Fizyka może wydawać się tematem onieśmielającym, ale są sposoby, aby sprawić, by była zabawna. Jest nie tylko podstawą innych nauk, takich jak chemia i meteorologia, ale także wyjaśnia wiele o świecie, w którym żyjemy. Fizyka bada podstawowe pojęcia materii, energii, przestrzeni i czasu oraz interakcje między tymi właściwościami. Dla uczniów szkół średnich poszukujących prostych eksperymentów światło, elektryczność statyczna i termodynamika to świetne miejsca na start.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Poświeć latarką przez wodę i mleko, aby odkryć, dlaczego niebo jest niebieskie, a zachód słońca czerwony; użyj grzebienia do zginania wody z elektrycznością statyczną; i patrzeć, jak jajko na twardo zostaje wciągnięte do butelki, aby zobaczyć termodynamikę w akcji.
Kolor światła
Czy zastanawiałeś się kiedyś, dlaczego niebo jest niebieskie, a zachód słońca jest czerwony? Użyj latarki, przezroczystego prostokątnego pojemnika, wody i kubka mleka, aby dowiedzieć się dlaczego.
Napełnij pojemnik do trzech czwartych wodą i poświeć latarką w bok pojemnika. Obserwuj światło z przeciwnej strony i końca pojemnika. W miejscu, przez które przechodzi wiązka, można zobaczyć co najwyżej kilka białych cząstek pyłu.
Teraz wymieszaj 1/4 szklanki mleka z wodą. Obserwuj światło z przeciwnej strony i końca pojemnika. Z drugiej strony światło może wydawać się niebieskie, a od końca światło może wydawać się żółte. Zwróć uwagę na szerokość belki. Powtarzaj, aż całe mleko zostanie dodane. Po każdym dodaniu zauważysz, że niebieski ciemnieje, żółty zmienia się w pomarańczowy, a szerokość wiązki zwiększa się.
Dlaczego więc światło ma dwa różne kolory, w zależności od kąta? Światło porusza się w linii prostej, chyba że napotka cząstki, które powodują rozproszenie wiązki. Im więcej mleka (zawierającego cząsteczki tłuszczu i białka) dodasz do wody, tym więcej światła się rozprasza, z niebieskim zagięciem, podczas gdy czerwone i pomarańczowe kontynuują bardziej prostą linię. Jeśli chodzi o zachód słońca, to ze względu na trajektorię słońca światło musi w tym czasie przebyć dalszą drogę i napotyka więcej cząstek pyłu w atmosferze.
Elektryczność statyczna
Elektryczność statyczna może porazić niczego niepodejrzewającą osobę, a także poruszyć przedmioty. Użyj nylonowego grzebienia i kranu, aby obserwować, jak elektryczność statyczna wygina wodę.
Odkręć kran, aby woda o średnicy 1/16 cala wypływała z kranu. Kilka razy przeczesać grzebieniem włosy. Trzymaj grzebień 3 do 4 cali poniżej kranu z zębami grzebienia cal od strumienia wody. Zwróć uwagę, co się dzieje. Przysuń grzebień bliżej i obserwuj, co się dzieje. Ponownie przeprowadź grzebień po włosach i zobacz, czy to zmieni wyniki. Spróbuj dostosować strumień wody, aby zobaczyć, czy to robi różnicę. Na koniec wypróbuj grzebienie o różnych rozmiarach i powtórz.
Czesanie włosów wytwarza elektryczność statyczną. Jeden obiekt zostaje naładowany ujemnie poprzez zyskanie elektronów, podczas gdy drugi obiekt zostaje naładowany dodatnio poprzez utratę elektronów. Strumień wody porusza się w kierunku grzebienia, ponieważ elektrony z wody są przyciągane do naładowanego grzebienia. Rozczesane włosy mogą również odpychać się nawzajem, ponieważ każde pasmo ma ten sam ładunek i podobnie jak ładunki odpychają się.
Wysokie i niskie ciśnienia
Co rozumie przez pogodynka „wysokie ciśnienie” i „niskie ciśnienie”? Jajko na twardo, staromodna szklana butelka mleka i kilka zapałek mogą ci pomóc.
Obierz schłodzone jajko na twardo. Jednocześnie zapal trzy zapałki i wrzuć je do pustej szklanej butelki. Szybko zakryj otwór jajkiem. Po zgaśnięciu zapałek obserwuj, jak jajko zostaje wciągnięte do butelki.
Ciepło z zapałek powoduje, że powietrze zamknięte w butelce rozszerza się. Po zgaszeniu zapałek powietrze ochładza się i kurczy. Ciśnienie wewnątrz butelki staje się niższe niż ciśnienie na zewnątrz butelki. Gdy ciśnienie się wyrównuje, jajko wciska się do butelki.
Fascynujące rzeczy! Ciesz się tymi eksperymentami i miejmy nadzieję, że te koncepcje fizyki staną się nieco łatwiejsze do przyswojenia.