Μάθημα : Επιστήμη_Στ΄ τάξης_2019-2020

Ας ξεκινήσουμε με τα περίφημα "φιδάκια της θερμότητας" που δεν προλάβαμε να ολοκληρώσουμε. Είχατε ως εργασία για το σπίτι, να ζωγραφίσετε και να κόψετε τα δικά σας και στη συνέχεια να τα φέρετε να τα δούμε όλοι-ες μαζί στο σχολείο!

Κατεβάζουμε και εκτυπώνουμε τα πέντε διαθέσιμα πρότυπα για φιδάκια από εδώ, ή εκτυπώνουμε μόνο εκείνο που μας αρέσει περισσότερο, κάτι που ήδη έχουμε κάνει στο σχολείο.

Ερωτήματα [τα ερωτήματα είναι σημαντικά ... απαντήσεις βρίσκουμε!]

• Τι κάνει το φλεγόμενο κεράκι ρεσώ στον αέρα που υπάρχει γύρω του;
• Τι νομίζετε ότι συμβαίνει στον αέρα που θερμαίνεται;
• Γιατί το φιδάκι γυρίζει γύρω γύρω;
• Γυρίζει με την ίδια φορά το κάθε φιδάκι (από αριστερά προς τα δεξιά ή από τα δεξιά προς τα αριστερά);
• Μπορείς να εξηγήσεις γιατί διαφορετικά φιδάκια στριφογυρίζουν με διαφορετικούς τρόπους;
• Τι θα συμβεί αν βάλουμε δύο ή τρία κεράκια ρεσώ κάτω από το φιδάκι; Προσοχή μην αρπάξει φωτιά το φιδάκι μας!!

Τι συμβαίνει;
Τα χάρτινα φιδάκια γυρίζουν εξαιτίας της θερμότητας! Το κεράκι ρεσώ είναι μια πηγή θερμότητας που θερμαίνει τον αέρα τριγύρω. Ο θερμός αέρας διαστέλλεται, δηλαδή μεγαλώνει ο όγκος του και έτσι γίνεται ελαφρύτερος, με την έννοια του λιγότερο πυκνός, από τον πιο κρύο αέρα μέσα στο δωμάτιο. Ο θερμός αέρας κινείται ανοδικά, δηλαδή κατακόρυφα προς τα πάνω και έτσι δημιουργείται ένα ρεύμα θερμού αέρα, το οποίο ρέει τριγύρω και μέσα στο χάρτινο φιδάκι κάνοντάς το να στριφογυρίζει εξαιτίας του σπειροειδούς σχήματός του. Το σημείο που δένουμε με λεπτή κλωστή το φιδάκι μας, είτε από το κεφάλι είτε από την ουρά, είναι ουσιαστικά το κεντρικό σημείο της περιστροφής του και η λεπτή κλωστή που χρησιμοποιούμε δημιουργεί ελάχιστες τριβές, με αποτέλεσμα να κινείται ελεύθερα και να είναι ευαίσθητο ακόμα και σε ένα μικρό ανοδικό ρεύμα θερμού αέρα. Όμοια, το σημείο που κρεμάμε το φιδάκι μας σε ένα μακρύ καλαμάκι από σουβλάκι ή ένα κομμάτι λεπτό ξύλο που έχουμε γυαλοχαρτίσει κατάλληλα στην άκρη, είναι πάλι το κεντρικό σημείο της περιστροφής του. Το μικρό βαθούλωμα, το οποίο οριοθετεί το σημείο περιστροφής του πάνω στο καλαμάκι ή στο ξυλάκι, έχει επίσης μικρές τριβές και περιστρέφεται ελεύθερα μέσα στο ρεύμα του θερμού αέρα. Οφείλουμε να προσέξουμε ώστε να μην τρυπήσουμε το χαρτί ή το χαρτόνι ή το πλαστικοποιημένο χαρτί από το φιδάκι μας, αλλά απλά να το πιέσουμε ελαφρά πάνω στο καλαμάκι ή στο μυτερό ξυλάκι για να δημιουργηθεί αυτό το βαθούλωμα περιστροφής (βλ. παρακάτω βίντεο, προς το τέλος).

