VAN(D)VITTIGE EKSPERIMENTER! Udviklet af Dansk Naturvidenskabsformidling i samarbejde med Danfoss Universe som et led i Dansk Naturvidenskabsfestival 2006
Indholdsfortegnelse Festivalpakken 2006........................ 4 Van(d)vittige forsøg......................... 5 Fakta om vand.............................. 7 Festivalpakkens 25 eksperimenter 1. Det omvendte fyldte glas...................... 9 2. Saltvand og ferskvand........................ 9 3. Det svævende æg............................ 10 4. Den dansende rosin.......................... 11 5. Rensning af vand............................ 11 6. Bøj en vandstråle............................ 12 7. Huller i en mælkekarton....................... 12 8. Metal der flyder.............................. 13 9. Sæbemotorbåd.............................. 14 10. Peber og sæbe............................. 14 11. Vægtløst vand.............................. 15 12. Roterende spand med vand.................... 16 13. Den befriede mønt - et lærerforsøg.............. 16 14. Løft vand med et rør......................... 18 15. orgel................................. 18 16. Flasketermometer........................... 19 17. Brandsikker ballon - et lærerforsøg.............. 19 18. Underafkølet vand........................... 20 19. Herons karton.............................. 21 20. Koldt kogende vand - et lærerforsøg............ 22 21. Kartesiske dykkere.......................... 22 22. En finger i vandet........................... 24 23. Tornado i flaske............................. 24 24. Flyde-synke forsøg.......................... 25 25. Flere ideer til forsøg med vand................. 27 Materialeliste............................... 29 Links....................................... 30 side 3
Festivalpakken 2006 En del af Dansk Naturvidenskabsfestival 25.-29.09 2006. Hvorfor en Festivalpakke? Ved evalueringen af Dansk Naturvidenskabsfestival 2004 var der opfordringer til at udvikle færdigstrikkede aktiviteter, der gør det let for skolerne at deltage i festivalen. Dansk Naturvidenskabsformidling tog opfordringen til sig og luftede forskellige ideer ved en besøgsrunde på skoler landet over. Ideen om Festivalpakker begyndte at tage form, og kravene til pakkerne blev formuleret som en slags dogmeregler : pakkerne må max. koste 1000 kr. excl. moms og forsendelse, de skal følges af en lærervejledning relateret til trinmål, de skal trække klassen ud af klasseværelset, de skal stimulere til aktiviteter på tværs af skoler, f.eks. til udstillinger eller konkurrencer, forsøgene skal kunne laves af flere klasser sammen, forsøgene skal være hands on, aktiverende og spektakulære/fotogene, forsøgene skal kunne gennemføres unplugged af el- og vandforsyning forsøgene skal kunne gentages og forbrugsmaterialer skal være lette af få fat i. Indhold Festivalpakken består af en plastboks med en trykt lærervejledning og materialer til forsøg for grupper af elever på op til 28. Hvem står bag? Dansk Naturvidenskabsformidling har udviklet Festivalpakkerne i samarbejde med Danfoss Universe, som har leveret det faglige indhold, herunder vejledninger til forsøgene. Under udviklingen har Skolekonsulent Steen Petersen, Danfoss Universe, haft en referencegruppe af følgende naturfagslærere: Alan Proschowsky, Kingoskolen, Slangerup Erik Bruun Olesen, Odense Katedralskole Simon Hempel-Jørgensen, Sdr. Vang Skole, Kolding Palle Dons Heltoft, Hørup Centralskole Gitte Mogensen, Uvelse Skole I Dansk Naturvidenskabsformidling har studentermedarbejderne Laura Ørsted-Rasmussen og Katrine Brahl Petersen stået for redigering, indkøb og pakning. Studentermedarbejder Sigrid Svane har lavet lay-out. Der er udviklet fire forskellige Festivalpakker målrettet indskoling, mellemtrin, udskoling og gymnasiet. Udvikling og produktion af Festivalpakkerne finansieres af salgsindtægten. Festivalpakkerne evalueres ved evalueringen af Dansk Naturvidenskabsfestival 2006. Projektlederne Pernille Vils Axelsen og Hans Colind Hansen takker på vegne af Dansk Naturvidenskabsformidling alle involverede for deres engagement og gode humør. side 4
Van(d)vittige forsøg! Vi bruger vand hver dag. I badet, til opvasken og ikke mindst til at drikke. Og det er netop vandet og dets fantastiske og forunderlige egenskaber, der er omdrejningspunktet i denne festivalpakke. Festivalpakken giver eleverne mulighed for førstehåndsoplevelser med naturfag. Sanserne kommer i spil, og eleverne kan undersøge, eksperimentere og få vakt nysgerrigheden for natur og teknik. Festivalpakken indeholder materialer og udførlige lærervejledninger til mere end 20 van(d)vittige forsøg med vand. Forsøgene giver anledning til spændende spørgsmål, nye undersøgelser og diskussioner, og de viser, hvordan natur og teknik, fysik og kemi er en del af vores hverdag. Målgruppe Forsøgene henvender sig til elever i 1.-3. klasse Lærervejledning Festivalpakken 2006 tager fat på hverdagens store og små fænomener. Festivalpakkerne lægger op til praktisk og eksperimenterende undervisning. Lærervejledningen indeholder ideer til aktiviteter og undervisningsforløb og relaterer aktiviteterne til fagets Fælles Mål. Et undervisningsforløb med udgangspunkt i Festivalpakkens materialer kan tilrettelægges på flere måder. Men det er vigtig at holde sig for øje, at det er elevernes egne eksperimenter og førstehåndsoplevelser, der er omdrejningspunktet. I de lavere klassetrin er det oplagt at lade eleverne arbejde parvis. Læreren kan begynde med at fortælle og vejlede hele klassen om 2-3 udvalgte elevforsøg. Herefter arbejder eleverne parvis med forsøgene, undersøger, undrer sig og tegner og taler om resultaterne. De diskuterer og opfinder måske nye forsøg undervejs. Bagefter kan en elevgruppe fremvise deres forsøg for resten af klassen og læreren begynde en fælles diskussion. Afslutningsvis kan læreren vise et lærerforsøg, som enten indeholder dele af elevernes forsøg, eller som udfordrer eleverne til at drage nye slutninger og forklaringer. Materialet lægger op til, at eleverne lægger forsøgsresultater og billeder ud på klassens eller skolens hjemmeside og på den måde kan vise forsøgene frem og udveksle ideer med klasser fra andre skoler - eller måske vise forsøgene til deres forældre. Fælles Mål den faglige begrundelse I forhold til de fælles nationale mål fra Undervisningsministeriet, skal faget natur/teknik styrke det naturvidenskabelige område i skolen og kendetegnes via dets særlige eksperimenterende og udforskende arbejdsform. Natur/teknik skal give førstehåndsoplevelser med såvel natur som teknik. Kort sagt er der i faget natur/teknik fokus på: at eleverne får egne førstehåndsoplevelser at eleverne undersøger og eksperimenterer at eleverne får tid til at udvikle deres nysgerrighed Festivalpakken 2006 er en oplagt mulighed for at arbejde i forhold til Fælles Mål. Festivalpakken 2006 giver mulighed for at kunne bevæge sig fra det konkrete til det universelle, når vi tager udgangspunkt i et hverdagsfænomen og senere forstår de store sammenhænge. side 5
