Наукові ярмарки дають студентам можливість заглибитися у наукові концепції, які їх хвилюють, та проявити творчість при плануванні своїх проектів. Успішні проекти часто починаються з гіпотези про науку, яка лежить в основі того, що ви бачите у своєму повсякденному житті, і використовують інноваційні експерименти, щоб зробити висновки.
Проект початкової школи: Заморожені цукерки
Деякі люди заморожують шоколадні плитки перед тим, як їх з’їсти, але більшість людей не хотіли б спочатку заморозити своїх смолистих глистів. Вивчення того, як різні матеріали відчувають і поводяться, називається матеріалознавством. Матеріалознавці мають багато завдань, таких як забезпечення того, щоб будівлі могли прослужити та витримати певні погодні умови.
Цей проект використовує прості методики з матеріалознавства для перевірки гнучкості цукерок. Коли ви можете зігнути матеріал, і він тримає форму, він є «пластичним». Гнучка цукерка згинається сама, тоді як крихка цукерка не залишається зігнутою. Отримайте по шість з трьох видів цукерок. Розгорніть по три з кожної цукерки і помістіть їх у морозильну камеру на одну годину.
Розгорніть цукерки, що залишилися. Візьміть одну в обидві руки і зігніть її якомога повільніше, пильно спостерігаючи, що станеться. Згинайте його, поки він не зламається, або не складіть його навпіл, якщо не зламається.
Оцініть кожну цукерку за шкалою від 1 до 5. 1 - дуже гнучка, м’яка цукерка, яка згинається сама по собі або не тримає власної форми при згинанні. 5 - це дуже крихка цукерка, яка не залишається зігнутою, і якщо її згинати занадто далеко, вона швидко клацне навпіл.
Повторіть це для кожного з трьох шматочків кімнатної температури всіх трьох цукерок. Зробіть те ж саме для заморожених цукерок, але не виймайте їх відразу з морозильної камери. Вийміть одну, зігніть її та оцініть, а потім вийміть наступну цукерку.
Розрахуйте середнє значення, або “середнє значення”, для кожного набору з трьох цукерок у морозильній камері та кожного набору з трьох цукерок при кімнатній температурі (див. “Ресурси”, щоб отримати допомогу щодо розрахунку середніх значень). Порівняйте цукерки кімнатної температури із замороженими та різні цукерки між собою. Зверніть увагу, чи були певні цукерки більш гнучкими та крихкими, і чи не зазнавали більшої шкоди деякі цукерки, коли їх заморожували. Поміркуйте, що спричинило відмінності у цукерках.
Проект середньої школи: чи зберігаються батареї довше, якщо їх зберігати в холодильнику?
Багато людей зберігають одноразові батареї в холодильнику, щоб вони були прохолодними та сухими. Інші стверджують, що температура в побуті досить прохолодна для батарей, а також наявність продуктів і конденсату в холодильнику пошкодить батареї вологою. Цей експеримент перевіряє, чи є правда у переконанні, що батареї довше працюють у холодильнику.
Отримайте дев’ять нових одноразових лужних батарей типу АА тієї ж марки. Зберігайте три з них у герметичному контейнері в холодильнику, щоб захистити їх від можливої вологи, а ще три - у невеликому відкритому контейнері на тій самій полиці холодильника, що й інші батареї. Зберігайте решту три в шафі. Залиште їх там на один-три місяці.
В кінці періоду зберігання зберіть батареї, стежачи, щоб не змішати різні групи. Зачекайте приблизно одну годину, щоб охолоджені батареї нагрілись до кімнатної температури. Вам знадобиться тестер напруги акумулятора з цифровим дисплеєм, який ви можете придбати менш ніж за 10 доларів. Використовуйте тестер для вимірювання та запису результату числа напруги для кожної батареї.
Розрахуйте середню напругу для кожної групи акумуляторів, які зберігалися разом (див. Довідку щодо ресурсів). Порівняйте середні напруги кожної групи батарей. Чим вище напруга, тим більше життя залишається у акумулятора. Чи вказували результати, чи зберігання в холодильнику продовжує термін служби акумуляторів? Чи була різниця між двома групами, що зберігаються в холодильнику?
Проект середньої школи: чи прогнозують показники маси тіла дітей їх фізичну форму?
Зростаюча кількість дітей із зайвою вагою часто пише новини. Органи охорони здоров’я стурбовані ризиком серйозних захворювань дітей із зайвою вагою. Багато організацій ініціювали підвищення рівня фізичної форми дітей, у яких показник маси тіла (ІМТ) перевищує 85-й процентиль для свого віку. На жаль, не було консенсусу щодо того, які стратегії, якщо такі є, були ефективними, або навіть те, чи діти з високим ІМТ мають меншу фізичну форму, ніж їхні однолітки. Цей проект досліджує зв’язок між ІМТ дітей та їх серцево-судинною формою.
Розробіть гіпотезу, яка передбачає, чи будуть діти з ІМТ вище 85-го процентиля мати нижчий рівень фізичної форми, ніж діти з ІМТ нижче 85-го процентиля. Виберіть групу з 15 до 20 хлопців та 15 до 20 дівчат. Усі діти повинні знаходитись у межах дворічного віку. Отримати бланки згоди, підписані дітьми та їх батьками або опікунами; ваш учитель повинен мати можливість допомогти вам створити відповідну форму.
Виміряйте зріст і вагу кожної дитини. Ви можете ввести ці дані в Інтернет-калькулятор ІМТ дитячого віку в розділі «Ресурси» цієї статті, щоб визначити ІМТ кожної дитини. Виміряйте їх придатність за допомогою Гарвардського крокового тесту. Випробовуючи по одній дитині, попросіть кожну дитину встати внизу сходів і підніміться на перший крок обома ногами, а потім поверніться вниз на підлогу обома ногами "вгору-вгору-вниз" ритм. Нехай дитина робить це 30 разів на хвилину протягом чотирьох хвилин або менше часу, якщо вона стане занадто виснаженою, щоб продовжувати. Використовуйте секундомір і підраховуйте їх кроки вголос.
Після тесту нехай дитина негайно сідає. Виміряйте частоту серцевих скорочень, відчуваючи пульс на зап’ясті та підраховуючи серцебиття протягом 30 секунд, а потім помножте це число на два. Зачекайте дві хвилини і знову виміряйте пульс. Для кожної дитини відніміть частоту серцевих скорочень через дві хвилини після закінчення Гарвардського крокового тесту від частоти серцебиття відразу після тесту. Різниця в частоті серцевих скорочень вказує на те, як швидко їхні серця здатні повернутися до частоти спокою після напруги. Чим більше число, тим вищий рівень фізичної підготовки дитини.
Створіть лінійні графіки, порівнюючи ІМТ дітей та цифри пульсу для відновлення. Розгляньте свою початкову гіпотезу та чи підтверджують її результати. Які висновки ви можете зробити щодо використання ІМТ для вимірювання фізичної форми та здоров'я дітей?