ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΑ ΟΜΑΔΑΣ
1........................................
2........................................
3........................................
4........................................
Σκοπός της άσκησης:
Σας δίνονται 3 όμοια κομμάτια πλαστελίνης ένα από τα οποία περιέχει μία μεταλλική μπίλια. Σκοπός της άσκησης είναι να προσδιορίσετε ποιο κομμάτι περιέχει την μπίλια χωρίς όμως να χαλάσετε τα κομμάτια της πλαστελίνης. Τα υλικά που σας διατίθενται είναι:
\1. πλαστελίνη
\2. χάρακας με μία τρύπα στη μέση ή ζυγός
\3. βάση στήριξης και ράβδοι στήριξης
\4. Δύο δοχεία με νερό
\5. Νήμα
1ο Βήμα:
Χρησιμοποιήστε ένα δείγμα πλαστελίνης, στερεώστε το με ένα νήμα που στην άλλη μεριά του νήματος κάντε μια στέρεη θηλιά. Βάλτε από τη μία μεριά του χάρακα το δείγμα σας και από την άλλη το 1ο από τα τρία κομμάτια πλαστελίνης που σας έχουν δωθεί. Μετακινήστε τις θέσεις τους δεξιά αριστερά ώστε ο χάρακας να ισορροπεί. Προσθέστε τώρα ή αφαιρέστε την κατάλληλη ποσότητα πλαστελίνης στο δείγμα σας, ώστε οι αποστάσεις που ισορροπούν να γίνουν ίσες.
Τι εξασφαλίσατε με αυτό τον τρόπο; ( τσεκάρετε τη σωστή απάντηση)
το δείγμα και το 1ο κομμάτι έχουν τον ίδιο όγκο
το δείγμα και το 2ο κομμάτι έχουν την ίδια μάζα
το δείγμα και το 1ο κομμάτι έχουν την ίδια πυκνότητα
2ο Βήμα:
Αφού εξασφαλίσατε την ισορροπία των δύο κομματιών σε ίσες αποστάσεις βυθίστε και τα δύο κομμάτια στα δοχεία με νερό. Διαπιστώστε αν χαλάει ή όχι η ισορροπία. Η ισορροπία χαλάει αν τα δύο κομμάτια έχουν:
Διαφορετική μάζα
Διαφορετικό όγκο
Διαφορετική πυκνότητα
Τσεκάρετε τη σωστή απάντηση:
Αν η ισορροπία δεν χαλάσει τότε σε αυτό εξασφαλίζει ότι τα δύο κομμάτια είναι φτιαγμένα από το ίδιο ακριβώς υλικό;
Επαναλάβατε τη διαδικασία για το 2ο και για το 3ο κομμάτι και βρείτε ποιο από αυτά περιέχει τη μπίλια.
Το πρόβλημα του Αρχιμήδη:
Ο Βασιλιάς των Συρακουσών έδωσε στο χρυσοχόο του μισό κιλό από καθαρό χρυσάφι για να του φτιάξει ένα στέμμα. Ο χρυσοχόος έφτιαξε ένα πολύ ωραίο στέμμα και το έδωσε το Βασιλιά. Ο Βασιλιάς όμως υποψιάστηκε ότι ο χρυσοχόος έκλεψε ένα τμήμα από το χρυσό το οποίο και αντικατέστησε με άλλο φθηνότερο μέταλλο. Υποψιάστηκε δηλαδή ότι το στέμμα του δεν ήταν από καθαρό χρυσό. Δεν είχε όμως τρόπο για να το αποδείξει. Έτσι έδωσε το πρόβλημα στον σοφό Αρχιμήδη. Ο Αρχιμήδης παιδευόταν αρκετό καιρό για τη λύση του προβλήματος και η έμπνευση του ήρθε όταν έμπαινε στην μπανιέρα του. Η χαρά του ήταν τόσο μεγάλη, που γυμνός βγήκε από το σπίτι του και φώναζε «Εύρηκα, εύρηκα»
\1. Μήπως μετά την άσκηση κάνατε μπορείτε περιγράψετε τι έκανε ο Αρχιμήδης για ν διαπιστώσει αν το στέμμα ήταν από καθαρό χρυσάφι ή όχι;
\2. Είναι τυχαίο ότι η έμπνευση του ήρθε μπαίνοντας στην μπανιέρα του;
Εργασία για το σπίτι
Βάλε σε ένα άδειο μεταλλικό κουτί γάλακτος λίγο νερό και τοποθέτησέ το μέσα σε μια λεκάνη νερό ή στον γεμάτο νιπτήρα του σπιτιού σου. Απάντησε στις παρακάτω ερωτήσεις.
Πως επιπλέει το κουτί αφού το μέταλλο είναι βαρύτερο από το νερό;.
Τι θα συμβεί αν προσθέσεις περισσότερο νερό στο κουτί;
Πόσο νερό πρέπει να βάλεις για να βυθιστεί το κουτί;
Αν στο σπίτι σου διαθέτει μια ζυγαριά κουζίνας, βάλε πάνω της ένα ποτήρι με νερό. Βύθισε μέσα το δάκτυλό σου. Τι παρατηρείς σχετικά με την ένδειξη της ζυγαριάς;. Μπορείς να δώσεις μια ερμηνεία.;
Σημειώσεις για τον καθηγητή:
Διδακτικοί στόχοι:
\1. Να μάθουν οι μαθητές πώς μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε βασικές αρχές της φυσικής για να λύσουμε ένα πρακτικό πρόβλημα
\2. Να μάθουν οι μαθητές ότι μέσω του ζυγού μπορούμε να συγκρίνουμε-μετρήσουμε μάζες
\3. Να μάθουν οι μαθητές ότι το μέτρο της άνωσης έχει να κάνει με τον όγκο του σώματος.
\4. Να μάθουν οι μαθητές κάποιες πληροφορίες σχετικές με την ιστορία της επιστήμης.
Πρακτικές συμβουλές:
Προετοιμάστε 3 κυβικά ή σφαιρικά τμήματα πλαστελίνης μέσα σε ένα από τα οποία βάλτε μία μικρή μεταλλική μπίλια. Τα τμήματα δεν είναι ανάγκη να είναι ίδια. Βάλτε μία ανάγλυφη «σφραγίδα» στο κάθε τμήμα ώστε να μην μπορούν οι μαθητές να χαλάσουν την πλαστελίνη ώστε να ανακαλύψουν αν περιέχεται ή όχι η μπίλια. Στερεώστε στο κάθε τμήμα μία κλωστή στην άλλη άκρη της οποίας έχετε κάνει μία σταθερή θηλιά, ώστε να μπορούν εύκολα να αναρτηθούν από το ζυγό.
Αν δεν έχετε ζυγό μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν πλαστικό χάρακα που με ένα πυρακτωμένο καρφάκι έχετε ανοίξει στη μέση και λίγο πιο πάνω μία τρύπα, ώστε να μπορείτε να κρεμάσετε το ζυγό.
Αν δεν έχετε ποτήρια μπορείτε να χρησιμοποιήσετε δύο πλαστικά μπουκάλια νερού κομμένα στη μέση.
Το πείραμα έχει ελάχιστες απαιτήσεις, δεν απαιτεί ζυγαριά ή δυναμόμετρο και είναι πολύ πιθανό να αποτελεί τον ακριβή τρόπο με τον οποίο δούλεψε ο Αρχιμήδης για να λύσει το πρόβλημα του στέμματος