Τα "φιδάκια της θερμότητας", με το βίντεο από το Εργαστήριο ΦΕ στο 9ο Δημοτικό Σχολείο Ρεθύμνου, θα τα βρείτε και στο σχολικό εγχειρίδιο, στο "Βιβλίο του Μαθητή" (... και της Μαθήτριας) του διδακτικού πακέτου "Ερευνώ και Ανακαλύπτω", στο  "Φυσικά ΣΤ' Δημοτικού - Βιβλίο Μαθητή (Εμπλουτισμένο)"

Τώρα, βέβαια, αν δεν έχετε ένα εκτυπωτή, για να εκτυπώσετε τα σχέδια, θα πρέπει να φτιάξετε τα δικά σας με χαρτονάκια ή χαρτιά που θα βρείτε σο σπίτι. Όμως, δείτε παρακάτω και μια ιδέα με ένα κυκλικό δίσκο αλουμινόχαρτου (αλουμινόφυλλου), τον οποίο αν κόψουμε προσεκτικά με ένα ψαλίδι, όπως κόβαμε και τα χαρτονένια φιδάκια στο σχολείο, μπορούμε να έχουμε ένα "αλουμινόφιδο της θερμότητας". Μπορείτε να το στηρίξετε σε ένα καλαμάκι/ξυλάκι, όπως δείχνει το βίντεο, ή/και να το κρεμάσετε με κλωστή, όπως έχουμε κάνει και με τα άλλα φιδάκια.

• Τι λέτε, είναι πιο ασφαλές το "αλουμινόφιδο"; γιατί;
• Αν κόψετε δεξιόστροφα ή αριστερόστροφα τον κυκλικό δίσκο, θα έχει διαφορά στο πώς θα περιστρέφεται το "αλουμινόφιδο";
• Μπορείτε να σχεδιάσετε και να χρωματίσετε το "αλουμινόφιδο" με ... ανεξίτηλους μαρκαδόρους;

Δείτε την εργασία που έχετε να κάνετε γι αυτό το e-μάθημα!

Κατασκευή μιας βάρκας με "πανί από αλουμινόχαρτο", που αρμενίζει με ένα κεράκι ρεσώ ... που θερμαίνει τον αέρα

Υλικά που χρειαζόμαστε

• μία μικρή φόρμα αλουμινίου για κέικ, κατά προτίμηση μακρόστενη, αλλά και μια στρογγυλή έχει ενδιαφέρον!
• αν δεν έχετε αλουμινένια φόρμα/κουτάκι, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα άλλο χαρτονένιο κουτάκι ή συσκευασία (βάλτε φαντασία στην κατασκευή!) και να κόψετε/διαμορφώσετε κατάλληλα το σχήμα/σκαρί της βάρκας σας
• ένα φύλλο αλουμινόχαρτου με διαστάσεις 20x10 εκ. περίπου
• ψαλίδι
• χάρακα
• κεράκι ρεσώ
• αναπτήρα
• μικρό συρραπτικό με γαντζάκια ή/και μονωτική ταινία
• μία μακρόστενη λεκάνη με νερό ή βάζουμε λίγο νερό στην μπανιέρα
• ανεξίτηλους μαρκαδόρους, χρώματα ή μικρά στολίδια για διακόσμηση της βάρκας

Τι θα κάνουμε

Παίρνουμε τη μακρόστενη αλουμινένια φόρμα για κέικ και την πιέζουμε στη μία μεριά της έτσι, ώστε να γίνει λίγο μυτερή και να μοιάζει με πλώρη ιστιοφόρου πλοίου ή καϊκιού. Έπειτα, παίρνουμε το κομμάτι αλουμινόφυλλο, που έχουμε κόψει από ένα ρολό, με διαστάσεις περίπου 20x10 εκ. και το συρράπτουμε με 2-3 γαντζάκια, αριστερά και δεξιά της πλώρης που σχηματίσαμε πριν. Στη συνέχεια, φροντίζουμε να δώσουμε ένα καμπυλόμορφο σχήμα, που να μοιάζει κάπως με ένα αυτοσχέδιο πανί για τη βάρκα μας. Αυτό θα το πετύχουμε αν γέρνει προς τα πίσω, προς την πρύμη της βάρκας μας, χωρίς να την ξεπερνά κατά πολύ στο μήκος (βλ. παραπάνω φωτογραφία). Τέλος, τοποθετούμε το κεράκι ρεσώ κοντά στην πρύμη της βάρκας μας, σε μια θέση που θα έχει καλή ισορροπία δοκιμάζοντάς τη στο νερό. 

