lufit! Az elsô és legfontosabb az volt, hogy a kísérletek egyszerûen elvégezhetôek, látványosak és eredményüket tekintve meglepôek legyenek.
19 A „kemény” víz
Második szempontunk az volt, hogy különösebb elôkészületeket ne igényeljenek, illetve ha egy kicsit mégis, akkor a kellékek beszerzése nagyon egyszerû és olcsó legyen.
21 Ismerjük meg mikrohullámú sütônket!
A harmadik szempontunk pedig az volt, hogy a kísérleteket mi magunk is szeressük, akárhányszor is végeztük már el ôket, akár a Fizibusz program keretében is.
24 CD sütés
És ezeket a kísérleteket mi nagyon szeretjük….
27 Csokoládé szökôkút
Jó olvasást, jó kísérletezést, sok örömöt és vidám perceket kívánnak a kiadvány készítôi:
29 Forraljunk vizet, hűtéssel!
23 Készítsünk szivárványt!
26 Táncoló fémdoboz
31 Emlékezô pohár Härtlein Károly mérnök, fizikatanár Tóth Pál matematika és fizikatanár Molnár Krisztina egyetemi hallgató, illusztrátor
33 Fogadjunk! 35 Tréfáljuk meg a gravitációt! 37 A legdrágább kísérletünk
4
5
ENERGIA SULI
SZÍVÓSZÁL DUDA Nézz az ég felé, és gondolj a muzsikusra!
Kísérlet a Bernoulli törvény igazolására
Mi történt?
Mitôl szólal meg a klarinét?
Gondoltatok-e már arra, hogy vajon mi a közös egy repülôgépben és egy klarinétban? Ugye, hogy nem?! Pedig nagyon sok közük van egymáshoz… Mindkét eszköz mûködését – bármilyen furcsán is hangzik ez elsô olvasatra – ugyanazzal a fizikai törvénnyel lehet megmagyarázni. A repülôgépet ugyanaz a jelenség „tartja fent” a levegôben, mint amelyik a klarinétot (és általában a többi nádsípos hangszert) megszólaltatja, s amit a fizika órákon Bernoulli törvényként idézgetnek.
Kellékek: • tölcsér • ping-pong labda
A fújás hatására a levegô a ping-pong labda felett és mellett felgyorsul, és ezeken a helyeken a nyomás lecsökkent. Ezért a labda az esetleges, elôzetes várakozással szemben nem zuhan le, hanem épp ellenkezôleg, a labda alatt levô nagyobb nyomásból származó erô hatására fent marad, és neki-nekikoccan a tölcsérfalának.
A fúvókához egy nádlemezke van szorítva. Amikor belefújunk a nádsípba, a levegô a fúvóka és a lemez között nagy sebességgel áramlik, ezért ott lecsökken a nyomás és a nádlap rácsap a fúvókára. Amikor a lemez rásimul a fúvókára, a levegô felette fog gyorsan áramlani, és felemeli. Ekkor viszont a levegô ismét a nád és a fúvóka között áramlik gyorsan, így ott csökken le ismét a nyomás és a lemez megint rácsapódik a fúvókára és ez így megy tovább…
Mitôl is marad fenn a repülô? A gépek szárnya úgy van kiképezve, hogy felette a levegô gyorsabban áramlik, mint alatta. A Bernoulli törvény idevonatkozó része szerint ahol a levegô gyorsabban áramlik, ott a nyomás – nem…nem nagyobb, hanem épp ellenkezôleg – kisebb! Ahol viszont lassabban áramlik, ott a nyomás nagyobb. Ennek megfelelôen a szárny alatt (ahol a levegô lassabban áramlik) a nyomás nagyobb, a szárny felett (ahol a levegô gyorsabban áramlik) a nyomás kisebb. A nyomáskülönbségbôl származó emelôerô az, ami akár az óriásgépek hatalmas súlyát is képes a levegôbe emelni és ott tartani.
6
Fogjátok meg a tölcsért, fordítsátok a szájával lefelé! Helyezzétek bele alulról a ping-pong labdát, és nyomjátok a tölcsérbe úgy, hogy a labda a tölcsér falának támaszkodva résmentesen zárjon (ennél meglepôbb, ha nem zár a labda akkor is felemelkedik, de el kell találni, hogy milyen messzirôl tudja a tölcsér és a kísérletezô felemelni). Ezt követôen fújjatok jó erôsen bele a tölcsérbe és ezzel egyidôben a ping-pong labdát engedjétek el! Nem fog leesni, hanem ott táncol, zörög a tölcsérben, mindaddig, míg a légáramlat kellôen gyors….
Ennek a csapkodásnak az eredményeként lengésbe jön a fúvós hangszerben a levegôoszlop, kialakul egy speciális hullám, az úgynevezett állóhullám, és ezt a hullámot halljuk mi hangként… Kellékek: • s zívószál (nem túl kemény, de nem is túl vastag anyagból) •e gy lapos- vagy egy kombinált fogó •e gy olló
7
ENERGIA SULI
A VILÁG LEGOLCSÓBB HANGSZERE
SZÍVÓSZÁL DUDA Fogjátok meg a szívószál végét a fogóval és nyújtsátok meg, ügyelve arra, hogy lassan csináljátok. Nem rántani, hanem húzni kell a szívószálat… Nem túl nehéz, de azért kell hozzá egy kis erô… Ha nem megy, kérjetek meg egy felnôttet!
Ilyenkor a két lapocska általában még össze van ragadva, ezért nyomjátok meg a szívószálat oldalról, hogy azok szétpattanjanak! Fújjatok bele a sípba! Ha nem sikerül elsôre megszólaltatni, ne adjátok fel! Elôbb-utóbb menni fog!
Miután a szívószál megnyúlt és elvékonyodott, vágjátok le ezt a puhább részt úgy, hogy nagyjából egy milliméter maradjon belôle! Ezt követôen vágjátok le a sarkokat!
Ugye milyen szépen szól?
…kezdôknek és haladóknak… Az elôzô oldalon megtanulhattátok, hogyan kell "nádsípot” készíteni szívószálból. Amennyiben már jól kidudáltátok magatokat vele, mutatunk még néhány érdekességet! Elôször is hangolni fogjuk a dudát! Mitôl függ a dudánk hangmagassága? Leginkább a hang hullámhosszától, azaz esetünkben alapvetôen a levegôoszlop (a csô) hosszától függ, bár a fújás technikájával is lehet kismértékben befolyásolni a hangmagasságot. A templomi orgona sípjai is különbözô hosszúságúak, de a húros hangszerek esetén is megfigyelhetô, hogy egy hegedûnek – melynek a hangja viszonylag magas – a húrjai lényegesen rövidebbek, mint egy nagybôgôé, melynek a hangja sokkal mélyebb. Mielôtt vagdosni kezdenénk a dudánkat, nézzünk egy egyszerû kísérletet a fentiek igazolására!
Töltsetek egy kis vizet az üvegbe, majd fújjatok el az üveg szája felett! Ha ügyesen fújtok el felette, kissé levegôs, de szépen zengô hangot hallotok, hasonlót a pánsíp hangjához. Ezt követôen öntsetek még egy kis vizet az üvegbe és fújjatok el felette megint! A hang magasabb lett, hiszen a rezonáló levegôoszlop magassága a vízszint növekedésével csökkent, így rövidebb hullámok tudtak kialakulni.
