Πειράματα υδροστατικής με απλά υλικά

Πείραμα: Η Αρχή του Υποβρυχίου

Διδακτικοί Στόχοι:

  • Να διαπιστώσουν τον τρόπο με τον οποίο αναδύεται και καταδύεται ένα υποβρύχιο.
  • Να διαπιστώσουν οι μαθητές ότι τα σώματα βυθίζονται ή επιπλέουν σε ένα υγρό, ανάλογα με τις πυκνότητες τους.

Υλικά που χρειαζόμαστε:

  • Ένα μικρό πλαστικό μπουκάλι από νερό ή αναψυκτικό
  • Κωνικό ελαστικό πώμα εργαστηρίου με μια τρύπα
  • Ελαστικό σωλήνα ενός μέτρου (λάστιχο παροχής βενζίνης από ανταλλακτικά αυτοκινήτων)
  • Ένα μικρό κομμάτι γυάλινο σωλήνα εργαστηρίου με μήκος περίπου 10 εκ. (πως θα κόψω ένα γυάλινο σωλήνα;)
  • Μια μεταλλική ράβδο τέτοιου μήκους ώστε να μπορεί να κολληθεί εσωτερικά στο μπουκάλι και βάρους περίπου 150 gr. (σίδερο οπλισμού σκυροδέματος)
  • Ένα μικρό μπαλόνι, κολλητική ταινία (σελοτέιπ), σιλικόνη.

Διαδικασία

Θερμαίνοντας με φλόγιστρο την κεφαλή ενός κατσαβιδιού (ή μεγάλου καρφιού) κάνουμε τέσσερις (4) τρύπες περιμετρικά στο πάνω μέρος
και άλλες τέσσερις (4) στο κάτω μέρος του μπουκαλιού, όπως φαίνεται στην εικόνα.

Βάζουμε μικρή ποσότητα σιλικόνης σε διάφορα σημεία της ράβδου και την τοποθετούμε μέσα στο μπουκάλι (το μπουκάλι πρέπει να είναι στεγνό). Συνήθως χρειάζονται μερικές ώρες για να στεγνώσει εντελώς η σιλικόνη.

Ακολουθούμε τη γνωστή διαδικασία (βλέπε «Συγκοινωνούντα Δοχεία”) για να εφαρμόσουμε το ελαστικό πώμα στο στόμιο του μπουκαλιού. Με την κολλητική ταινία εφαρμόζουμε το μπαλόνι στο γυάλινο σωλήνα (ίσως χρειαστεί να το ενισχύσουμε με σιλικόνη για να μην έχει διαρροή αέρα). Τέλος περνάμε το γυάλινο σωλήνα μέσα από την τρύπα του πώματος.

Τοποθετούμε το μπαλόνι μέσα στο μπουκάλι και κλείνουμε καλά το στόμιο του μπουκαλιού με το ελαστικό πώμα. Στο ελεύθερο άκρο του γυάλινου σωλήνα εφαρμόζουμε τον ελαστικό σωλήνα. Τοποθετούμε το υποβρύχιο σε μια λεκάνη με νερό. Φυσώντας στον ελαστικό σωλήνα το υποβρύχιο αναδύεται στην επιφάνεια ενώ ελευθερώνοντας τον αέρα βυθίζεται στον πάτο της λεκάνης.

Ερμηνεία

Όταν φουσκώνει το μπαλόνι, το νερό (που διαφεύγει από τις τρύπες) αντικαθίσταται με τον πιο ελαφρύ αέρα. Έτσι η πυκνότητα του υποβρυχίου γίνεται μικρότερη από του νερού και έχουμε συνθήκες πλεύσης. Όταν ο αέρας ελευθερώνεται το νερό γεμίζει το μπουκάλι και λόγω της ράβδου το υποβρύχιο έχει μεγαλύτερη πυκνότητα και έχουμε βύθιση.

Μοιραστείτε: