ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 2 ΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ «ΑΝΩΣΗ ΠΛΕΥΣΗ - ΒΥΘΙΣΗ» 1. ΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΑΝΩΣΗ 2. ΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΠΛΕΥΣΗ ΒΥΘΙΣΗ 2.1. Η επίδραση του βάρους. 2.2. Η επίδραση του σχήματος. 2.3. Η επίδραση του υλικού. 3. Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ 4. Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΚΟΙΛΟΤΗΤΑΣ ΣΤΗΝ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΤΗΝ ΠΛΕΥΣΗ ΒΥΘΙΣΗ - 1 -
ΕΝΝΟΙΕΣ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΙΙ ΚΑΙ Η ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΤΟΥΣ Σημειώσεις Εργαστηριακών Ασκήσεων «ΑΝΩΣΗ - ΠΛΕΥΣΗ ΒΥΘΙΣΗ» 1. ΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΑΝΩΣΗ 1.1. Η επίδραση της πυκνότητας στην τιμή της άνωσης ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 1 η : Υλικά: ποτήρι, αυγό, αλάτι, νερό, κουτάλι 1 ο Βήμα: Πρόβλεψη - Τι θα συμβεί αν βάλω (προσεκτικά για να μη σπάσει) ένα φρέσκο αυγό σε ένα ποτήρι με νερό; Θα πάει στον πάτο, στην επιφάνεια ή θα επιπλεύσει; Οι περισσότερες/οι φοιτήτριες/ές (εκτός από 1-2 ομάδες που θεώρησαν ότι το αυγό θα επιπλεύσει) πρόβλεψαν, σωστά, ότι το φρέσκο αυγό θα πάει στον πάτο του ποτηριού. α) Πώς το εξηγείτε; Οι περισσότερες/οι φοιτήτριες/ές ανήγαγαν το παρατηρούμενο φαινόμενο σε σύγκριση πυκνοτήτων. Θεώρησαν ότι το αυγό είναι πυκνότερο από το νερό. Κάποιες ομάδες έδωσαν εξήγηση με τη χρήση ορολογίας δυνάμεων: το βάρος του αυγού είναι μεγαλύτερο από την άνωση που δέχεται από το νερό. β) Αν θεωρείτε ότι θα μείνει στον πυθμένα, πώς μπορείτε να το κάνετε να επιπλεύσει; Οι περισσότερες/οι φοιτήτριες/ές (ίσως παρατηρώντας το αλάτι που υπήρχε πάνω στον εργαστηριακό πάγκο) πρότειναν τη δημιουργία αλατόνερου. Κάποιες ομάδες πρότειναν το βράσιμο του αυγού: σωστή ενέργεια, αλλά με επέμβαση στο βάρος του αυγού (φεύγει ο εγκλωβισμένος αέρας από τους πόρους του τσοφλιού). Το ζητούμενο είναι να μην αλλάξει κάτι στο βυθιζόμενο σώμα (εδώ αυγό). 2 ο Βήμα: Εκτέλεση Πειράματος - Βάλτε προσεκτικά, με τη βοήθεια ενός κουταλιού, ένα αυγό σε ένα ποτήρι με νερό. Παρατηρείστε σε ποια θέση βρίσκεται. Προσθέσετε στη συνέχεια μια κουταλιά αλάτι και ανακατέψτε προσεκτικά. Παρατηρείστε τη νέα θέση ισορροπίας του αυγού. - Επαναλάβετε το πείραμα προσθέτοντας 2 3 ακόμη κουταλιές. Καταγράψτε παρακάτω τις παρατηρήσεις σας. - 2 -
3 ο Βήμα: Παρατήρηση και απεικόνιση του φαινόμενου - Περιγράψτε και σχεδιάστε το φαινόμενο σε τρεις διαφορετικές φάσεις (A, B, Γ): Το αυγό στην αρχή ισορροπεί στον πάτο του ποτηριού με το νερό. Καθώς προσθέτουμε αλάτι και ανακατεύουμε δημιουργούμε διάλυμα αλατόνερου και παρατηρούμε το αυγό να ανεβαίνει προς την επιφάνεια του νερού. 4 ο Βήμα: Ερμηνεία του φαινομένου - Προσπαθήστε να ερμηνεύστε το φαινόμενο στηριζόμενες/νοι στην αρχή της πλεύσης - βύθισης και στους παράγοντες που επηρεάζουν την άνωση. Η συνεχής προσθήκη αλατιού μεγαλώνει την πυκνότητα του διαλύματος, με αποτέλεσμα να μεγαλώνει η άνωση που ασκείται στο αυγό. Έτσι, ενώ η άνωση στην αρχή ήταν μικρότερη του βάρους του αυγού με αποτέλεσμα αυτό να παραμένει στον πάτο του ποτηριού, με την προσθήκη αλατιού γίνεται μεγαλύτερη και ανεβαίνει στην επιφάνεια του νερού. Παρόμοια ερμηνεύσιμο φαινόμενο: Κολυμπάμε πιο εύκολα στη θάλασσα απ ότι στο γλυκό νερό της λίμνης ή μιας πισίνας. Ακόμα δε πιο εύκολα, στην Νεκρά Θάλασσα, τη λίμνη με τη μεγαλύτερη αλατότητα στον πλανήτη. - 3 -
ΕΝΝΟΙΕΣ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΙΙ ΚΑΙ Η ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΤΟΥΣ Σημειώσεις Εργαστηριακών Ασκήσεων 2. ΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΠΛΕΥΣΗ ΒΥΘΙΣΗ 2.1. Η επίδραση του βάρους στην πλεύση βύθιση των σωμάτων. ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 2 η : 1 ο Βήμα: Πρόβλεψη Σχεδιασμός πειράματος - Βυθίζουμε ένα αντικείμενο μέσα σε νερό. Μια συμφοιτήτριά σας ισχυρίζεται ότι «το βάρος του αντικειμένου επηρεάζει την πλεύση ή τη βύθισή του, δηλαδή ότι τα πιο βαριά αντικείμενα βυθίζονται και τα πιο ελαφριά επιπλέουν». Πραγματοποιήσαμε τα παρακάτω τέσσερα πειράματα. Μεταβλητ ή Πείραμα 1 Πείραμα 2 Πείραμα 3 Πείραμα 4 Δοκιμή1 Δοκιμή2 Δοκιμή1 Δοκιμή2 Δοκιμή1 Δοκιμή2 Δοκιμή1 Δοκιμή2 Βάρος 10 g 20 g 10 g 20 g 10 g 20 g 10 g 10 g Είδος ξύλο ξύλο ξύλο μάρμαρο ξύλο μάρμαρο ξύλο μάρμαρο υλικού Είδος υγρού νερό νερό νερό αλατόνερο νερό νερό νερό νερό Με ποιό ή ποια από αυτά μπορείς να συμπεράνεις εάν η συμφοιτήτριά σου έχει δίκιο; Γιατί το νομίζεις αυτό; Για να βγάλουμε ασφαλές συμπέρασμα επιλέγουμε το Πείραμα 1, διότι μόνο σε αυτό, μεταξύ των δύο δοκιμών: α) αλλάζει η μεταβλητή που θέλουμε να ελέγξουμε (βάρος), και β) όλες οι υπόλοιπες μεταβλητές παραμένουν σταθερές. Γιατί απέκλεισες τα υπόλοιπα πειράματα; Αποκλείουμε τα υπόλοιπα πειράματα, διότι σε αυτά είτε αλλάζει μία μεταβλητή αλλά διαφορετική από αυτήν που θέλουμε να ελέγξουμε (π.