Kellékek: •e gy üdítôs (vagy boros) üveg •e gy kancsó víz
8
9
ENERGIA SULI
A VILÁG LEGOLCSÓBB HANGSZERE Hangoljuk most a dudánkat! Kellékek: • elôre elkészített szívószál duda • olló Vegyétek a szátokba a dudát, egyik kezetekkel fogjátok és szólaltassátok meg! A másik kezetekben levô ollóval kezdjetek fújás közben vagdosni a szívószál végébôl! A hang egyre magasabb lesz, ahogy a csô rövidül! Ha ügyes vagy, akár egy korrekt diatonikus skálát (dó-rémi-fá-szó-lá-ti-dó) is le tudsz játszani. Vegyétek észre, hogy az üdítôs üveg és a szívószál duda hangolásában mi a közös! Ha figyelmesek vagytok, akkor láthatjátok, hogy mennyire hasonló az üdítôs üveg és a szívószál duda hangolása. Ha két vagy három szívószálat összetoldasz, akkor nagyon mókás hajókürtre hasonló hangot fogsz hallani! (A szívószál egyik végét egy szépen faragott ceruzával egyszerûen ki lehet tágítani, így azok könnyedén egymásba tolhatóak.)
10
Készítsünk valódi hangszert! Kezdôknek... A fúvós hangszeren a lyukak azt a célt szolgálják, hogy azok bezárásával illetve kinyitásával befolyásolhatjuk a hullám hosszát és ezzel a hangmagasságot. Hogyan vágjunk lyukat a szívószálba? (Lásd a képet) Hová vágjuk a lyukakat? Vannak hangközök, amelyeket mi egyforma különbségnek hallunk. (Például a dó és ré között is egy egész hangköz van, és a ré és mi között is egy egész hangköz van.) A hullámhosszok aránya (a csô vége és a lyukak közötti távolságok aránya) mégsem ugyanannyi. A ré és mi közötti távolság kisebb, mint a dó és ré közötti, és akkor még nem is beszéltünk arról, amikor a hangköz nem egész, hanem fél. (Például a mi és fá vagy a ti és a dó között.) Ezek után ez egy elég reménytelen vállalkozásnak tûnik... Azonban mégsem az... csak próbálkozni kell…
A kísérlet menete: Elôször az elsô lyukat vágjátok és ha tiszta, jöhet a következô és így tovább… Kisebb eltérést pedig a fújás technikájával könnyedén lehet korrigálni! A képen látható dudával dó, ré, mi, fá, szó hangokból álló dallamokat lehet játszani. (Például a „Láttál-e már valaha csipkebokor rózsát” kezdetû népdalt, de az Örömóda eleje is – egy nagyon pici módosítással – eljátszható vele.) Haladóknak…
Mérjétek hozzá a már elkészített szívószál dudát a tölcsér csövéhez! Nagyjából a tölcsér csövének megfelelô hosszúságúra vágjátok le! Csúsztassátok be a szívószálat a tölcsér csövébe! Amikor teljesen betoljátok, a hang magas lesz. Amikor majdnem teljesen kihúzzátok, a hang mély lesz. A két hangmagasság között körülbelül egy oktáv van. Ha a tölcsért a dudán ki-be toljátok, a hangmagasság fokozatmentesen változtatható lesz, és bármilyen dallamot - ami kb. egy oktávba belefér - le tudtok vele játszani!
Ha az elôbbi hangszer kezdôknek volt való, mi lehet a haladóké??? Ennek elkészítése jóval egyszerûbb, a megszólaltatása és a játék viszont jobb zenei hallást igényel. Kellékek: •e gy elôre elkészített szívószál duda, •e gy tölcsér (a csöve lehetôleg csak egy egészen kicsivel legyen vastagabb, mint a szívószál)
11
ENERGIA SULI
KOLUMBUSZ TOJÁSA Bizonyára sokan ismeritek azt a Kolumbusz (és nem Kolombusz!) Kristóffal kapcsolatos legendát, ami a magyar nyelvben "Kolumbusz tojásaként” ragadt meg, és a nehéznek tûnô, ám valójában egyszerûen megoldható problémákkal kapcsolatos példabeszéd. A feladat szerint egy tojást kellett a csúcsán megállítani. A tojás – bár szép szimmetrikus alakzat – mindig felborult, hiszen a csúcsára helyezve labilis állapotban van. Ez utóbbi azt jelenti, hogyha egy kicsit is kitér az egyensúlyi helyzetébôl, (márpedig kitér…), már nem is tér vissza oda, hanem felborul. A legenda (de csak a legenda szerint, mert valójában meg nem történt eseményen alapul) Kolumbusz Kristóf a tojást az asztalhoz odaütötte és ezen a lapos részen a tojás persze megállt. Sokaknak tetszik ez a történet, és gondolják azt, hogy milyen ötletes és egyszerû is ez a megoldás. Hát… mi nem tartozunk közéjük! Szerintünk ez nem egy szellemes megoldás, sôt mi több: ennek a megol-
12
dásnak semmi köze az eredeti problémához, hiszen azzal, hogy a tojást az asztalhoz ütjük, megváltoztatjuk a kiindulási feltételeket, és egy teljesen másik problémát oldunk meg. Mutatunk most ezért három olyan módszert is, ami talán ötletesebb, és amelyek közül kettôben még csak segédeszközt sem használunk!!! Elsô kísérlet Kellékek: •e gy szép formájú, lehetôleg nagyobb méretû fôtt tojás • s ó vagy apró szemû kristálycukor • s zívószál Kérjétek meg a barátotokat, családtagotokat, hogy próbálja a tojást a „csúcsán” megállítani! Nem fog neki sikerülni. Ezt követôen kérjétek meg, hogy fordítson hátat!
Ezután egy csipetnyit tegyetek a sóból vagy kristálycukorból az asztalra. (A jobb trükk érdekében mind a sónak vagy cukornak, mind az asztalnak és a tojásnak is száraznak kell lennie!) Kicsit mozgassátok a tojást a kupacon. Nagy valószínûséggel lesz majd néhány szemecske, amik a tojást kitámasztják, és így az nem fog eldôlni! (Ha nem megy elsôre, próbálkozzatok még! Elôbb-utóbb sikerülni fog!) Miután a tojás megállt, annak érdekében, hogy látványos legyen a trükk és ne tudják, mitôl áll olyan szépen a tojás látszólag egymagában, a szívószállal körbe-körbe óvatosan fújjátok el a felesleges kristályszemcséket! Így a külsô szemlélô nem fog semmit észlelni abból, hogy valójában a tojás nem önmagától áll, és a varázserôtök nem mágikus képességen, hanem egy kis fizikatudáson és az ebbôl származó trükkön alapul.
