Nom

Flotar i enfonsar-se

Categoria

Física.

                    — Propulsió/ flotabilitat en aigua.

Grup d'edat

Nens de 6 a 10 anys.

Nombre de participants

5-10 nens.

On

Aula d'experiències o a l'aire lliure.

Durada

20 minuts, aproximadament.

Objectius per als nens

Els nens poden observar quins objectes floten a l’aigua i quins s'enfonsen.

Indiqueu als nens que col·loquin els objectes amb compte a la superfície de l'aigua i que experimentin fins i tot amb objectes pesats.

Preparació

Materials

·         Objectes diversos de l'esfera d'experiències del nen com ara: botons, poliestirè, escuradents per a les dents, xinxetes, suro, plastilina, peces diverses de joguines, aigua, bols, etc.

Explicació científica

Que un objecte floti o s'enfonsi depèn de la relació entre la capacitat de flotació (flotabilitat) i el pes de l'objecte. Quan se submergeix un objecte a l’aigua poden donar-se tres situacions:

Flotabilitat < pes = l'objecte s'enfonsa

Flotabilitat = pes = l'objecte flota

Flotabilitat > pes = l'objecte puja fins a la superfície i flota.

En el cas dels objectes sòlids i compactes (per exemple, una bola de fusta o de goma, suro, etc.) és la densitat de l'objecte (g/cm³ d'objecte) en comparació amb la densitat del líquid la que determina si l'objecte flota o s'enfonsa. Si la densitat del material és menor que la del líquid l'objecte flota.

Un altre factor important en el cas de molts cossos flotants (vaixells, pilotes, ampolles buides, etc.) és també la seva forma. És important que quan es col·loquen a l'aigua desplacin un gran volum d'aigua sense que els entri res.

El mateix s'aplica a l'experiment que es descriu: el vaixell de plastilina desplaça una quantitat d'aigua considerablement superior a la desplaçada per la bola de plastilina malgrat que ambdós estan fets del mateix material.

Passos

Després de col·locar els bols a sobre de la taula, els nens poden agafar els diferents materials i objectes i posar-los a l'aigua i descobrir quins floten i quins s'enfonsen.

Podeu plantejar l’experiment com un problema de tipus orientat, per exemple, què hem de fer per aconseguir que la plastilina floti? (Modeleu la plastilina perquè adopti forma de vaixell.)

Possibles variacions

Explicar als nens què es vol fer: avui és un gran dia per nedar i bussejar i provarem quins objectes floten i quins s'enfonsen a l’aigua. Ompliu dos o tres bols amb aigua i col·loqueu-los a sobre d'una taula o fora en el terra.

Els nens poden construir vaixells de poliestirè i provar si floten o no. En cas de fer-ho, podeu afegir més pes i observar en quin moment s'enfonsen.

Cura amb

A la superfície de l'aigua hi ha una pel·lícula que manté els objectes pesats a la superfície.

Referències

http://www.physik.uni-kassel.de/did/gs/Schiff.htm

Caroline Schneider i Bastian Fleck

Spannende Experimente von Hermann Krekeler und Marlies Kieper-Bastian. Ravensburger Verlag.

En detall

Nom

Vaixells fets amb globus

Categoria

Física: propulsió / moviment / mecànica.

Grup d'edat

Nens de 4 a 10 anys.

Nombre de participants

 4 nens.

On

Una habitació amb rajoles.

Durada

20-30 minuts, aproximadament.

Preparació

Materials

·         Globus, palles, làmines de poliestirè, dos escuradents llargs, escuradents de dents, cinta adhesiva, aquarel·les, tisores, ganivet, paper.

·         Les làmines de poliestirè les heu de tallar a trossos petits abans de començar l'activitat.

Objectius per als nens

• Que coneguin els principis de la propulsió
• Que descobreixin que el poliestirè flota a l’aigua
• Aprendre a construir un vaixell amb materials senzills.

Passos

1.       Retalleu l'estructura del vaixell (triangular per la part davantera, rectangular per darrere, la part superior ha de tenir forma rectangular).

2.       Ajunteu les dues làmines, una a sobre de l'altra, amb l'ajut d'escuradents per a les dents.

3.       Retalleu la vela i enganxeu-la a l'escuradents llarg.

4.       Infleu una mica el globus i inserir la palla de manera que sobresurti uns 3 cm. Subjecteu la palla al globus amb cinta adhesiva.

5.       Amb la cinta adhesiva, enganxeu la palla al globus.

6.       Ara el vaixell ja el podeu llançar a l'aigua.

Explicació científica

L'aire que se surt del globus exerceix un efecte de propulsió que fa que el vaixell surti disparat cap a endavant.

L'aire surt a pressió del globus perquè el material de goma amb què està fet es contreu.

L'aire que surt impulsa ràpidament el globus cap a endavant (repulsió).

La repulsió és un tipus de força exercida sobre un cos des del qual es repel·leix o s’emet una massa (Meyers grosses Taschenlexikon).

Cura amb

Infleu el globus abans de començar l'experiment per simplificar el procés.

