«Αποτυχημένα» Πειράματα»

Εδώ παρουσιάζονται μία σειρά από πειράματα στα οποία είτε η έκβασή τους είναι διαφορετική από αυτή που προβλέπουμε είτε η ερμηνεία τους είναι δύσκολο να δοθεί ή και λανθασμένη.

 

«Αποτυχημένα» Πειράματα». 1

1. Δύναμη Laplace. 1

2. Βρασμός σε σύριγγα.. 1

3. Ένα περίεργο πηνίο. 1

4. Μία υπερελαστική κρούση. 1

5. Πρόβλεψε σωστά.. 1

6. Ένα ωραίο αεικίνητο. 1

7. 1η Δραστηριότητα από το βιβλίο κατεύθυνσης της Φυσικής Β’ Λυκείου. 1

8. Ποιά ράβδος θα φθάσει πρώτη; 1

9_Μία πολύ ωραία άσκηση μέσα από ένα πείραμα.. 1

10. Μία περίεργη ισορροπία.. 1

11. Μία περίεργη τριβή. 1

12. Περί τριβής περίεργα.. 1

13. Περίεργες ηλεκτρικές ιδιότητες. 1

14. Ποιά μπίλια φθάνει πιο μακριά; 1

15. Γιατί γυρίζει πίσω; 1

 

 

Vector illustration of scientist after a failed experiment Stock Vector  Image & Art - Alamy

 

1. Δύναμη Laplace

Σε αυτό το πείραμα θα πρέπει να ερμηνεύσετε γιατί δεν φαίνεται να ισχύει ο κανόνας F.B.I. που μας δίνει την κατεύθυνση της δύναμης Laplace

Αν θες να δεις την απάντηση πάτα εδώ

Μολονότι αυτό που χρησιμοποιούμε φαίνεται σαν μαγνήτης, τελικά δεν είναι μαγνήτης. Τον ζεστάναμε και έχασε τις μαγνητικές του ιδιότητες. Έτσι είναι απλά ένα κομμάτι σίδερο.

 

2. Βρασμός σε σύριγγα

Γεμίζουμε πλήρως μία σύριγγα με νερό και τραβάμε το έμβολο προς τα έξω. Τότε παρατηρούμε όπως φαίνεται και στο βίντεο φυσαλίδες. Εξήγησε το φαινόμενο. Μη βιαστείς γιατί η ερμηνεία σου μπορεί να είναι και λανθασμένη

Αν θες να δεις την απάντηση πάτα εδώ

 

Στο παραπάνω πείραμα δίνεται συχνά η λανθασμένη απάντηση ότι πρόκειται περί βρασμού αφού τραβώντας το έμβολο προς τα έξω ελαττώνεται η πίεση, άρα ελαττώνεται και το σημείο ζέσεως του νερού. Αν όμως επρόκειτο για βρασμό, οι φυσαλίδες θα εμφανιζόντουσαν σε όλη τη μάζα του νερού και όχι από κάτω. Εδώ  τραβώντας το έμβολο απλά μπαίνει αέρας από την κάτω μεριά.
Μπορούμε να πετύχουμε και βρασμό αν χρησιμοποιήσουμε πλαστική σύριγγα ώστε να έχουμε καλή στεγανότητα και να βάλουμε στη σύριγγα αρκετά ζεστό νερό ( κοντά στους 100C) ώστε με την υποπίεση η θερμοκρασία του νερού να γίνει ίση με το σημείο ζέσεως.

 

3. Ένα περίεργο πηνίο

Σε αυτό το πείραμα καλείστε να ερμηνεύσετε την περίεργη συμπεριφορά ενός πηνίου. Ένα πείραμα που αναδεικνύει με πολύ κομψό τρόπο τον διανυσματικό χαρακτήρα του ηλεκτρικού ρεύματος.

 

Αν θες να δεις την απάντηση πάτα εδώ

Στο περίεργο πηνίο μας οι μισές στροφές του έχουν τυλιχτεί προς μία φορά και οι άλλες μισές προς την αντίθετη φορά. Έτσι μολονότι διαρρέεται από ρεύμα δεν δημιουργεί γύρω του μαγνητικό πεδίο. Με αυτό το πείραμα αποδεικνύεται με πολύ εντυπωσιακό τρόπο ο διανυσματικός χαρακτήρας του ηλεκτρικού ρεύματος.

 

4. Μία υπερελαστική κρούση

Στην κρούση αυτή φαίνεται ξεκάθαρα ότι η κινητική ενέργεια μετά την κρούση είναι μεγαλύτερη από την κινητική ενέργεια πριν. Έχεις κάποια ερμηνεία αυτού του φαινομένου;

 

Αν θες να δεις την απάντηση πάτα εδώ

 

Λόγω του μαγνήτη υπάρχει μία έλξη μεταξύ των σφαιρών. Η έλξη αυτή αντιστοιχεί σε μία «δυναμική¨ ενέργεια του συστήματος των σφαιρών η γίνεται τόσο πιο μικρή όσο πιο κοντά στο μαγνήτη κατανέμονται οι μάζες. Επειδή οι σφαίρες έχουν την ίδια μάζα, αν δεν υπήρχε ο μαγνήτης, θα έφευγε η τελευταία σφαίρα με την ίδια ταχύτητα που κτύπησε η πρώτη. Με την απομάκρυνση όμως της τελευταίας, αλλάζει η κατανομή των σφαιρών γύρω από τον μαγνήτη, δηλαδή οι σφαίρες κατανέμονται πιο κοντά στο μαγνήτη, με αποτέλεσμα να έχουν και μικρότερη «δυναμική ενέργεια». Το πλεόνασμα εμφανίζεται ως κινητική ενέργεια της σφαίρας που απομακρύνεται.

5. Πρόβλεψε σωστά

Σταμάτησε το βίντεο και πρόβλεψε με ποιά σειρά θα σβήσουν τα κεράκια. Τρέξε το βίντεο και επαλήθευσε ή όχι την πρόβλεψή σου. Τι ερμηνεία δίνεις σχετικά με τη σειρά που σβήνουν τα κεράκια;

 

Αν θες να δεις την απάντηση πάτα εδώ

 

Κάποιος θα περίμενε να σβήσει πρώτα το κερί που βρίσκεται πιο χαμηλά, μετά πιο πάνω και τέλος το πιο ψηλό, αφού είναι γνωστό ότι η πυκνότητα του διοξειδίου του άνθρακα είναι μεγαλύτερη από αυτήν του αέρα. Από το πείραμα όμως παρατηρούμε το ακριβώς ανάποδο. Αυτό συμβαίνει γιατί το διοξείδιο που παράγεται από την καύση είναι πιο ζεστό από τον περιβάλλοντα αέρα, με αποτέλεσμα να ανεβαίνει πάνω.

 

6. Ένα ωραίο αεικίνητο

Προφανώς και δεν υπάρχουν αεικίνητα. Από που αντλεί όμως ενέργεια η πάπια μας και ταλαντώνεται; Μη βιαστείτε ν’ απαντήσετε γιατί είναι πολύ πιθανό η απάντησή σας να είναι λανθασμένη.

Αν θες να δεις την απάντηση πάτα εδώ

 

Η ενέργεια που συντηρεί την ταλάντωση είναι η εξάτμιση του νερού από τη μύτη της πάπιας. Λόγω εξάτμισης χαμηλώνει η θερμοκρασία στη μύτη της πάπιας και λόγω διαφοράς θερμοκρασίας δημιουργείται υποπίεση που ανεβάζει το νερό προς τα πάνω. Ανεβαίνοντας το νερό χαλάει η ισορροπία της πάπιας και έτσι η πάπια ξαναβουτάει στο νερό και υγραίνει ξανά τη μύτη της  αντικαθιστώντας το εξατμισμένο νερό με νέο. Θα σταματήσει να κινείται όταν εξατμιστεί τόσο νερό από το ποτήρι, ώστε όταν βουτάει η πάπια δεν θα υγραίνει πλέον τη μύτη της.
Επειδή η εξάτμιση οφείλεται στον ήλιο, θα λέγαμε ότι ο ήλιος είναι αυτός που κινεί την πάπια.

7. 1η Δραστηριότητα από το βιβλίο κατεύθυνσης της Φυσικής Β’ Λυκείου

Αγκάλιασε το λάθος και μάθε από αυτό.