Második kísérlet Kellék: •e gy szép formájú, lehetôleg nagyobb méretû fôtt tojás Látszólag ide nem illô dologgal kezdjük… Gondolkodtatok már azon, hogy vajon miért van az, hogy a biciklivel viszonylag egyszerû egyensúlyozni, amikor halad, és nagyon nehéz akkor, mikor a kerékpár áll vagy épp hogy gurul? Eláruljuk… már megint a fizika és annak törvényei… A forgó testeknek megvan az a tulajdonságuk, hogy a forgástengelyük nehezen mozdítható el…
13
ENERGIA SULI
KOLUMBUSZ TOJÁSA Ez a tulajdonság függ a forgó test geometriai méreteitôl, a tömegétôl (sôt annak eloszlásától) és a forgás sebességétôl is. Amikor tehát kerékpároztok, és viszonylag gyorsan mentek, a kerék gyorsabban forog és a gravitáció „felborító” hatását jól hatástalanítja a forgásból származó stabilitás. Nekünk csak kevéssé kell korrigálni, akár a kormánnyal, akár a testünkkel. Már biztosan ki is találtátok mi lesz a Kolumbusz tojása feladat megoldása… Igen… Fogjátok a kezetekbe a tojást a képen látható módon és pörgessétek meg! Mit tapasztaltok? A tojás szépen pörög a tetején és „esze ágában” sincs felborulni!
PUCOLJUNK TOJÁST! Haladóknak:
..és lepjük meg a családot!
Ez azonban igényel némi elôkészületet!
Mielôtt belevágunk, elárulom, hogy e sorok írójának ez a kedvenc kísérlete… talán, mert nagyon olcsó, bárki meg tudja csinálni és meglepô, látványos eredmén�nyel zárul… Megint meg fogjuk pörgetni a tojást, de másképpen… az oldalán! Fogjátok a tojást két kezetek közé, a képen látható módon! Azért kell így megfogni, mert gyorsabb fordulatra lesz szükség, és azt így tudjuk a legegyszerûbben biztosítani! Pörgessétek meg a tojást!
Ha nem bánjátok, akkor maradunk még a konyhában… Már eddig is elvégeztünk három-négy kísérletet fôtt tojással, de még mindig van olyan érdekes kísérletünk, amihez fel tudjuk használni azt… Bizonyára ti is jártatok már úgy, hogy tojást kellett pucolnotok… Sajnos ez nem mindig egyszerû… Sokszor nehezen jön le a héja, és azzal együtt egy csomó finomság is a szemetesbe megy. Mutatunk egy majdnem biztos, de legalábbis biztosan vicces módszert arra, hogy hogyan lehet egy fôtt tojást megpucolni, amúgy „fizikus” módra…
Fôzzétek meg a tojást hagyományos módon, azaz forrástól számítva kb. 15 percig. Amennyiben nem akarjátok (és ne akarjátok), hogy a tojás fôzés közben megrepedjen, jó elôre vegyétek ki a hûtôszekrénybôl, hogy átvehesse a szoba hômérsékletét, és ne jéghidegen kerüljön a vízbe. Amikor a tojás készen van, öntsétek le róla a forró vizet! Vigyázzatok, nehogy magatokra vagy másra fröccsenjen, inkább kérjetek meg egy felnôttet!
Mi történt? A tojás egy idô után szépen és magától felemelkedik, és a „csúcsán” pörög tovább!!!! Ehhez szükséges az említett és a forgó testekre vonatkozó törvény által is leírt, stabilizáló erôhatás, valamint szükség van egyrészt a súrlódásra is, mely az eredeti tengelyébôl eltéríti a tojást, másrészt szükség van arra is, hogy a tojás a hosszabbik (és egyben szimmetria) tengelye körül akarjon forogni. Eredményes próbálkozást!
14
15
ENERGIA SULI
PUCOLJUNK TOJÁST! Miután a forró vizet leöntöttétek a tojásról, öntsétek tele az edényt hideg vízzel, és hagyjátok benne a tojást kihûlni. (Az edényben nem árt néha cserélni a vizet, mert – fôleg az elején – hamar felmelegedhet.) Miután a tojás kihûlt, vegyétek ki a vízbôl! Kocogtassátok oda mindkét végét az asztalhoz, majd az oldalát is, körbe-körbe. Ezt követôen csináljatok egy kis lyukat az egyik végén is, meg a másik végén is! Ügyeljetek arra, hogy az a vékony hártya is kiszakadjon, ami minden tojásban van a fehérje és a meszes héj között!
16
SZÚRD ÁT A LUFIT! Ezt követôen fogjátok meg a tojást, emeljétek a szátokhoz, tapasszátok rá az ajkaitokat az egyik lyukra és erôsen fújjatok bele. Ha jól csináltátok és a tojás is „jól” fôtt meg, a héj egyben „lerobban” és a tojás egyben elôbukkan. Sôt, ha nem vigyáztok, még el is repülhet! A magyarázat: a meszes héj és a fehérje között lévô hártya az említett fôzési mód esetén jó eséllyel elválik a fehérjétôl. Így, ha a hártya alá befújsz, a túlnyomás lerobbantja a tojás héját!
Próbáltál már egy felfújt lufit egy hurkapálcikával átszúrni? Ha igen, akkor is nyilván csak azért, hogy a lufi kidurranjon, és megijeszd a környezetedben levôket! A következôkben megmutatjuk, hogyan lehet egy felfújt lufit egy kihegyezett hurkapálcával átszúrni anélkül, hogy az kidurranjon, és ezzel elkápráztatni a családod tagjait vagy a barátaidat! Miért durran ki a lufi? Hogyan lehet egy kihegyezett hurkapálcával úgy átszúrni egy lufit, hogy az ne durranjon ki?
Az elsô kérdésre egyszerû a válasz. (Meg a másodikra is… de azt késôbb! :) A lufi fala vékony, rugalmas anyagból készül. A fújás során (ha csak túl nem fújjuk) azért marad egyben, mert anyaga rugalmasan deformálódik. Vastagsága csökken, felülete megnövekszik, így lesz a lufi egyre nagyobb. Amikor megszúrjuk a gumit, akkor az általunk „készített lyuk” alakja szabálytalan lesz, és biztosan lesz legalább egy „éles sarka”. Ez éppen elég ahhoz, hogy ez a „hiba” hirtelen továbbterjedjen. Az anyag felfeslik, és a lufi kidurran.
17
ENERGIA SULI
SZÚRD ÁT A LUFIT! A kérdés az, hogy át lehet-e szúrni anélkül a lufit, hogy az közben ki ne durranjon? A válasz: igen. Ugyan némi ügyesség is kell hozzá és egy erre alkalmas lufi is, de majdnem mindegyik lufival elvégezhetô a „mutatvány”. Amennyiben a lufi kidurranását az okozza, hogy a vékony rétegben a szúráskor szabálytalan lyukat szúrunk, akkor nézzük meg, hogyan lehet szabályos lyukat szúrni! Általános tapasztalat, hogy minél vastagabb a lufi fala, annál könnyebb olyan lyukat szúrni, ami nem feslik tovább (a kicsit felfújt lufi nem durran ki). Van ilyen hely minden lufin. A lufik gyártása során átellenben a felfújás helyével mindig marad egy vastagabb rész! Ha felemeltek egy felfújt lufit és fény felé tartjátok, látni fogjátok, hogy ezen a helyen, a tetején sötétebb, azaz kevésbé jön át rajta a fény. Itt tehát vastagabb. Ezt a vastagabb, sötétebb részt kell a hurkapálcával átszúrni és nyugodtan befelé tolni. Ha kellôen nagy és sötét a folt, majdnem bizonyos, hogy a lufi nem fog kidurranni.
18
A „KEMÉNY” VÍZ Na jó. De hol toljuk ki a hurkapálcát a lufiból…?
avagy a csuklótörés...