Comproveu que no queda cap orifici entre el globus i la palla pel qual pugui escapar-se l'aire.

Perquè els nens puguin inflar els globus més fàcilment, traieu-los amb l'ajut de l'escuradents llarg.

Possibles variacions

Els globus poden treure's tots junts del vaixell amb l'escuradents llarg, perquè el vaixell floti només. A més, l'estructura del vaixell pot modificar-se (no és necessari que sigui rectangular).

Referències

Variation von:

Sachunterricht konstruktivistisch be-greifen, Band 1, Schneider Verlag Hohengehren 2001

En detall

Nom

Vaixells amb propulsió per raig

Categoria

Física.

                          — Mecànica.

Grup d'edat

Nens de 4 a 6 anys.

Nombre de participants

4 nens.

On

Habitació amb rajoles.

Durada

30 minuts, aproximadament.

Preparació

Materials

·         Pelar la taronja el dia anterior amb compte de no trencar-la.

·         Passades unes hores serà necessari reconstruir el vaixell.

·         Ous als quals se'ls ha tret la clara i el rovell.

·         Claus, peladures de taronja, veles petites, ous buits, cinta adhesiva

Objectius per als nens

• Els nens aprenen que l'aigua s'evapora quan s'escalfa.
• Aprenen que les pells de taronja floten a l’aigua.
• Aprenen a manejar foc, closques d'ou i les peladures de taronja amb compte.

Passos

1. Claveu els claus a la pell de la taronja de manera que formin un triangle i sobre el qual haureu de col·locar l'ou.
2. Col·loqueu les veles en el centre del bol.
3. Feu un forat a l'ou i ompliu-lo amb aigua.
4. Col·loqueu l'ou a sobre dels claus de manera que el forat quedi cap a enrere (no en la direcció d'avenç).
5. Podeu retallar veles o un timó de paper per decorar el vaixell.

Explicació científica

Després d'encendre la vela, l'aigua de dins de l'ou (l'escalfador del vaixell) comença a bullir i surt disparat un raig de vapor. El vapor s'expandeix, surt de l'orifici a pressió i cap a enrere i dirigeix el vaixell en sentit contrari. D'acord amb la llei del físic britànic Isaac Newton (1643-1727), qualsevol moviment provoca un altre moviment en sentit contrari.

Possibles variacions

Es pot realitzar el mateix experiment amb ous més grans o més petits i/o amb peladures de taronja més o menys llargues.

És important que abans de realitzar l'experiment amb els nens, proveu la capacitat de flotació de la pela de taronja i de la closca d'ou.

Cura amb

La pell de taronja ha de ser prou llarga per flotar i no enfonsar-se a l’aigua.

No col·loqueu l'ou just a sobre de la flama de la vela per evitar que aquesta s'apagui.

Referències

Sachunterricht konstruktivistisch be-greifen, Band 1, Schneider Verlag Hohengehren 2001

En detall

Nom

Una competició de vaixells amb oli i sabó líquid per rentar els plats

Categoria

Química.

                    — Lleixiu i àcids.

Grup d'edat

Nens de 5 anys o majors.

Nombre de participants

4-6 nens.

On

Al safareig o en una aula amb una galleda gran i plàstic per cobrir el terra.

Durada

15 minuts aproximadament.

Preparació

Materials

·         Retalleu el suro en làmines de la mateixa mida i gruixària.

Ompliu el safareig o la galleda (a l'aula, poseu el plàstic sota la galleda) amb aigua.

Pipeta de recanvi, sabó líquid per a plats, oli, suro tallat a làmines, ganivet, pipeta per a l'oli i el sabó líquid per a plats.

Objectius per als nens

Els nens hauran de ser capaços de reconèixer l'efecte produït per la manera de fluir de l'oli o del sabó líquid per a plats i reconèixer-lo com a una possible alternativa de locomoció.

Passos

1. Feu un forat als discs de suro a tall de canal des de la tercera part del disc fins al final.
2. Tireu el suro a l'aigua pel costat dret del safareig o la galleda.
3. Col·loqueu el sabó líquid per a plats al forat prèviament fet als discs amb una pipeta (una gota és suficient).
4. Observeu i analitzeu la reacció.
5. Agafeu un segon disc de suro i feu-lo moure amb oli (repetiu els passos 3 i 4). Feu una cursa amb altres discs addicionals. Quin dels dos líquids té major efecte de propulsió?

Explicació científica

Els dos líquids utilitzats amb finalitats de propulsió no es barregen (oli) o només ho fan parcialment (sabó líquid per a plats) amb l'aigua. A més, tenen densitats diferents, i és per això que es beneficien de la tensió superficial de l'aigua. Ja que el canal dels discs només permet que el líquid surti (flueixi, acció) en una única direcció, el suro és propulsat cap a endavant gràcies al moviment de fluix (reacció).