χ. Πείραμα 4), είτε αλλάζουν περισσότερες από μία μεταβλητές (π.χ. Πείραμα 2 και 3). 2 ο Βήμα: Εκτέλεση Πειράματος Υλικά: λεκάνη με νερό, κύβος σιδήρου μεγάλος - κύβος σιδήρου μικρός, κύβος ξύλου μεγάλος - κύβος ξύλου μικρός - Χρησιμοποιήστε τα προτεινόμενα υλικά: μικρό και μεγάλο κύβο σιδήρου - μικρό και μεγάλο κύβο ξύλου, που είναι ζεύγη δύο υλικών σωμάτων διαφορετικού βάρους (ελαφρύ. βαρύ), ίδιας ουσίας για το ίδιο ζεύγος και δοκιμάστε την πλεύση ή τη βύθισής τους. - 4 -
- Περιγράψτε τις παρατηρήσεις σας. Και τα δυο μεγέθη του σιδήρου (ελαφρύ, βαρύ) βυθίζονται. Και τα δυο μεγέθη του ξύλου (ελαφρύ, βαρύ) επιπλέουν. - Ποιο είναι το συμπέρασμα και πώς καταλήξατε σε αυτό; Η πλεύση βύθιση δεν επηρεάζεται από το βάρος. Καταλήξαμε σε αυτό το συμπέρασμα συγκρίνοντας π.χ. τα αποτελέσματα στο πείραμα με τα δύο αντικείμενα από σίδηρο (ελαφρύ, βαρύ) και είδα ότι και στις δύο περιπτώσεις τα αντικείμενα βυθίζονται. 2.2. Η επίδραση του σχήματος στην πλεύση βύθιση των ομογενών σωμάτων. ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 3 η : 1 ο Βήμα: Πρόβλεψη - Βυθίζουμε ένα ομογενές αντικείμενο μέσα σε νερό. Μια συμφοιτήτριά σου ισχυρίζεται ότι «το σχήμα του αντικειμένου επηρεάζει την πλεύση ή τη βύθισή του, δηλαδή ότι εάν το σχήμα του είναι σαν λουκάνικο βυθίζεται ενώ εάν είναι σαν σφαίρα επιπλέει». Χρησιμοποιώντας αντικείμενα από φελιζόλ και από σίδερο σε σχήμα σφαίρας και λουκάνικου, πραγματοποιήσαμε τα παρακάτω τέσσερα πειράματα: Μεταβλητ ή Πείραμα 1 Πείραμα 2 Πείραμα 3 Πείραμα 4 Δοκιμή1 Δοκιμή2 Δοκιμή1 Δοκιμή2 Δοκιμή1 Δοκιμή2 Δοκιμή1 Δοκιμή2 Βάρος 10 g 10 g 10 g 10 g 10 g 100 g 10 g 10 g Είδος φελιζόλ σίδερο φελιζόλ φελιζόλ φελιζόλ σίδερο φελιζόλ σίδερο υλικού Σχήμα σφαίρα σφαίρα σφαίρα λουκάνικο σφαίρα λουκάνικο σφαίρα λουκάνικο Με ποιό ή ποια από αυτά μπορείς να συμπεράνεις εάν η συμφοιτήτριά σου έχει δίκιο; Γιατί το νομίζεις αυτό; Το πείραμα με το οποίο μπορούμε να βγάλουμε ασφαλές συμπέρασμα είναι το Πείραμα 2, διότι μεταξύ των δύο δοκιμών που κάνουμε σε αυτό το πείραμα : α) αλλάζει μόνο η μεταβλητή που θέλουμε να ελέγξουμε (σχήμα), και β) όλες οι υπόλοιπες μεταβλητές παραμένουν σταθερές. Γιατί απέκλεισες τα υπόλοιπα πειράματα; Απέκλεισα τα υπόλοιπα πειράματα, διότι σε αυτά είτε αλλάζει μία μεταβλητή αλλά διαφορετική από αυτήν που θέλουμε να ελέγξουμε (π.χ. στο Πείραμα 1 αλλάζει η μεταβλητή «είδος υλικού»), είτε αλλάζουν περισσότερες από μία μεταβλητές, (π.χ. στο Πείραμα 3 αλλάζουν και οι τρεις μεταβλητές, ενώ στο Πείραμα 4 αλλάζει μεν το «σχήμα αντικειμένου», το οποίο θέλουμε να ελέγξουμε, αλλάζει όμως και το «είδος του υλικού»). - 5 -