A kísérlet menete:
Tudunk erre is helyet…sôt…talán már ti is… Ott, ahol a lufi anyaga a fénynek fordítva szintén sötétebb… Ez pedig a szájához egészen közel levô és kevésbé feszülô részeken van. Szúrjátok oda a lufiban levô hurkapálca hegyét, és az anélkül fog elôbújni, hogy a lufi kidurranna!
Tudtátok-e, hogy a mûugrók egyik leggyakoribb sportsérülése a csuklótörés? Nem? Pedig az… De miért? Hiszen a víz olyan lágy és selymesen simogató… Tegyük hozzá az utóbbi mondathoz azt, hogy általában…, de nem mindig. Amennyiben nagy sebességgel és/vagy nagy felületen csapódunk a vízbe, a felülete nagyot (sôt nagyon nagyot is) tud ütni… Ki ne járt volna már úgy, hogy a strandon elvétette a fejest és hasas lett belôle… Ugye milyen kellemetlen volt? Mindjárt megmagyarázzuk, de elôbb egy kísérlet!
Töltsétek színültig a poharat vízzel! (Nem baj, ha elôbb tesztek egy tálcát is alá!) Óvatosan helyezzétek az alumínium pénzt a víz felszínére! A vízre nehéz csak kézzel felhelyezni egy tárgyat, legyen az gémkapocs, vagy esetleg alumínium pénzérme, anélkül, hogy az el ne süllyedne. Segédeszközként használhattok egy villát. Tegyétek rá az érmét, majd óvatosan merítsétek a víz alá. Ha ügyesek voltatok, a pénz nem süllyed el, hanem úszik a víz felszínén, holott a sûrûsége több mint hétszerese a víz sûrûségének, így „elvileg” le kellene süllyednie! Mégsem teszi! A magyarázat a víz részecskéi közötti vonzóerôben rejlik. A víz (és általában a folyadék) részecskéi közül azok, amik a folyadék belsejében vannak, minden irányból körbe vannak véve más részecskékkel , míg a felszínen lévôk csak oldalról és alulról, de felülrôl nem. Nos, a pénzérme is ezért úszik, és a mûugrók csuklója is azért törhet el, mert a víz felszíne „keményebb”.
Amire szükségünk lesz: •e gy pohár víz •e gy doboz, fémbôl készült gémkapocs • a lumínium pénz
19
ENERGIA SULI
ISMERJÜK MEG A MIKROHULLÁMÚ SÜTÔNKET!
A „KEMÉNY” VÍZ
20
2. számú kísérlet:
És egy kis érdekesség:
A színültig töltött pohárba vajon hány gémkapcsot lehet beletenni anélkül, hogy a víz kicsordulna? Kettôt? Ötöt? Tizet? Próbáljuk ki! Tegyétek a vízbe a gémkapcsokat, egyiket a másik után! Meddig sikerült eljutnotok? Ha ügyesek vagytok, akár az egész doboz gémkapcsot bele tudjátok tenni a pohárba, anélkül, hogy a víz kicsordulna! Most nézzétek meg a pohárban levô víz felszínét oldalról! Mit láttok? A víz felszíne „púpos”, de mégsem folyik ki! A magyarázat a felületi feszültségben rejlik. Hiába van a vízben sok gémkapocs, hiába nôtt ezzel meg a térfogat, a víz felszínét egyben tartja a felületi feszültség.
Mitôl gémkapocs a gémkapocs? A ma is használatban lévô, közismert formájú iratkapcsot a brit Gem Manufacturing Company kezdte forgalmazni, feltehetôen az 1890-es évek elején. A gem fantázianév, jelentése drágakô, ékkô. Bár ezt a terméket sosem szabadalmaztatták, a Gem iratkapocs világszerte népszerûvé vált, a „Gem clip” elnevezés 1904-ben az Egyesült Államokban is bejegyzett márkanévvé vált.
Majd' minden háztartásban található mikrohullámú sütô, ennek ellenére mégsem ismerjük eléggé! Sok tévhit, és néhány félelem is övezi ôket. Mûködésének lényege – jócskán leegyszerûsítve – az, hogy a testek hômérséklete és részecskéinek mozgása között okokozati összefüggés van. Minél gyorsabban rezegnek, mozognak az anyagok részecskéi, annál magasabb az anyag hômérséklete. A mikrohullámú sütô által kibocsátott elektromágneses hullámok közvetlenül a melegítendô anyag molekuláit serkentik gyorsabb mozgásra és így növekszik a hômérséklet. A hagyományos melegítésnél az edényt melegítjük, és az melegíti a benne lévô ételt. A mikrohullámú sütôben nem az edény melegít, és ha melegebb is lesz, az csak attól van, hogy átveszi a benne lévô étel hômérsékletét.
Mire való a forgótányér? A hullámok nem egyenletesen „terítik be” a sütô teljes belsejét, hanem helyenként nagyon erôsen (duzzadó helyek), másutt pedig egyáltalán nem melegítenek. Ezek a helyek körülbelül 6 cm-re vannak egymástól. Amennyiben a sütôtérben mozgatjuk az ételt, azaz forgótányérra tesszük, akkor egyenletesen fog melegedni. Keressük meg a sütônk gócpontjait (szabatosan duzzadó helyeit)! Amire szükségünk lesz: • r eszelt vagy lapka sajt • k artonlap vagy keményebb papír
21
ENERGIA SULI
ISMERJÜK MEG A MIKROHULLÁMÚ SÜTÔNKET! A kísérlet menete: Szedjétek ki a forgótányért és alkatrészeit a mikrohullámú sütôbôl! A kartonpapírból vágjatok ki akkora téglalapot, mint amekkora a sütô alja! Erre a kartonlapra helyezzétek rá a lapka sajt szeleteket, vagy a reszelt sajtot úgy, hogy a lapot teljesen és lehetôleg résmentesen befedje! (Ez nem lesz egyszerû, mert például a lapkasajt erôsen ragad, de azért próbálkozzatok!) Ezt követôen helyezzétek a kartonlapot a mikrohullámú sütôbe! Állítsátok a sütôt kb. 2 perc melegítési idôre és kapcsoljátok be! Ne hagyjátok magára, mert a jelenség a sütô fajtájától és tényleges teljesítményétôl függôen hamarabb is lejátszódhat (de akár késôbb is)! Ha elôbb tapasztaljátok a változást, kapcsoljátok ki a sütôt, ha pedig nem volt elég a két perc, hosszabbítsátok meg a sütési idôt!
Mit tapasztaltok, ha a lapot kiveszitek a sütôbôl? Néhány helyen a sajt megolvadt/megpirult, a legtöbb helyen viszont ugyanolyan, mint a sütôbe helyezés elôtt! Azokon a helyeken, ahol a sajt megpirult, találhatók a sütô hullámainak gócpontjai (duzzadó helyei), a sütô valójában csak ezeken a helyeken melegít. Most már tudjátok hová kell helyezni a melegítendô ételt ahhoz, hogy minél több gócponton haladjon át és a lehetô leghamarabb melegedjen fel! Érdemes még tudni, hogy a mikrohullámú sütô olyankor igazán energiatakarékos, ha egy tál ételt melegítetek vele. Amennyiben a mennyiség meghaladja (folyadékban számítva) a fél litert, akkor már más módszert, eszközt célszerû alkalmazni, például villany- vagy gázfôzôt.