Possibles variacions

Per poder començar l'experiment més ràpidament podeu utilitzar altres materials com paper o cartró. Utilitzeu diferents tipus de líquids per recalar l'efecte i/o il·lustrar algunes característiques particulars. Mireu també l'experiment «Quins materials es barregen amb l'aigua?» L'activitat pot allargar-se si els nens dissenyen/construeixen els vaixells de curses, fet que facilita que els nens assimilin millor els coneixements.

Cura amb

Deixeu que només els nens més curosos juguin amb els ganivets.

Una alternativa és retallar el paper i el cartró amb tisores.

Referències

Erstaunliche Experimete aus dem Orbis Verlag, München 2003

En detall

Nom

Vaixells amb propulsió magnètica

Categoria

Física.

             — Electrònica (magnetisme).

Grup d'edat

Nens de 5 anys o majors.

Nombre de participants

On

En una taula de treball i/o safareig.

Durada

 15 minuts aproximadament.

Preparació

Materials

·         Doneu als nens una galleda plena d'aigua i material per protegir-se de les esquitxades d'aigua. L'experiment també el podeu realitzar al safareig. La resta de materials repartiu-los de la mateixa manera.

·         Paper, claus, clips per subjectar papers, imant

Objectius per als nens

L'objectiu és que els nens relacionin els diferents experiments.

Passos

1. Feu un vaixell de paper.
2. Poseu els claus i els clips per subjectar el paper al vaixell.
3. Poseu el vaixell a l'aigua i moveu-lo amb l'ajut d'un imant sense tocar la galleda.
4. Podeu fer una cursa a tall d'examen d'aptitud.

Explicació científica

Els claus i els clips per subjectar papers estan fets amb ferro, material atret per l'imant. Quan es col·loquen al vaixell, aquest es mou en direcció a l'imant. Aquest és un exemple per mostrar l'efecte de la força d'atracció magnètica.

Possibles variacions

Materials diferents per construir els vaixells. Una cursa de vaixells movent els imants per la part inferior.

Cura amb

Es tracta d'un experiment bastant segur.

Referències

Dröse/Weiss: Versuche im Sachunterricht der Grundschule, Auer Verlag Donauwörth 2002

En detall

                                      © Dröse/Weiss: Versuche im Sachunterricht der Grundschule, Auer Verlag Donauwörth 2002

Nom

Vaixells en equilibri

Categoria

Física.

                   -— Mecànica.

Grup d'edat

Nens de 5 a 6 anys.

Nombre de participants

12 nens.

On

Aula.

Durada

60 minuts aproximadament.

Preparació

Materials

·         Làmines de poliestirè, maons, pedres, dues palanganes plenes d'aigua.

·         Heu de disposar de dues taules preparades per realitzar activitats manuals.

·         Col·loqueu una palangana a sobre de cada taula i ompliu-les d'aigua. Els maons i les pedres es col·loquen en una caixa a prop de les taules.

Objectius per als nens

Els nens s'han de familiaritzar amb l'equilibri.

Els nens han de tenir l'oportunitat d'experimentar i de reconèixer diferents pesos.

Passos

Introducció

Preguntem com carregar vaixells sense que es bolquin.

Anem a les taules de treball.

Realització

Els nens carreguen els vaixells de poliestirè amb maons i pedres.

Final

Discussió dels resultats. Per què floten alguns vaixells? Per què s'enfonsen? Per què els maons romanen als vaixells?

Explicació científica

L'equilibri pot explicar-se fàcilment utilitzant l'exemple de la balança. El costat on es col·loca més pes és el que s'inclina.

Possibles variacions

Utilitzeu diferents materials per carregar els vaixells.

Utilitzeu làmines fetes de diferents materials, per exemple, fusta, plastilina, etc.

Cura amb

Amb les grans quantitats d'aigua, perquè l'experiment es realitza dins de l'aigua.

Referències

Experimenti aus der Praxis

Balkenwaage Informationen unter:

www.uni-tuebingen.de/uni/pki/skripten/V1_10A_Waage.DOC

En detall

En detall

En equilibri, el centre de gravetat de les cordes es troba per sota del centre d'oscil·lació. Si s'intenta equilibrar diversos pesos, el centre de gravetat es desplaça fins que el parell de torsió s'anivella gràcies al centre de gravetat. L'equilibri dels parells de torsió serveix per ensenyar quins paràmetres afecten la sensibilitat de l'equilibri.

Fórmula Explicació

_T1 = (∆m+m).g.l. sin(90-α) = (m+ ∆m).g.l.cos α      Dreta

_T2 =-m.g.l. sin(90-α) = -m g.l.cos α                         Esquerra parella de torsió

_T3 = -M.g._xs.sin α                                                     Barres

_T1 + _T2 + _T3 =0 Condicions de

(m+ ∆m).g.l.cos α = m.g.l. cos α + M.g._xs.sin α      Equilibri

Tan α/ ∆m = l/M _xs≈ ∆á/m                                      Sensibilitat de l'escala

Derivació de l'equació en relació amb la sensibilitat de l'equilibri.

        © www.uni-tuebingen.de/uni/pki/skripten/V1_10A_Waage.DOC