Materialet giver anledning til, at eleverne stiller spørgsmål og fremsætter hypoteser, at de eksperimenterer og får nye, innovative ideer. Festivalpakken 2006 bygger på de væsentlige aspekter i natur/teknik om at designe, bygge modeller og lave opfindelser. I arbejdet med Festivalpakken 2006 bliver især følgende trinmål for faget tilgodeset: Efter 2. klassetrin: Den nære omverden: Undersøge hverdagsfænomener. Arbejdsmåder og tankegange: Stille enkle spørgsmål og forudsige forløb ud fra iagttagelser, oplevelser og mindre undersøgelser. Udføre enkle forsøg og eksperimenter i klassen. Formidle egne resultater og erfaringer, bl.a. gennem tegning, fortælling og dramatisering. Efter 4. klassetrin: Den nære omverden: Beskrive hverdagsfænomener, herunder elektricitet. Arbejdsmåder og tankegange: Stille spørgsmål og fremsætte hypoteser. Gennemføre og beskrive enkle undersøgelser og eksperimenter. Bygge modeller og enkle apparater. Formidle egne undersøgelser og eksperimenter, bl.a. gennem tekst, grafisk fremstilling, foredrag og dramatisering. side 6
Fakta om vand er forunderligt. på Jorden er forudsætningen for livets opståen. har nogle enestående og forunderlige fysiske og kemiske egenskaber. Her er nogle af dem: Thales fra Milet i Grækenland (ca. 600 f. Kr.) mente, at alt i naturen var lavet af vand, fordi det eneste stof han fandt som både var fast, flydende og luftformig var vand. 1 liter vand vejer 1 kg. består af 2 hydrogenatomer og 1 oxygenatom, kort sagt H2O. Et vandmolekyle vejer 2,9. 10-26 kg I 1 liter vand er der 3,3. 10 25 vandmolekyler. fylder mest ved 4 C, og det kan man faktisk ikke give en fornuftig forklaring på. fryser ved 0 C og koger ved 100 C ved almindeligt tryk. 9/10 af et isbjerg i havet er under vandets overflade. Det koster meget energi at fordampe vand. udgør 60 % af kropsvægten hos unge mænd. udgør 50 % af kropsvægten hos unge kvinder. Hver dag skal vi indtage ca. 1 liter vand for at opretholde vandbalancen. Man kan overleve uden mad i flere dage, men man vil hurtig dø af tørst, hvis man ikke får vand. 97 % af alt vand på Jorden findes i oceanerne. 2 % af alt vand på Jorden findes i fast (frosset) form. Kun 3 % af Jordens vand er ferskvand. Mindre end 1 % af alt vand på Jorden findes som grundvand under jordens overflade. 1 m3 vand er det samme som 1000 liter vand. Hvert år fordamper 418.000 m3 vand fra oceanerne. Hvert år regner der 488.00 m3 vand på Jorden. Der findes vand overalt i universet: i flydende form er en forudsætning for alt liv på Jorden. Ishavet på Jupiters måne Europa består af vand. Der findes vand i Venus s atmosfære. molekylet er polært. Det vil sige at en tynd vandstråle kan bøjes af statisk elektricitet. Man leder efter spor af flydende vand på Mars for at få mere at vide om livets opståen. Jorden kaldes for den blå planet, fordi 71 % af overfladen er dækket af vand. 20 % af alt ferskvand findes i Bajkalsøen i det sydlige Sibirien. side 7
s kemiske sammensætning af ilt og brint blev opdaget af en fransk kemiker i 1783. s kemiske navn er dihydrogenoxid. er den eneste kemiske forbindelse der forekommer i alle 3 tilstandsformer inden for de temperaturer, der findes på Jordens overflade. ets kredsløb på Jorden kaldes også for det hydrologiske kredsløb. Mennesker taber vand gennem udåndingsluften, fordampning fra huden (sved) og urin. Hydrogen, helium og oxygen er de hyppigst forekommende grundstoffer i Universet. Kilder: Viden om, red. af Inge Kaufmann og Søren Rud Keiding, Aarhus Universitetsforlag, Jagten på sandheden, Eirik Newth, Gyldendal til van(d)vittige forsøg Hvert forsøg er beskrevet med en materialeliste og en forsøgsvejledning med undrespørgsmål og en forklaring. en er henvendt til læreren, og indeholder en beskrivelse af