KÉSZÍTSÜNK SZIVÁRVÁNYT! Földiekkel játszó égi tünemény…
Víz nélküli szivárványt is ígértünk!
írta Csokonai Vitéz Mihály évszázadokkal ezelôtt. E néhány szó után (ha a vers folytatását – „istenségnek látszó csalfa, vak remény” – nem ismernénk), minden bizonnyal a szivárvány jutna eszünkbe, ami az egyik legszebb természeti jelenség. E szemet gyönyörködtetô jelenség létrejöttének természettudományos (fizikai) magyarázata van. A Napból érkezô fehér fény ugyanis nem egy önálló szín, hanem több szín keveréke. Az esôcseppeken keresztülhaladó fehér fény megtörik és alkotóelemeire bomlik. Ennek oka az, hogy a különbözô színû (különbözô hullámhosszúságú) fénysugarak másképpen törnek meg. A legkevésbé a piros törik meg, majd a sárga és legjobban a kék, ahogy haladunk lefelé a szivárvány színeiben! Amennyiben gyakrabban szeretnénk gyönyörködni a szivárványban, mint ahogyan ezt a természet megadja nekünk, készítsünk házilag szivárványt! Két módszert is mutatunk. Az egyik vizes módszer, a másik száraz.
Kellék: •1 db CD vagy DVD lemez A lemez adatokat hordozó oldalára tekintve már láthatjuk is a szivárvány színeit! Az élményt tovább fokozhatjuk, ha kivetítjük a szivárványt a falra vagy egy vászonra. Ehhez feltétlenül szükségünk van napsugárra és szerencsés, ha kora reggel vagy késô délután kísérletezünk, mert ekkor lapos a napsugár szöge /mert ekkor kisebb szögben érik a Földet a Nap sugarai, és a szivárvány messze kerülhet a közvetlen napsütötte helyektôl/. Tegyük közvetlen napsütötte helyre a CD-t vagy a DVD-t. A felületérôl visszaverôdô sugarakat irányítsuk egy olyan falfelületre, amely lehetôség szerint kevés fényt kap és máris gyönyörködhetünk a szivárványban!
Kezdjük a vizessel! Kellékek: • locsoló tömlô, végén egy szórófejjel •n apsütés A kísérletet természetesen a lakáson kívül kell elvégezni! Pontosan háttal a Napnak porlasszátok a vizet szemmagasság fölé, és nézzetek a sugár irányába. (Minden locsolófejen állítani lehet a kiömlô víz erôsségét és formáját. Állítsátok porlasztó módra!) Ugye sikerült?!
22
23
ENERGIA SULI
SÜSSÜNK, SÜSSÜNK VALAMIT, AZT IS MEGMONDOM, HOGY MIT! Hogyan használjuk, és mire kell vigyáznunk, amikor mikrohullámú sütôvel melegítünk valamit? Szinte hallom, ahogy soroljátok...! Ne tegyük bele a macskát, ha meg akarjuk szárítani! Bármilyen badarságnak is tûnik ez a figyelmeztetés, valós történeten alapul… Jó néhány évvel ezelôtt egy idôs, amerikai hölgy fürdetés után a mikróban akarta megszárítani a macskáját, amit az persze nem élt túl. Ezt követôen beperelte a gyártót – és meg is nyerte a pert –, mert a készülékre nem volt ráírva, hogy nem szabad ezt tennie. Azóta a legtöbb mikrohullámú sütô leírásában szerepel is, hogy ne tegyünk a mikróba élô állatot… Ne tegyünk bele hôre lágyuló mûanyag edényt! Ne melegítsünk benne olyan ételt, aminek zárt a „héja”! Például ne fôzzünk benne tojást, illetve virsli és kolbászsütéskor szurkáljuk meg a héját, hogy az étel ne robbanjon fel!
24
Ne rakjunk bele fémet, mert szikrázni kezd!? Mielôtt válaszolnánk erre a tilalomra, arra kérünk most, hogy ballagj el a mikrohullámú sütôtökhöz, nyisd ki az ajtaját és kocogtasd meg a belsejét! Ugye, most meglepôdtél? A belseje fémbôl készült! Nem igaz a tilalom??? Legalábbis ilyen egyszerûen kimondva, nem. Ugyanis, ha a fémtárgy, amit behelyezünk, elég vastag és nincsenek rajta elvékonyodó részek, akkor nem történik semmi!!! Amikor viszont vékony vagy nagyon vékony (például alufólia vagy az aranyozott szélû tányéron a fémfesték), akkor szikrázást, izzást tapasztalunk!
A kérdésre nem egyértelmû a válasz, mert ez még attól is függ, hogy mekkora a fém mérete. A fémekben – meglepô módon azoknak is csak a felületén – a mikrohullám elektromos áramot indukál. Ha vékony a fém, akkor ennek az áramnak hatására elképesztô módon fel tud hevülni, meg is olvadhat, sôt a levegô oxigénjével egyesülve látványosan el is éghet. Ezt fogjuk a kísérlet alatt látni! Egy kb. 2 mm vastag fém kiskanál már egészen másképp viselkedik. Hosszabb idô után is legfeljebb langyos lesz, mert az áram csak kis részét melegíti. A nagyon nagyméretû fémek (például egy lábos) alig melegszenek, de hatásukra a sütô magnetron csöve (ez állítja elô a mikrohullámokat) túlhevülhet, és így tönkre mehet.
A kísérlet menete:
szomszéd, nagybácsi, stb.) legfontosabb adatait tartalmazó CD-jét használjátok, mert botrány lehet belôle. Használjatok hibásat, üreset vagy olyat, amire már nincs szükség! A CD mellé tegyetek egy pohár vizet, mert a sütô magnetron csöve ennek hiányában túlmelegedhet! A CD annyiban hasonlít az aranyozott szélû tányérra, hogy néhány mikronos (a mikron, az a méter milliomod része) fémréteget tartalmaz. Helyezzétek be a mikrohullámú sütôbe a CD-t az írott vagy írható résszel felfelé (pont fordítva, mintha CD olvasóba tennétek!) Nem árt az sem, ha egy kisebb üvegpohárra teszitek, és ezzel megemelitek kissé. A mikrót maximum 5 másodpercre kapcsoljátok be, hiszen ez idô alatt biztosan lejátszódik a jelenség. Utána egybôl kapcsoljátok ki a sütôt, mert a CD mûanyag része is olvadni kezdhet, ami megégetheti a kezeteket és nem mellesleg nagyon büdös is. No, milyen volt?
Mindenekelôtt felhívjuk a figyelmet arra, hogy a lemez tönkre fog menni, tehát ne apuka, (anyuka, testvér,
Figyelem! Az így „megsütött” CD-t ne próbáljátok CD olvasóba tenni!
Mit is tesz a mikrohullámú sütô? Az ételt úgy melegíti, hogy megrezegteti a molekulákat (de csak az úgynevezett „poláros” molekulákat – mint amilyen például a víz, és amibôl minden étel tartalmaz valamennyit). A részecskék gyorsabb mozgása, rezgése pedig magasabb hômérsékletet jelent. Mi történik a mikróba helyezett fémtárgyakkal?