ΕΝΝΟΙΕΣ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΙΙ ΚΑΙ Η ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΤΟΥΣ Σημειώσεις Εργαστηριακών Ασκήσεων 2 ο Βήμα: Εκτέλεση πειράματος Υλικά: λεκάνη με νερό, σίδηρος σε σχήμα σφαίρας και σε σχήμα λουκάνικου (ίδιου βάρους), φελιζόλ σε σχήμα κύβου και σε σχήμα ράβδου (ίδιου βάρους) Χρησιμοποιήστε τα προτεινόμενα ζεύγη υλικών, σίδηρος σε σχήμα σφαίρας λουκάνικου και φελιζόλ σε σχήμα κύβου - λουκάνικου, υλικά σώματα της ίδιας ουσίας ανά ζεύγος σε διαφορετικά σχήματα στο ίδιο ζεύγος και δοκιμάστε την πλεύση ή τη βύθισής τους. - Περιγράψτε τις παρατηρήσεις σας. Και τα δυο σχήματα του σιδήρου βυθίζονται. Και τα δυο σχήματα του φελιζόλ επιπλέουν. - Ποιο είναι το συμπέρασμα και πώς καταλήξατε σε αυτό; Η πλεύση βύθιση δεν επηρεάζεται από το σχήμα του συμπαγούς αντικειμένου. Καταλήξαμε σε αυτό το συμπέρασμα συγκρίνοντας τα αποτελέσματα των παραπάνω δοκιμών (π.χ. τα δύο υλικά από φελιζόλ επιπλέουν είτε το σχήμα είναι κύβος είτε λουκάνικο). 2.3. Η επίδραση του υλικού στην πλεύση βύθιση των σωμάτων. ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 4 η : Υλικά: λεκάνη με νερό, κύβος σιδήρου μεγάλος - κύβος σιδήρου μικρός, κύβος ξύλου μεγάλος - κύβος ξύλου μικρός Να σχεδιάσετε πείραμα με το οποίο να ελέγξετε εάν το υλικό από το οποίο αποτελείται ένα σώμα επηρεάζει την πλεύση βύθιση του. Θα βυθίσουμε στη λεκάνη με το νερό τους δύο μεγάλους κύβους από σίδηρο και από ξύλο. Θα παρατηρήσουμε εάν βυθιστούν ή εάν θα επιπλεύσουν. Εναλλακτικά, μπορούμε να ελέγξουμε την παραπάνω υπόθεση χρησιμοποιώντας τους δύο μικρούς κύβους από σίδηρο και από ξύλο. Το ζητούμενο είναι σε οποιαδήποτε περίπτωση να αλλάζει μόνο το υλικό των κύβων ενώ όλες οι άλλες μεταβλητές να παραμένουν σταθερές. Να εκτελέσετε το πείραμα που σχεδιάσατε. Να καταγράψετε τις παρατηρήσεις σας Σε οποιαδήποτε περίπτωση, ο ξύλινος κύβος επιπλέει ενώ ο κύβος από σίδηρο βυθίζεται. Επηρεάζει το υλικό ενός σώματος την πλεύση βύθιση του; Ναι, επηρεάζει. - 6 -
Πώς καταλήξατε στο παραπάνω συμπέρασμα; Καταλήξαμε σε αυτό το συμπέρασμα συγκρίνοντας π.χ. τα αποτελέσματα στο πείραμα με τα δύο μεγάλα αντικείμενα (από σίδηρο, από ξύλο) και είδαμε ότι στη μία περίπτωση το αντικείμενο βυθίζεται και στην άλλη επιπλέει. - 7 -
ΕΝΝΟΙΕΣ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΙΙ ΚΑΙ Η ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΤΟΥΣ Σημειώσεις Εργαστηριακών Ασκήσεων 3. Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ Υλικά: 1 η ομάδα υλικών: Τέσσερα (4) συμπαγή κυλινδρικά μέταλλα ίσου όγκου (Αλουμίνιο, χαλκός, σίδηρος, μπρούντζος) 2 η ομάδα υλικών: έξι (6) συμπαγή κυλινδρικά μέταλλα ίσου βάρους: αλουμινίου, χαλκού, σιδήρου, ψευδαργύρου, μπρούντζου και μολύβδου. ένας (1) ζυγός με τάσια (πλαστικός νηπ/γείου) ένας (1) ζυγός ηλεκτρονικός ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 5 η : 1 ο Βήμα: Περιγραφή έργου - Έχετε δυο ομάδες υλικών σωμάτων που αποτελούνται από γεωμετρικά στερεά όπως δίνονται ανά ομάδα, τα οποία αναγνωρίζονται και διακρίνονται με βάση τα εμφανώς διακριτά χαρακτηριστικά τους. - Με τη βοήθεια του πλαστικού αναλογικού ζυγού θα συγκρίνετε τα βάρη τεσσάρων κυλίνδρων ίσων όγκων. - Με τη βοήθεια του ηλεκτρονικού ζυγού θα ζυγίστε τους τέσσερις κυλίνδρους. 2 ο Βήμα: Εκτέλεση πειράματος Για την ομάδα υλικών σωμάτων ίσου όγκου: α) Συγκρίνετε (εκτιμήστε) τα βάρη των κυλίνδρων ίσων όγκων, με τις αισθήσεις σας. Βάρος κυλίνδρου χαλκού > Βάρος κυλίνδρου μπρούντζου > Βάρος κυλίνδρου σιδήρου > Βάρος κυλίνδρου αλουμινίου β) Συγκρίνετε τα βάρη, με τη βοήθεια του πλαστικού ζυγού. Βάρος κυλίνδρου χαλκού > Βάρος κυλίνδρου μπρούντζου > Βάρος κυλίνδρου σιδήρου > Βάρος κυλίνδρου αλουμινίου γ) Ζυγίστε τα βάρη των κυλίνδρων ίσων όγκων, στον ηλεκτρονικό ζυγό. Καταγράψτε τα αποτελέσματά σας. Βάρος κυλίνδρου χαλκού = 89 gr Βάρος κυλίνδρου μπρούντζου = 85 gr Βάρος κυλίνδρου σιδήρου = 79 gr κυλίνδρου αλουμινίου = 27 gr δ) Ποια η διαφορά των δυο τρόπων ζύγισης; Δηλ. με διαφορετικό είδος ζυγού; Όλες/οι οι φοιτήτριες/ές συμφωνούν ότι με τη βοήθεια του πλαστικού ζυγού - 8 -
συγκρίνουν ενώ με τον ηλεκτρονικό ζυγό ζυγίζουν (μετρούν). Για την ομάδα υλικών σωμάτων ίσων βαρών: α) Συγκρίνετε τους όγκους των κυλίνδρων ίσων βαρών, χρησιμοποιώντας τις αισθήσεις σας. Όγκος κυλίνδρου αλουμινίου > Όγκος κυλίνδρου ψευδαργύρου > Όγκος κυλίνδρου σιδήρου > Όγκος κυλίνδρου μπρούντζου > Όγκος κυλίνδρου χαλκού > Όγκος κυλίνδρου μολύβδου 3 ο Βήμα: Αποτελέσματα Συμπεράσματα - Γνωρίζετε ότι η πυκνότητα ορίζεται ως μάζα / όγκο: d = m/v. Με βάση τις μετρήσεις ή και συγκρίσεις των μεγεθών και τον τύπο της πυκνότητας, να συγκρίνεται την πυκνότητα των 4 υλικών της 1 ης ομάδας. Το ίδιο και για τη 2 η ομάδα. α) 1 η ομάδα υλικών: Ίδιος όγκος αλλά διαφορετική μάζα. Άρα στη σχέση