Παρακολούθησε το βίντεο που περιγράφει την πρώτη δραστηριότητα του βιβλίου Φυσικής Κατεύθυνσης της Β’ Λυκείου και προσπάθησε να ερμηνεύσεις την αποτυχία του πειράματος

 

Αν θες να δεις την απάντηση πάτα εδώ

 

Το ύψος το ύψος του νερού στο καλαμάκι είναι περίπου 10cm. H ατμοσφαιρική πίεση αντιστοιχεί σε ύψος νερού περίπου 10m. Άρα μιλάμε για μεταβολή της πίεσης κατά 1/100. Η ίδια μεταβολή θα συμβεί και στον όγκο του εγκλωβισμένου αερίου όπως προβλέπεται από το νόμο του Boyle. Έτσι αν ο εγκλωβισμένος αέρας έχει μήκος 10cm μεταβολή του όγκου κατά 1/100 αντιστοιχεί σε μήκος 1mm μία μη παρατηρήσιμη μεταβολή. Άρα πρόκειται για ένα στην κυριολεξία αποτυχημένο πείραμα. Μ άλλα λόγια η θεωρία μας προβλέπει ότι θα έχουμε μεταβολή του όγκου, αυτή όμως είναι τόσο μικρή που δεν είναι παρατηρήσιμη.

8. Ποιά ράβδος θα φθάσει πρώτη;

ΠΡΟΒΛΕΨΕ ΚΑΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΕ ΣΩΣΤΑ

Με δεξί κλικ σταμάτησε το βίντεο και προσπάθησε να προβλέψεις ποια ράβδος θα φθάσει πρώτη. Στη συνέχεια προσπάθησε να ερμηνεύσεις θεωρητικά το αποτέλεσμα.

 

9_Μία πολύ ωραία άσκηση μέσα από ένα πείραμα

Πρόβλεψε σωστά και απόδειξε την πρόβλεψή σου.

Πριν εξελιχθεί πλήρως το φαινόμενο σταμάτα το βίντεο και προσπάθησε να προβλέψεις ποια ράβδος θα περάσει πρώτη από την κατακόρυφη. Τρέξε το βίντεο και διαπίστωσε αν πρόβλεψες σωστά.

Στη συνέχεια προσπάθησε ν’ αποδείξεις θεωρητικά αυτό που παρατήρησες στο βίντεο. Θα διαπιστώσεις ότι πρόκειται για μία πολύ ωραία άσκηση πάνω στο στερεό σώμα.

10. Μία περίεργη ισορροπία

Σε αυτό το πείραμα βλέπετε μια καταπληκτική ισορροπία την οποία καλείστε να ερμηνεύσετε. Να επικεντρώσετε την προσοχή σας στην ισορροπία της οδοντογλυφίδας.

Πρόγραμμα Αναπαραγωγής Βίντεο

Αν θες να δεις την απάντηση πάτα εδώ

Τα στερεά που ισορροπούν είναι δύο. Το σύμπλεγμα των πιρουνιών και η οδοντογλυφίδα. Αν σχεδιάσεις τις δυνάμεις που ασκούνται στο κάθε στερεό, τότε θα ερμηνεύσεις εύκολα την περίεργη πράγματι αυτή ισορροπία. Το βάρος της οδοντογλυφίδας είναι σχεδόν αμελητέο σε σχέση με τις δυνάμεις επαφής που ασκούνται πάνω της από το ποτήρι και από το σύμπλεγμα των πιρουνιών γι αυτό και όταν καεί το τμήμα της οδοντογλυφίδας που φτάνει μέχρι το ποτήρι, η ισορροπία δεν χαλάει.

11. Μία περίεργη τριβή

Σε αυτό το πείραμα καλείστε να ερμηνεύσετε αυτό που βλέπετε. Γιατί δηλαδή το σώμα κινείται πιο αργά στην λεία επιφάνεια από ότι στην τραχειά;

Αν θες να δεις την απάντηση πάτα εδώ

Το σώμα που αφήνουμε είναι ένας ισχυρός κυλινδρικός μαγνήτης. Όταν μαγνήτης αφήνεται να ολισθήσει στην επιφάνεια αλουμινίου δημιουργούνται ρεύματα Φουκώ που λόγω του κανόνα του Λέντς επιβραδύνουν την κίνηση του μαγνήτη. Ο μαγνήτης αποκτάει γρήγορα οριακή ταχύτητα και κινείται αργά προς τα κάτω.