Kellékek: • mikrohullámú sütô, CD vagy DVD lemez
25
ENERGIA SULI
TÁNCOLÓ FÉMDOBOZ
CSOKOLÁDÉ SZÖKÔKÚT
Varázsolni fogunk! Látszólag…. Nem szeretnénk ugyan az asztaltáncoltató és jövôbelátó okkultisták közé besorolni, de „távolba hatást” és egy kis elektromos jelenségen alapuló varázslatot szívesen mutatunk be. Tisztán tudományos alapon… Kellékek: • fémbôl készült üdítôs- vagy sörösdoboz • mûanyag vonalzó • gyapjú vagy mûszálas, száraz ruha Fektessétek a dobozt az asztalra úgy, hogy könnyedén gurulhasson. Ezt követôen dörzsöljétek meg a ruhával a vonalzót! (Mi nylonharisnyát használtunk.) Közelítsetek a vonalzóval a doboz felé! Mit tapasztaltok? A doboz elindult a vonalzó felé, azaz a kettô között vonzás jött létre. Figyelem! A vonalzó nem érhet hozzá a dobozhoz! Kicsit nehezebb ügy a táncoltatás, de korántsem lehetetlen! Állítsátok most a dobozt a talpára, majd ismét dörzsöljétek meg a vonalzót! Közelítsétek, majd távolítsátok
26
Ez a kísérlet a konyhába való! a vonalzót a dobozhoz! Ha megfelelô ritmusban teszitek mindezt, a doboz billegni, „táncolni” kezd, sôt fel is borulhat. Mindkét kísérlet ugyanazon a jelenségen alapul, amit elektromos megosztásnak hívunk. A kísérletben egy töltött test (a vonalzó) és egy semleges test (fémdoboz) szerepel. A vonalzó a dörzsölés eredményeként töltött állapotba került. Töltések vándoroltak a ruháról a vonalzóra vagy éppen fordítva – függôen attól, hogy mivel dörzsöltük meg. Bármilyen is a töltésvándorlás iránya, mindenképpen megbomlik az egyensúly, azaz a kezdetben egyenlô számban levô pozitív és negatív töltésszám eltolódik valamelyik irányába. A dobozhoz nem értünk hozzá (így a töltésvándorlás kizárt), mégis hat rá a töltött vonalzó. Ennek oka abban keresendô, hogy a vonalzó a dobozon lévô és azzal egyenlô számú pozitív és negatív töltések rendezettségét változtatja meg. A vele egyezô töltéseket taszítja, a vele ellentéteseket pedig vonzza. A doboz vonalzóhoz közelebbi részén tehát a vonalzóval ellentétes töltések lesznek túlsúlyban, ezért a vonalzó és a doboz között vonzóerô lép fel, amely megmozdítja a dobozt.
És egyáltalán nem biztos, hogy népszerûek leszünk anyukátoknál ezzel a kísérlettel..., de ha van a házban eb, ami épp a kísérletezôs asztal közelében sertepertél, ô biztosan örülni fog neki! A következô kísérlet elektromossággal lesz kapcsolatos, de sem vezetékre, sem áramforrásra nem lesz szükségünk, és az áramütés veszélye sem fog fenyegetni. Úgy hisszük, soha nem gondoltátok volna, hogy csokoládéval is lehet elektromos jelenséget bemutatni. Pedig lehet! Kellékek: • t ortabevonó, vagy étcsokoládé • s ajtreszelô •m ûanyag tányér (az eldobhatós fajta a legjobb talán) •m ûanyag szatyor vagy nylon zacskó A kísérlet menete: Helyezzétek a mûanyag zacskót az asztalra, és tegyétek rá a mûanyag tányért! Reszeljétek az étcsokit a tányérba úgy, hogy a reszelô közben a levegôben legyen! Ha kissé magasról reszelitek, látható, hogy a reszelékek egy része nem a tányérba hullik, hanem különös módon oldalra repül. Miután elegendô csokit (nem kell túl sok, de ne legyen túl kevés) reszeltetek a tányérba, tegyétek le a reszelôt és a csokit, majd emeljétek fel a mûanyag tányért!
27
ENERGIA SULI
FORRALJUNK VIZET, HÛTÉSSEL!
CSOKOLÁDÉ SZÖKÔKÚT Mi történt? A csoki reszelékek, mintha egy szökôkútból törnének elô, felugráltak! Anya is örül? A magyarázat a következô: a reszelés közben a csokidarabkák elektromos töltésre tettek szert, ráadásul azonos töltésre, amelyek egymást taszítják. (Ezért repült néhány csokireszelék oldalra már a reszelés közben.)
De akkor miért nem taszítják egymást a tányérra leesô és a már ott levô darabkák? Nos, ilyenkor még nem látszik, de taszítják, csak a tányér alatt levô mûanyag a megosztás következtében (lásd az üdítôsdobozos kísérletet) vonzani fogja ôket, így nyugton maradnak a tányéron mindaddig, amíg az a zacskón van. Amikor azonban a tányért felemeljük, ez a vonzás megszûnik és a csokidarabkák akadály nélkül taszíthatják egymást és emiatt lerepülnek a tányérról! A kísérlet csak száraz körülmények között mûködik!!! Ha a csokoládé lágy, hozzá se kezdjetek, nem fog menni!
28
Avagy a „fordított” kukta-effektus Hány fokon is forr a víz? Szinte halljuk, ahogy egybôl rávágjátok, hogy 100 °C-on! Tudjátok ez csak részben igaz... ugyanis itt még nem szabad befejezni a mondatot. A forráspont ugyanis függ a nyomástól! A nyomás növelésével emelkedik, csökkentésével pedig csökken a víz forráspontja. Ezt a közismert tényt a mindennapi életünkben fel is használjuk. A kukta – gyorsfôzô edény – kialakításának köszönhetôen a légkörinél jóval nagyobb nyomást tud létrehozni. Ha még nem láttátok, most menjetek, nézzétek meg! A fedelét érdemes elsôsorban szemügyre venni, no meg azt, hogy hogyan záródik. Amikor kuktában fôzünk, a víz – a nagyobb nyomásnak köszönhetôen nem 100 °C-on, hanem magasabb hômérsékleten forr, így az étel hamarabb fô meg. További elôny, hogy az ízés illatanyagok a zárt térbôl nem illannak el. A rövidebb fôzési idô alatt kevesebb az energiafelhasználás is,
tehát a kukta egy igazi energiatakarékos konyhaeszköz. Nemcsak a konyhában használják ki a nyomás forráspont emelô hatását, hanem például a korszerû, „nyomottvizes” atomreaktorokban is. Az ott uralkodó 300 °C-os hômérséklet ellenére sem forr a víz, olyan nagy a nyomás! Létezik azonban a forráspont nyomásfüggôségének az ellenkezô irányú jelensége is. Az, amikor a nyomás csökken és így a forráspont is csökken. A magas hegyek tetején például a légnyomás jóval kisebb, mint a tengerszinten. Ezeken a helyeken olyan alacsony hôfokon forr a víz, hogy szinte lehetetlen hagyományos módon fôzni. Egy kis ravaszsággal, és fizikai ismeret birtokában magunk is tanúi lehetünk a víz forráspontja csökkenésének. Ezt fogjuk most bemutatni!