Παρατηρούμε τι θα συμβεί στη βάρκα μας όταν τη βάλουμε σε μια μακρόστενη λεκάνη με νερό και ανάψουμε το κεράκι ρεσώ (βλ. παρακάτω βίντεο). Μπορεί να χρειαστεί να περιμένουμε για λίγο στην αρχή ... 

Ερωτήματα, τα οποία είναι σημαντικά, λέμε!

• Γιατί καθυστερεί να αρχίσει να κινείται η βάρκα μας;
• Τι συμβαίνει και αρχίζει να κινείται;
• Θα αλλάξει κάτι αν φτιάξουμε μεγαλύτερο ή πιο πλατύ πανί;
• Αν το πανί από αλουμινόφυλλο δεν έκανε την καμπύλη προς την πρύμη της βάρκας, θα προχωρούσε;
• Θα αλλάξει κάτι αν μπορέσουμε να βάλουμε 2 κεράκια ρεσώ στην πρύμη της βάρκας μας;
• Γιατί δεν τα καταφέρνει η βάρκα μας να πηγαίνει πάντα ίσια μπροστά, αλλά πάει λίγο δεξιά ή αριστερά;
• Μπορούμε άραγε να κάνουμε κάτι γι αυτό;

Τι συμβαίνει;

Η βάρκα μας αρμενίζει εξαιτίας της θερμότητας! Όταν ανάβουμε το κεράκι ρεσώ, αρχίζει να θερμαίνεται το αέρας που βρίσκεται εκεί γύρω, κάτω από το αυτοσχέδιο πανί με το αλουμινόφυλλο που έχουμε κατασκευάσει για τη βάρκα μας. Δημιουργείται σταδιακά ένα ανοδικό ρεύμα θερμού αέρα, το οποίο κατά την άνοδό του συναντά μια αντίσταση από το "αλουμινο-πανί" της βάρκας. Έτσι, δημιουργείται μια ώθηση στο πανί και στροβιλίζοντας ελαφρά ο θερμός αέρας προς τα πίσω σπρώχνει τη βάρκα μπροστά. Σ' αυτό φαίνεται να βοηθά το καμπυλωτό σχήμα του "αλομινο-πανιού" …

Η "βάρκα της θερμότητας", με το βίντεο από το Εργαστήριο ΦΕ στο 9ο Δημοτικό Σχολείο Ρεθύμνου, θα τα βρείτε και στο σχολικό εγχειρίδιο, στο "Βιβλίο του Μαθητή" (... και της Μαθήτριας) του διδακτικού πακέτου "Ερευνώ και Ανακαλύπτω", στο  "Φυσικά ΣΤ' Δημοτικού - Βιβλίο Μαθητή (Εμπλουτισμένο)".

Τί θα κάνετε για να πηγαίνει "ίσια" η βάρκα σας μέσα στο νερό;

• Μήπως χρειάζεστε κάτι τέτοιο, που ονομάζεται "πηδάλιο" και κάνει τις βάρκες να "πηγαίνουν ίσια" και να στρίβουν κατάλληλα;
• Πώς μπορείτε να φτιάξετε ένα απλό πηδάλιο για τη βάρκα σας χρησιμοποιώντας ξυλάκια, αλουμινόχαρτο, πλαστικό ή χαρτόνι κλπ. από διάφορες συσκευασίες;

Τα καταφέρατε; Τι λέτε, σαλπάρουμε; 

Δείτε την εργασία που έχετε να κάνετε γι αυτό το e-μάθημα!

Ο ήλιος είναι το αστέρι του ηλιακού μας συστήματος και η ενέργειά του που φτάνει στη Γη είναι η κυρίαρχη πηγή ενέργειας που έχουμε! Θα λέγαμε με απλά λόγια ότι η ηλιακή ενέργεια (ως ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, που θα μάθουμε αργότερα) μας φωτίζει και μας θερμαίνει! 