opstillingen af forsøget ogspørgsmål, der kan vække undren og nysgerrighed hos eleverne. Forsøgene er tilrettelagt, så eleverne selv kan udføre dem. Efter vejledningen følger dels en beskrivelse af, hvad der sker, dels en forklaring på hvorfor det sker. Efter nogle forsøg er der beskrevet et lærerforsøg, der kan illustrere forsøget yderligere. Undervisningen kan tilrettelægges på flere forskellige måder. Lad for eksempel eleverne arbejde sammen i små grupper af 2 til 3 elever med de forskellige vandforsøg. I skal bruge vand på den ene eller anden måde i alle forsøgene. side 8
1. Det omvendte fyldte glas Plastikkrus Et plastikkort eller kraftig karton, der kan dække hele krusets overkant Fyld et glas med vand. Læg et spillekort hen over kanten og vend forsigtigt glasset på hovedet, mens der holdes en hånd på kortet. Slip forsigtigt kortet. Hvad sker der? Udfør forsøget over en håndvask for en sikkerheds skyld! Lad eleverne undersøge om det også virker, hvis kruset kun er halvfyldt. Måske kan man gennemføre forsøget udendørs i stor målestok (med spande). Der er tale om to modsat rettede kræfter. På vandet virker tyngdekraften nedad. På kortet virker lufttrykket opad. Lufttrykket på kortet er størst, og vandet bliver i glasset. 2. Saltvand og ferskvand Frugtfarve 2 krus Salt Kraftig karton/plastik, der kan dække krusets overkant Beholder til at lave saltvand i side 9
Lav en saltvandsopløsning og tilsæt lidt frugtfarve. Fyld et glas med det farvede saltvand og et andet glas med ferskvand. Læg et spillekort over glasset med farvet saltvand. Vend det om og stil det på hovedet på glasset med vand. Fjern forsigtigt og langsomt spillekortet. Gentag forsøget med ferskvand i det øverste glas og farvet saltvand i det nederste glas. Se nu, at ferskvandet vil blive i det øverste glas. Forsøget kan også gennemføres med koldt og varmt vand. Saltvandet er tungere end ferskvandet og vil synke ned på bunden. Det tungere saltvand vil hurtigt blande sig med ferskvandet. 3. Det svævende æg Salt Et æg Syltetøjsglas Vægt Beholder til at blande saltvand i Hæld 120g salt i ca. 300 ml vand og rør rundt til saltet er opløst. Syltetøjsglasset fyldes halvt med saltvandet. Hæld forsigtigt postevand ned over en ske ned i saltvandet. Hæld langsomt og forsigtigt så saltvand og postevand ikke blandes. Kom herefter et æg ned i vandet. Hvad sker der? Ægget er tungere end postevandet men lettere end saltvandet, og svæver i laget mellem saltvand forneden og ferskvand for oven. side 10
4. Den dansende rosin Danskvand Rosiner Syltetøjsglas Evt. bønner Danskvand hældes i syltetøjsglasset og et par løse rosiner kommes ned i glasset. Tal med eleverne om, hvad der kan ske med rosinerne og lad dem komme med forskellige ideer og forklaringer. Og se så godt efter, hvad der sker. Undrespørgsmål Er der forskel på om forsøget gennemføres med glatte ting (fx bønner) og ru ting (fx rosiner)? Bønnerne/rosinerne begynder efter et kort øjeblik at danse. Små luftbobler af kuldioxid sætter sig på bønnerne og løfter dem op til vandets overflade. Herefter falder de ned igen. 5. Rensning af vand Salt Husholdningsfilm Lille bæger Solens stråler i vindueskarmen Glaskugle Syltetøjsglas Saltvand hældes i syltetøjsglasset og et lille bæger stilles ned i saltvandet. Bægeret kan evt. tapes fast i bunden af syltetøjsglasset med gaffatape. Syltetøjsglasset lukkes til med husholdningsfilm og en glaskugle lægges ovenpå filmen, så den ligger lige over det lille bæger. Stil glasset i en vindueskarm med solskin. Forsøget kan tage lang tid at gennemføre. Hav derfor god tid, fx en uge. side 11