29
ENERGIA SULI
FORRALJUNK VIZET, HÛTÉSSEL! Kellékek: • egy üvegbôl készült 2 – 3 dl térfogatú rostos nektárlé palackja és a (fém!) kupakja • mikrohullámú sütô • egy kancsó hidegvíz • egy tálca • edényfogó kesztyû A kísérlet menete: Mielôtt bármihez hozzákezdenétek, felhívjuk a figyelmeteket, hogy a kísérlet veszélyes. Nem rettenetesen, de mégis, hiszen vizet fogunk forralni, az üvegedény is nagyon meleg lesz, és az esetleg rátok ömlô vagy fröccsenô forró víz égési sérülést okozhat. Ezért az alábbi kísérletet CSAK szülôi felügyelettel vagy közremûködéssel végezzétek el! Töltsétek az üvegedényt körülbelül háromnegyedig vízzel, majd (kupak nélkül!!!) helyezzétek a mikrohullámú sütôbe! A sütô teljesítményétôl és a víz mennyiségétôl függôen a víz 3 – 4 perc alatt forrni kezd. Mivel a sütôk belseje általában kivilágított, ezért ezt könnyen ellenôrizhetitek.
30
Amikor a víz felforrt, húzzatok a kezetekre a kesztyût, az üvegedényt emeljétek ki, és csavarjátok rá a kupakot! Nagyon vigyázzatok! Csupasz kézzel ne érjetek az üveghez, mert forró! A kupak rácsavarása után nem sokkal a forrás abbamarad. Helyezzétek a tálcára a lezárt üveget! Ezt követően lassan öntsétek le a palack kupakját, a kancsóban levő hideg vízzel. Először csak lassan csorgassátok, később amikor már nem oly forró a palack, lehet bőségesen önteni. Mit tapasztaltok? A hideg víztől az üvegben levő víz ismét forrni kezd! Hűtéssel forralunk!!! A magyarázat egyszerű. Amikor kivesszük a palackot, benne a forrásban lévő vízzel, a víz fölött szokatlan módon nem levegő, hanem vízgőz van. Ekkor kell a kupakkal lezárni. Azzal, hogy a hidegvizet az edényre öntjük, nemcsak az üvegben levő forró vizet hűtjük, hanem a kupakot és a palackot is. A hideg kupakra és a palack hidegvíztől lehűlő részére lecsapódik a vízgőz. Így csökken a palackban a nyomás, és ismét forrni kezd a víz. Ha abbamarad a forrás, folytatható a kísérlet azzal, hogy ismét leöntitek. Arra is van esély, hogy viszonylag alacsony (akár 50°C fok körüli) hőmérsékleten is forrni fog még az edényben levő víz!!!
EMLÉKEZÔ POHÁR Gondoltatok már arra, hogy hogyan készül egy tejfölöspohár? Ha eddig nem is, most biztosan arra gondoltok, hogy préseléssel. Az alakítás szabatos megnevezése az úgynevezett „palackfúvás”. Ez egy hô hatásra létrejövô képlékeny alakítás. Egy körülbelül 1 mm vastagságú mûanyag lemezbôl kivágnak egy kör alakot. Az így elôkészített korongot beteszik az alakító szerszámba, amely egy pohár alakú üreg. Ezt követôen a korongot megmelegítik, és nagynyomású levegôvel a meglágyult, de meg nem olvadt mûanyagot „belefújják” az üregbe. Amennyiben az alakítás a mûanyag olvadáspontja alatti hômérsékleten történik, akkor a mûanyag „emlékezni” fog arra az alakra, amelybôl készült. Csalogassuk elô az „emlékeket” egy tejfölös pohárból, és nézzük meg milyen volt, mielôtt pohárrá alakították volna!
Kellékek: • t isztára mosott, szárazra törölt, és a zárófóliától rendesen megtisztított tejfölös pohár •h ôfokszabályozós (lehetôleg) elektromos sütô • f ából készült vágódeszka •h ôálló edényfogó kesztyû
31
ENERGIA SULI
EMLÉKEZÔ POHÁR Helyezzétek a deszkára szájával lefelé a tejfölös poharat, és tegyétek be az elômelegített sütôbe! A sütô hômérséklete ne legyen több 160 °C-nál! Kis idô elteltével a pohár „megereszkedik”, sôt nemsokára teljesen ki is lapul. Felveszi nagyjából azt az alakot, amilyen volt. Kapcsoljátok ki a sütôt, húzzátok a kezetekre a kesztyût, és a deszkával együtt óvatosan vegyétek ki a tejfölös „poharat”! Teljesen lelapult és egy kör alakú lemez lett belôle!
FOGADJUNK! …avagy úriember nem fogad, ha biztos a dolgában!
A kísérlet menete:
A fenti mondásban ugyan van igazság, de hát ki az a bolond, aki úgy köt fogadást, hogy nem a saját állításának helyességében biztos… A következô elgondolkodtató kísérletben olyan fogadást ajánlhatsz barátaidnak, ismerôseidnek, amit mindenképpen Te fogsz megnyerni, pedig a fogadó választhatja ki a három nagyon különbözô végeredménybôl a neki tetszôt, s mondhatja meg elôre, hogy szerinte mi lesz a kísérlet végeredménye!
Tekerjétek fel a cérnát a spulnira (vagy jojóra), majd helyezzétek az asztalra a képen látható módon és fogjátok meg a cérna végét! Mi történik akkor, ha a cérnát óvatosan el kezditek húzni? Nyilván letekeredik a cérna a tekercsrôl. Nyilván… Vagy éppen feltekeredik?... Nehéz elképzelni. Esetleg egyik sem történik, hanem csúszni kezd a spulni? Eláruljuk...az elveszíthetetlen fogadás titka, hogy mindhárom megtörténhet, csak ismernünk kell a fizika ide vonatkozó összefüggéseit, és ennek megfelelôen húzni a cérnát!
Vigyázzatok, nagyon forró! Amennyiben meg akarjátok fogni, csak csipesszel tegyétek! Ilyen módon újrahasznosítva akár csinos kis poháralátétként is használhatjátok!
32
Kellékek: • leukoplasztos spulni (vagy egy jojó) • cérna
33
ENERGIA SULI
TRÉFÁLJUK MEG A GRAVITÁCIÓT...
FOGADJUNK! Mitôl függ, hogy merre fog gurulni a spulni vagy, hogy éppen csúszni fog-e? A spulnit érô erôhatás irányától… azaz attól, hogy a cérnát az asztallaphoz képest milyen szögben húzzátok… Az asztallal érintkezô pont a spulni forgáspontja. Ha meghosszabbítjátok a megfeszülô cérnát egy egyenessel az asztal lapja felé, ez az egyenes három helyen döfheti az asztalt. Amennyiben az erô iránya (a cérnaszál meghosszabbítása) e pont elé mutat, akkor a spulni felénk indul el és a cérna feltekeredik a spulnira. Amennyiben az erôhatás a forgáspont mögé mutat, akkor a spulni tôlünk távolodva kezd el gurulni és a cérna letekeredik. Amikor az erôhatás iránya pont erre a forgáspontra mutat, a spulni forgás nélkül csúszni fog.
Jó kísérletezést, jó fogadásokat!
... a fizika segítségével!
Hogy biztosan nyerj, mindenképpen gyakorold be a kísérletet, de azért kérünk arra is, hogy a biztos nyerés tudatában emberséges feladatokat kínálj fel a fogadó partnernek!