Η ηλιακή ενέργεια δεν μπορεί να φτάσει στη Γη με αγωγή, διότι ο ήλιος βρίσκεται πολύ μακριά και δεν έχει επαφή με τη Γη. Δεν μπορεί επίσης να φτάσει με ρεύματα, διότι ανάμεσα στον Ήλιο και στη Γη δεν υπάρχει κάποιο μέσο για να αρχίσει μια ροή εξαιτίας διαφοράς θερμοκρασίας (όπως γίνεται στα πειράματα με το νερό και τον αέρα που έχουμε κάνει). Αντίθετα, ανάμεσα στον Ήλιο και στη Γη υπάρχει "κενό". Συνεπώς, η ηλιακή ενέργεια φτάνει στη Γη με ένα άλλο τρόπο! Διαδίδεται με ακτινοβολία. Μοιάζει λίγο με τη διάδοση της ενέργειας (θερμότητα και φως) μιας λάμπας με πυρακτωμένο σύρμα (λάμπα πυρακτώσεως). Δείτε την παρακάτω εικόνα, όπου όμως οι διαστάσεις του Ήλιου και της Γης δεν είναι σε κλίμακα. Στην πραγματικότητα, ο Ήλιος είναι πολύ, μα πολύ, μεγαλύτερος. Θυμηθείτε και το μεγάλο μοντέλο που έχουμε φτιάξει στο σχολείο ... 

Ας δούμε ένα βίντεο για να μάθουμε δέκα (10) πράγματα, που ίσως δε γνωρίζουμε,  για το αστέρι μας, τον Ήλιο ...

Το νέο διαστημόπλοιο "Parker Solar Probe" της ΝΑΣΑ θα φτάσει πιο κοντά στον Ήλιο από οποιοδήποτε άλλο διαστημικό όχημα μέχρι σήμερα και έτσι θα μάθουμε πολλά ακόμα για τον Ήλιο

Στη συνέχεια, δοκιμάστε να κάνετε το παρακάτω πείραμα, βγάζοντας το "Τετράδιο Εργασιών" (πορτοκάλι βιβλίο) έξω στο μπαλκόνι, στη σελίδα 58. Χρησιμοποιείστε ένα βαρύ αντικείμενο (π.χ. μια πέτρα) για να κρατήσετε καλά ανοιχτό το βιβλίο ... 

Ποιο από τα δύο παραλληλόγραμμα πλαίσια αισθάνεστε πιο θερμό και γιατί;

Στη συνέχεια, δοκιμάσετε να "φουσκώσετε" ένα μπαλόνι με τον αέρα που είναι "παγιδευμένος" μέσα σε ένα πλαστικό μπουκάλι (π.χ. νερού), το οποίο αφήνετε για 30+ λεπτά στον ήλιο του μεσημεριού. Πότε θα φουσκώσει το μπαλόνι πιο εύκολα, όταν το μπουκάλι είναι μαυρισμένο (π.χ. με μαύρο χαρτόνι τυλιγμένο, ή βαμμένο με μπογιά ή ανεξίτηλο μαύρο μαρκαδόρο) ή όταν είναι διάφανο (ή λευκό, τυλιγμένο με άσπρο χαρτί); Δείτε την παρακάτω εικόνα ... 

Αν κάνουμε το ίδιο με 2 μπουκάλια με ίδια ποσότητα νερού, ένα μαυρισμένο και ένα τυλιγμένο με λευκό χαρτόνι και βάλουμε μέσα και δύο θερμόμετρα οινοπνεύματος και τα αφήσουμε για 3 ώρες στον Ήλιο, σε ποιο θα θερμανθεί το νερό περισσότερο;

Δείτε το σχετικό βίντεο από τον αγαπημένο μας Ινδό πειραματιστή Avrind Gupta με τα υπέροχα παιχνίδια και πειράματά του από "ανακυκλώσιμα υλικά" ... 

Για να απαντήσετε στα παραπάνω ερωτήματα, πηγαίνετε στην e-εργασία αυτού του e-μαθήματος!

Στο παραπάνω το πείραμα στηρίζεται και μια βασική ιδέα για τη λειτουργία του "ηλιακού θερμοσίφωνα", αλλά γι αυτό θα συζητήσουμε σε επόμενο e-μάθημα ...