Undrespørgsmål Kan man rense forurenet vand? Kan man lave saltvand om til ferskvand? et fordamper langsomt og saltet bliver tilbage. Sæt eventuelt forsøget i gang og følg processen over nogle dage. et fordamper og fortættes på husholdningsfilmen og drypper ned i opsamlingsbægeret. Smag på vandet i bægeret. Se saltresterne på syltetøjsglasset. Princippet bruges i et saltsyderi. 6. Bøj en vandstråle Elektrikerrør Klud af filt hane med en tynd vandstråle Undersøg hvordan vand reagerer på en elektrisk ladning. Gnid et elektrikerrør med en klud af filt eller uld og før det hen til en tynd vandstråle. strålen afbøjes, når de ladede elektrikerrør føres hen til vandstrålen. Et vandmolekyle er polært, hvilket betyder at molekylernes elektroner er forskudt lidt til den ene side i molekylet, der dermed bliver positivt i den ene ende og negativt i den anden ende. Fænomenet er blandt andet årsagen til vands overfladespænding. 7. Huller i en mælkekarton Tape Et lille søm 1 liters mælkekarton side 12
Bor tre huller i siden af en mælkekarton med sømmet. Hullerne skal være oven over hinanden med en afstand på ca. 5 cm. Sæt tape på hullerne og fyld kartonen med vand. Træk tapen af alle tre huller og lad vandet løbe ud. Undrespørgsmål Er der forskel på vandstrålerne i de tre huller? Hvad kan være forklaringen? ets tryk er højest i bunden af kartonen. Derfor er vandstrålen kraftigst i hullet tættest på bunden. 8. Metal der flyder Kontorclips Opvaskemiddel Gaffel Syltetøjsglas Evt. hæfteklamme eller nål Hæld vand i syltetøjsglasset. På vandets overflade lægges forsigtigt med en gaffel små stykker metal, for eksempel en clips, en hæfteklamme eller en nål. OBS: Det kræver lidt tålmodighed at få metallet til at flyde. Når metallet ligger stille kommes nogle dråber opvaskemiddel i vandet. Vent lidt. Hvad sker der? Undrespørgsmål Metal er tungere end vand. Men kan man alligevel få metal til at flyde? s overfladespænding bærer de tynde stykker metal. Overfladespændingen ødelægges/brydes med opvaskemiddel, der bryder vandets polaritet. side 13
9. Sæbemotorbåd Stift plastfolie Opvaskemiddel Saks Balje Klip en båd, som vist på tegningen, af det stive plastfolie. Læg båden på en vandoverflade, så den flyder. Kom en dråbe opvaskemiddel i bådens midte. Hvad sker der? s overfladespænding brydes med opvaskemiddel. Den brudte overflade breder sig og får båden til at bevæge sig. Prøv at klippe andre figurer ud, fx en spiral og dryp opvaskemiddel i spiralens midte. 10. Peber og sæbe Dyb tallerken Stødt peber Opvaskemiddel side 14
Hæld vand i en dyb tallerken og drys peber ud på vandet. Kom en lille dråbe opvaskemiddel i midten i vandet. Hvad sker der? Igen er der tale om vands overfladespænding. Overfladen brydes og peberet bevæger sig med brudlinjen ud til tallerkenens kant. 11. Vægtløst vand Materialer i Festivlapakken: Plastikkrus Et lille søm En spand, en vask eller et andet sted der må blive vådt Prik hul i siden af et plastikkrus, tæt på bunden. Hold en finger for hullet og fyld kruset med vand. Slip kruset højt over en spand og iagttag hvad der sker. Undrespørgsmål Løber vandet ud af hullet i faldet? Hvad sker der? Ved frit fald er alle genstande vægtløse. et i plastikkruset er vægtløst under faldet og løber derfor ikke ud af hullet. Læreren kan eventuelt forsøge at kaste plastikkruset i et skråt kast, og eleverne kan se, at vandet heller ikke løber ud i dette tilfælde. Astronauters vægtløshed i rummet skyldes, at de falder hele vejen rundt i banen om jorden. side 15