Kellékek: • k ét-három különbözô tömegû labda. (Például egy foci és egy teniszlabda, de haladók egy kosárlabdát is bevethetnek a játékba, harmadiknak. A lényeg, hogy egyik labda se legyen puha, és rugalmasan pattanjanak!) A kísérletet olyan helyen végezzétek el, ahol elegen dôen nagy a belmagasság, és nem tudtok leverni semmit sem! A legjobb ehhez a kísérlethez szabadtéren hozzáfogni, itt azonban megfelelôen kemény talajt válasszatok (beton, aszfalt stb.). Most egy könnyû kérdés következik: Ha bármelyik labdát leejtitek (nem ledobjátok!), meddig fog visszapattanni? Alacsonyabbra, mint ahonnan leejtettétek, ugyanolyan magasra vagy magasabbra? Hát persze, hogy alacsonyabbra! Pedig a válasz nem magától értetôdô! A labdának „elvileg” esélye lenne, hogy ugyanolyan magasra pattanjon fel, de a zuhanáskor megnövekvô mozgási energiája egy részét az ütközéskor (a talajjal való érintkezéskor) elveszíti. De hova is tûnik ez az energia??? Bár nehezen kimutatható, de hôvé alakul. Amennyiben az ütközés tökéletesen rugalmas lenne, a labdának ugyanoda kellene visszapattannia, de a valóságban ilyen, „tökéletes” ütközés nem létezik.
34
35
ENERGIA SULI
TRÉFÁLJUK MEG A GRAVITÁCIÓT... Ezen bevezetô után tréfáljuk meg a gravitációt! Mielôtt belekezdenétek, ismét felhívnánk a figyelmet, hogy csak olyan helyen végezzétek el a kísérletet, ahol az esetleg össze-vissza pattanó, ugráló labdák nem tudnak kárt okozni! Elôször egy labdával kísérletezünk. Ejtsétek le és figyeljétek meg, hogy milyen magasra pattan fel! Végezzétek el külön-külön mindegyik labdával. Ezután két labdával kísérletezünk. Helyezzétek a könnyebb labdát a nehezebbre, majd ejtsétek le! Mi történt? A könnyebb labda jóval magasabbra ugrott fel, mint ahonnan leejtettük! Ha jól figyeltetek, akkor láttátok, hogy az alsó labda pedig alig emelkedett el a talajtól! Már tudjuk is a magyarázatot! A felsô, könnyebb labda a plusz lendületet az alsó, nehezebb labdától „veszi” el, ezért tud magasabbra ugrani, mint ahonnan leejtettük!
A LEGDRÁGÁBB KÍSÉRLETÜNK... ...csak erôs idegzetûeknek! Sokat gondolkoztunk, hogy az alábbi kísérletet betegyük-e a kiadványba. No, nem veszélyes, csak ha elrontjátok, szüleitek biztosan meghúzzák érte a fületeket… és ez a minimum… De annyira jó és meglepô, hogy nem tudtunk ellenállni! Kellékek: • s eprû vagy partvis • s párga • t eáscsésze • t eáskanna Mielôtt bemutatnánk a fô attrakciót, és ha már amúgy is a kezünk ügyében van a partvis, mutatunk elôször valami mást… Hogyan lehetne megkeresni egyszerûen és látványosan a partvis tömegközéppontját? (Tudjátok.. ez az a pont, amit régebben súlypontnak hívtak,
és ami arról „híres”, hogy ezen a ponton alátámasztva a seprûnyelet egyensúlyban lesz, azaz nem billen le.) Tegyétek az ujjaitokra a seprûnyelet a képen látható módon! Ezt követôen lassan közelítsétek az ujjaitokat egymás felé! A seprûnyél hol az egyiken, hol a másikon fog csúszni, és amikor a két ujjatok egymás mellé ér, nem fog lebillenni, azaz megtaláltátok a tömegközéppontját (súlypontját)! A magyarázat egyszerû: az, hogy a seprûnyél melyik ujjatokon csúszik, a súrlódástól függ. Ahol kisebb a súrlódási erô, ott fog csúszni. A súrlódási erô pedig ebben az esetben attól függ, hogy melyik ujjatokra nehezedik rá jobban a seprûnyél. Ahogy csúszik a nyél, ez úgy változik. Amelyikhez éppen közelebb van a tömegközéppont, az nyugalomban marad (mert jobban nehezedik rá a seprû és ezért nagyobb a súrlódás), amelyiktôl távolabb van, azon csúszik. A legvégén pedig éppen a tömegközépponton fog összeérni a két ujjatok!
Fordítsuk meg a labdák helyzetét! Helyezzétek a nehezebb labdát a könnyebbre, majd ejtsétek le! Mi történt? Most semmi meglepô nem történt, egyik labda sem repült magasabbra az indítás helyétôl. Tehát nem mindegy, hogy melyik kerül felülre! Próbáljátok meg ezután a kísérletet három labdával, de ezt már tényleg csak a szabadban próbáljátok ki! Úgy rendezzétek el a labdákat, hogy alulra a legnehezebb, és felülre a legkönnyebb kerüljön! Az eredmény még meglepôbb és látványosabb lesz!
36
37
ENERGIA SULI
A LEGDRÁGÁBB KÍSÉRLETÜNK...
JEGYZETEK
De térjünk vissza az eredeti kísérlethez…
Mi történt?
a kockázatoshoz… az igazán meglepôhöz! Három ember szükséges hozzá, amibôl legalább kettônek „erôs” idegzetûnek kell lennie! Elôször kössétek ös�sze a teásc sészét a teáskannával egy körülbelül másfél méter hosszú és erôs spárgával! (Más edényeket is használhattok, a lényeg, hogy legyen fülük, amihez a spárga köthetô és a tömegük aránya egy a hat körül legyen.) Ezt követôen ketten emeljék fel a seprûnyelet a képen látható módon, viszonylag magasra! A harmadik résztvevô vesse át a spárgát a seprûnyélen úgy, hogy a csészét fogja a kezében, a kanna pedig lógjon! A csészét abban a magasságban tartsátok, ahol a seprûnyél van! Most pedig mindenki ôrizze meg a hidegvérét! Engedjétek el a csészét (nem szabad meglökni, csak elengedni!) A kanna zuhanni fog! Azonban mielôtt földet érne és ripityára törne, megáll!!!
A magyarázat több (kettô) erôhatás együttes eredményében és a súrlódásban rejlik! A kísérlet közben ugyanis a csészére két erô hat. Az egyik a gravitációs erô, mely lefelé húzza, a másik a spárga által kifejtett erô, mely a seprûnyél felé húzza. A két erô együttes hatása (eredôje) pedig olyan, ami a csészét a seprûnyél körüli mozgásra kényszeríti, így a spárga a nyélre feltekeredik, aminek következtében a nyél és a spárga közötti súrlódás megállítja a rendszert! A kísérletnek két kockázata van. Az egyik, ha a seprût tartó személyek megijednek, vagy nem vízszintesen tartják a rudat. A másik, ha a csésze fülét gyártás közben nem megfelelôen rögzítették, így a pörgés során letörhet. Ezekre való tekintettel ne a legdrágább és legmárkásabb edénykészletbôl szedjétek ki az eszközöket, hanem olyanokat használjatok, amikért nem kár, ha mégsem sikerülne a mutatvány! (Azért mindenkit megnyugtatunk elôre, hogy ezek a problémák csak nagyon-nagyon ritkán fordulnak elô.)
38
39
ELMŰ-ÉMÁSZ Társaságcsoport H - 1132 Budapest, Váci út 72-74. www.energiasuli.hu