 

12. Περί τριβής περίεργα

Σε αυτό το πείραμα καλείστε να ερμηνεύσετε γιατί δεν μπορούμε να βρούμε θέση που το σώμα να κινείται με σταθερή ταχύτητα, παρότι θεωρούμε ότι κινείται με σταθερή.

Αν θες να δεις την απάντηση πάτα εδώ

Στο πείραμα φαίνεται εμφανώς ότι το πλακίδιο δεν αποκτά σε καμία περίπτωση σταθερή ταχύτητα. Αυτό συμβαίνει όταν αυξάνουμε τη γωνία κλίσης, όσο το πλακίδιο παραμένει ακίνητο, η συνιστώσα του βάρους κατά μήκος του κεκλιμένου είναι ίση με τη στατική τριβή.
Όταν όμως αρχίζει η ολίσθηση, επειδή η τριβή ολίσθησης είναι μικρότερη από τη μέγιστη στατική τριβή, θα είναι και μικρότερη από τη συνιστώσα του βάρους, οπότε η κίνηση θα είναι επιταχυνόμενη.

Συμπερασματικά θα λέγαμε ότι δεν παρατηρείται σταθερή ταχύτητα γιατί η τιμή της τριβής ολίσθησης είναι λίγο μικρότερη από τη τιμή της μέγιστης στατικής τριβής.

 

13. Περίεργες ηλεκτρικές ιδιότητες

Σε αυτό το πείραμα καλείστε να ερμηνεύσετε τις διαφορετικές ηλεκτρικές ιδιότητες που έχουν δύο ποτήρια από φελιζόλ.

 

Αν θες να δεις την απάντηση πάτα εδώ

Το ποτήρι που έχει χάσει τις ηλεκτρικές του ιδιότητες και δεν μπορεί να ηλεκτριστεί είναι αυτό που έχει μείνει αρκετό καιρό στο ράφι έξω από τη συσκευασία. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να έχει εισχωρήσει αρκετή υγρασία η οποία ίσως και να έχει αλλάξει και τη χημική σύσταση του φελιζόλ. Πάντως σίγουρα άλλαξε τις ηλεκτρικές του ιδιότητες.

 

14. Ποιά μπίλια φθάνει πιο μακριά;

Με δεξί κλικ σταματήστε το βίντεο και προσπαθήστε να προβλέψετε ποια μπίλια φθάνει πιο μακριά. Στη συνέχει προσπαθήστε να δώσετε μια θεωρητική ερμηνεία.

 

Αν θες να δεις την απάντηση πάτα εδώ

 

Όταν η μπίλια είναι μικρή τότε ένα μέρος της βρίσκεται μέσα στις ράγες που κυλιέται. Έτσι ό άξονας περιστροφής δεν απέχει από το κέντρο απόσταση R ίση με την ακτίνα του κύκλου, αλλά μικρότερη. Έτσι ελαττώνεται η ροπή αδράνειας της μπίλιας  ως προς τον στιγμιαίο άξονα περιστροφής της. Αυτό οδηγεί σε μικρότερη ταχύτητα του κέντρου μάζας άρα και σε μικρότερο βεληνεκές.

 

15. Γιατί γυρίζει πίσω;

Προσπαθήστε να βρείτε τι μπορεί να περιέχει το κουτί ώστε να μπορεί να γυρίζει πίσω

 

Αν θες να δεις την απάντηση πάτα εδώ

 

Στο κουτί υπάρχει ένα λάστιχο στη μέση του οποίου υπάρχει στερεωμένο κάποιο βαράκι. Όταν κινείται το κουτί το λάστιχο αυτό συστρέφεται αποθηκεύοντας έτσι δυναμική ενέργεια. Όταν το κουτί σταματήσει, το λάστιχο αρχίζει και αποσυστρέφεται μετατρέποντας έτσι την αποθηκευμένη δυναμική του ενέργεια σε κινητική και έτσι το κουτί γυρνάει προς τα πίσω
https://blogs.sch.gr/mourouzis/files/2021/09/%CE%BA%CE%BF%CF%85%CF%84%CE%AF_%CE%BC%CF%80%CE%BF%CF%85%CE%BC%CE%B5%CF%81%CE%AC%CE%B3%CE%BA-300x200.jpg