Fysik kan verka som ett skrämmande ämne, men det finns sätt att göra det roligt. Det är inte bara grunden för andra vetenskaper som kemi och meteorologi, det förklarar också så mycket om världen vi lever i. Fysik utforskar de grundläggande begreppen materia, energi, rum och tid och interaktionerna mellan dessa egenskaper. För gymnasieelever som letar efter enkla experiment är ljus, statisk elektricitet och termodynamik bra ställen att börja.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Lys en ficklampa genom vatten och mjölk för att upptäcka varför himlen är blå men solnedgången är röd; använd en kam för att böja vatten med statisk elektricitet; och se hur ett hårdkokt ägg sugs in i en flaska för att se termodynamik i aktion.
Ljusets färg
Har du någonsin undrat varför himlen är blå, men solnedgången är röd? Använd en ficklampa, en transparent rektangulär behållare, vatten och en kopp mjölk för att ta reda på varför.
Fyll behållaren tre fjärdedelar full av vatten och lysa ficklampan i behållarens sida. Observera ljuset från motsatt sida och slutet av behållaren. Högst några vita dammpartiklar kan ses där strålen passerar igenom.
Rör nu 1/4 kopp mjölk i vattnet. Observera ljuset från motsatt sida och slutet av behållaren. Från andra sidan kan ljuset verka blått och från slutet kan ljuset verka gult. Notera balkens bredd. Upprepa tills all mjölk har tillsatts. Efter varje tillägg märker du att det blå mörknar, det gula blir orange och strålens bredd ökar.
Så varför visas ljuset i två olika färger, beroende på vinkeln? Ljus rör sig i en rak linje såvida det inte stöter på partiklar som får strålen att spridas. Ju mer mjölk (som innehåller fett- och proteinpartiklar) du lägger till i vattnet, desto mer sprids ljuset, med den blåa böjningen medan den röda och orange fortsätter i mer av en rak linje. När det gäller solnedgången, på grund av solens väg, har ljuset längre att resa vid den tiden och stöter på mer dammpartiklar i atmosfären.
Statisk elektricitet
Statisk elektricitet kan chocka en intet ont anande person, och den kan också flytta föremål. Använd en nylonkam och en kran för att se statisk elektricitet böja vatten.
Vrid på kranen så att vatten 1/16 tum i diameter rinner från kranen. Kör kammen genom håret några gånger. Håll kammen 3 till 4 tum under kranen med kamens tänder en tum från vattenströmmen. Lägg märke till vad som händer. Flytta kammen närmare och observera vad som händer. För kammen genom håret igen och se om det förändrar resultatet. Försök justera vattenströmmen för att se om det gör skillnad. Slutligen, prova kammar av olika storlek och upprepa.
Att kamma hår skapar statisk elektricitet. Ett objekt blir negativt laddat genom att få elektroner, medan det andra objektet blir positivt laddat genom att förlora elektroner. Strömmen av vatten rör sig mot kammen eftersom elektroner från vattnet lockas till den laddade kammen. De kammade hårstrån kan också avvisa varandra, eftersom varje tråd har samma laddning, och liknande laddningar stöter bort.
Höga och låga tryck
Vad menar vädermannen med "högt tryck" och "lågt tryck"? Ett hårdkokt ägg, en gammaldags glasmjölkflaska och några tändstickor kan hjälpa dig att ta reda på det.
Skala ett kylt, hårdkokt ägg. Tänd samtidigt tre tändstickor samtidigt och släpp dem i en tom glasflaska. Täck snabbt öppningen med ägget. Efter att tändstickorna slocknat, se ägget sugas in i flaskan.
Tändstickorna gör att luften som tätas i flaskan expanderar. När matcherna slocknar svalnar luften och dras samman. Trycket inuti flaskan blir lägre än trycket utanför flaskan. När trycket utjämnas klämmer ägget in i flaskan.
Fascinerande grejer! Njut av dessa experiment, och förhoppningsvis blir dessa fysikbegrepp lite lättare att smälta.