d = m/v η πυκνότητα μεγαλώνει καθώς μεγαλώνει η μάζα (παρονομαστής σταθερός). Δηλαδή: d χαλκού > d μπρούντζου > d σιδήρου > d αλουμινίου β) 2 η ομάδα υλικών: Ίδια μάζα αλλά διαφορετικός όγκος. Άρα στη σχέση d = m/v η πυκνότητα μεγαλώνει καθώς μικραίνει ο όγκος (αριθμητής σταθερός, μεταβάλλεται ο παρονομαστής). Δηλαδή: d μολύβδου > d χαλκού > d μπρούντζου > d σιδήρου > d ψευδάργυρου > d αλουμινίου 4. Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΚΟΙΛΟΤΗΤΑΣ ΣΤΗΝ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΤΗΝ ΠΛΕΥΣΗ ΒΥΘΙΣΗ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 6 η : Υλικά: λεκάνη με νερό, πλαστελίνη, φύλλο αλουμινόχαρτου 1 ο Βήμα: Ερώτηση - Θεωρείστε ότι έχετε ένα υλικό σώμα που βυθίζεται, δηλαδή που έχει μεγαλύτερη πυκνότητα από το υγρό. - Μπορείτε να μετατρέψετε ή να τροποποιήσετε αυτό το υλικό σώμα ώστε να επιπλέει, δηλαδή να το μετατρέψετε σε σώμα που θα αποκτήσει πυκνότητα μικρότερη του νερού; Διατυπώστε την πρότασή σας σχετικά με τον τρόπο που θα κάνετε αυτό το υλικό σώμα να επιπλέει: Οι περισσότερες/οι φοιτήτριες/ές εύκολα διατύπωσαν την άποψη ότι πρέπει να διαμορφώσουν την πλαστελίνη σε σχήμα βάρκας. Να δημιουργήσουν δηλ. κοιλότητα η - 9 -
ΕΝΝΟΙΕΣ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΙΙ ΚΑΙ Η ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ ΤΟΥΣ Σημειώσεις Εργαστηριακών Ασκήσεων οποία θα προσδώσει στο σώμα μεγαλύτερο όγκο χωρίς να επηρεαστεί σημαντικά το βάρος του. 2 ο Βήμα: Εκτέλεση πειράματος - Χρησιμοποιήστε τα προτεινόμενα υλικά, την πλαστελίνη και το αλουμινόχαρτο ώστε να δείξετε με ποιο τρόπο υλοποιούνται οι προτάσεις σας. Θυμηθείτε ότι μια σιδερένια σφαίρα βυθίζεται, ενώ ένα σιδερένιο καράβι επιπλέει. -Περιγράψτε αναλυτικά τη διαδικασία και τις ενέργειές σας που θα φανερώνουν την μετατροπή του σώματος που βυθίζεται σε ένα που επιπλέει και αντίστροφα. Προσπαθούμε να δημιουργήσουμε κοιλότητα στα υλικά (πχ. να δώσουμε σχήμα βάρκας), ώστε να μην βυθιστούν. 3 ο Βήμα: Ερμηνεία του φαινομένου - Προσπαθήστε να ερμηνεύστε το φαινόμενο στηριζόμενοι/νες στην αρχή της πλεύσης βύθισης, που λέει ότι, τα σώματα μεγαλύτερης πυκνότητας από το υγρό βυθίζονται σ αυτό και σώματα μικρότερης πυκνότητας από αυτό επιπλέουν. Καθώς δημιουργούμε κοιλότητα στα υλικά, ελαττώνουμε την μέση πυκνότητα των υλικών. Όταν αυτή θα γίνει μικρότερη από την πυκνότητα του νερού που το περιβάλλει, τότε τα υλικά θα επιπλέουν. Δηλαδή, η πλεύση ή η βύθιση ενός αντικειμένου μπορεί να προβλεφθεί συγκρίνοντας την πυκνότητα του αντικειμένου αυτού με την πυκνότητα του υγρού. Γι αυτό η μικρή πετρούλα βυθίζεται (συμπαγές σώμα, άρα μικρό βάρος αλλά και μικρός όγκος) και το τεράστιο καράβι επιπλέει (σώμα με κοιλότητες, άρα πολύ μεγάλο βάρος αλλά και πολύ μεγάλος όγκος). - 10 -
5. ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ 5.1 Εναλλακτικές ιδέες μαθητών για την άνωση Πολλοί μαθητές δεν αναγνωρίζουν τους παράγοντες που επηρεάζουν την άνωση. Αν κάποιοι από αυτούς γνωρίζουν τον σχετικό τύπο, δεν μπορούν να τον εφαρμόσουν στην πρόβλεψη και ερμηνεία σχετικών φαινομένων. Όταν συγκρίνουν ανώσεις σωμάτων μερικά βυθισμένα σε υγρό θεωρούν ότι μεγαλύτερη άνωση δέχεται αυτό που εξέχει περισσότερο από το υγρό. Μια συνηθισμένη εξήγηση είναι: «γιατί είναι πιο πάνω η άνωση το αναγκάζει» Επίσης τα περισσότερα νήπια και οι μικροί μαθητές θεωρούν ότι τα βαριά σώματα βυθίζονται και τα ελαφριά επιπλέουν, παρόλο που η εμπειρία τους στη θάλασσα τους δείχνει ότι ένα καράβι ή μια βάρκα (βαρύ σώμα) επιπλέει ενώ μια πετρούλα (πιο ελαφριά σίγουρα από το καράβι ή την βάρκα) βυθίζεται. Επίσης τα περισσότερα νήπια και οι μικροί μαθητές θεωρούν ότι και το σχήμα που έχει κάποιο σώμα επηρεάζει την πλεύση του σώματος. Για περισσότερες λεπτομέρειες δες και Driver κλπ: Οικο-δομώντας τις έννοιες των Φυσικών Επιστημών, εκδ. Τυπωθήτω, σελ. 188 5.2 Επιλογή πειραμάτων για εφαρμογή στο Νηπιαγωγείο. Στο εργαστηριακό μάθημα που μόλις ολοκληρώθηκε εκτελέσατε μια σειρά απλών πειραμάτων που αφορούν τις έννοιες του βάρους, του όγκου και της πυκνότητας και είναι κατάλληλα για το Νηπιαγωγείο. Κάποια από αυτά μπορούν να εκτελεστούν από τα ίδια τα νήπια με τις οδηγίες του / της Νηπιαγωγού, ενώ άλλα απαιτείται να εκτελεστούν από τον /την Νηπιαγωγό, ως πειράματα επίδειξης, για διάφορους λόγους. Στη συνέχεια δίνεται συνοπτικός πίνακας των δραστηριοτήτων αυτής της ενότητας, με τις αντίστοιχες προτάσεις εκτέλεσής των. 1. Παράγοντες που επηρεάζουν από την Νηπιαγωγό την άνωση 2. Παράγοντες που επηρεάζουν την πλεύση - βύθιση 2.1. Η επίδραση του βάρους από τα ίδια τα νήπια 2.2. Η επίδραση του σχήματος από τα ίδια τα νήπια 2.3. Η επίδραση του υλικού από τα ίδια τα νήπια 3. Η επίδραση της πυκνότητας από τα ίδια τα νήπια Θέματα ασφάλειας (σπάσιμο αυγού) Η ύπαρξη του νερού, σχεδόν σίγουρα θα επιφέρει βρεξίματα. Παρόλ αυτά η εμπλοκή των νηπίων με τις δραστηριότητες είναι καταλυτική. 4. Η επίδραση της κοιλότητας από τα ίδια τα νήπια - 11 -