12. Roterende spand med vand En spand med hank En spand fyldes med vand og slynges i strakt arm over hovedet. Lav forsøget udendørs for en sikkerheds skyld! Undrespørgsmål Hvorfor falder vandet ikke ud? Centrifugalkraften, som dannes ved den roterende bevægelse, holder vandet i spanden. Er eleverne lidt bange for at prøve med vand, kan man starte forsøget med bordtennisbolde i stedet for vand. 13. Den befriede mønt - et lærerforsøg En dyb tallerken Modellervoks Tændstikæske En mønt Syltetøjsglas Læg en mønt i en dyb tallerken med vand i. Pas på med tændstikker og levende lys! Undrespørgsmål Hvordan kan man få fat i mønten uden at røre vandet eller hælde vandet fra tallerkenen? side 16
Fortsæt forsøget med at forme en klump modellervoks og sæt tre tændstikker i den. Sæt klumpen i vandet ved siden af mønten og tænd ild til. Før derefter syltetøjsglasset ned over de brændende tændstikker. Hvad sker der? et suges op i glasset, og mønten ligger tørlagt tilbage på tallerkenen. Luften i glasset varmes op så længe lyset brænder. Når lyset kvæles bliver luften koldere. Kold luft fylder mindre end varm luft og der dannes et undertryk, som suger vandet op i syltetøjsglasset. Lærerforsøg At varm luft fylder mere end kold luft kan demonstreres med dette lærerforsøg: En glaskoble varmes op i varmt vand, og en ballon sættes over åbningen med ballonen inde i kolben. Hældes der koldt vand på kolben vil ballonen udvide sig inden i kolben. Luften i kolben afkøles og fylder mindre. Cylinderglasset varmes op i varmt vand og sættes med åbningen nedad i en vandpyt på et bord. Når luften i glasset afkøles, suges der en lille smule vand op i glasset. Dette hverdagsfænomen ses også når vi vasker op, og de nyopvaskede, varme glas sættes på bordet med åbningen nedad. side 17
14. Løft vand med et rør Frugtfarve Plastikkrus Engangskateter (tyndt plastrør) Sugerør Fyld et plastikglas med vand og tilsæt evt. lidt frugtfarve. Hold et tyndt rør ned i plastikkruset med vand. Pust med et stump sugerør over den frie ende af røret. Hvad sker der med vandet? Prøv at puste kraftigt. Den hurtige luftstrøm over røret danner et undertryk i røret, og vandet suges op i røret. Dette princip benyttes også i spraydåser. 15. orgel Vinglas Fyld et vinglas med vand. Dyp en ren finger i vandet og kør den langsomt hen over glassets kant. Der fremkommer en fin lyd. Kan lyden ændres? Hvordan er sammenhængen mellem vandmængde og lydens tone? Tal med eleverne om høje (diskante) og lave (bas) toner og om høj og lav lydstyrke. I fysiklokalet kan man måske låne en lydmåler, der måler lydstyrke i db og på den måde både se og høre forskellen. Glasset sættes i svingninger, når man fører fingeren forsigtigt hen over glaskanten, og svingningerne i glasset bliver herefter til lyd. Svingningerne kan også ses på vandoverfladen. Lyd er svingninger i luft. side 18
16. Flasketermometer Frugtfarve Modellervoks Engangskateter (tyndt plastrør) Plastikflaske med låg Kom en smule farvet vand ned i flasken og stik røret ned i flasken. Hullet omkring røret lukkes helt tæt med modellervoks. Røret skal nå ned i vandet. Varm flasken op ved at stille den i solen i vindueskarmen. Hvad sker der med vandet? Luften i flasken vil ved opvarmning udvide sig og presse vandet op i glasrøret. Vi har lavet et primitivt termometer. Man kan bruge det som termometer, ved at sætte streger på glasrøret. 17. Brandsikker ballon et lærerforsøg To balloner Tændstikker Fyld lidt vand i den ene ballon, men ikke i den anden. Ballonerne pustes op og bindes. Ballonerne kan sættes op i et stativ. Hold en brændende tændstik under hver af ballonerne og se hvad der sker. Pas på med åben ild! Varm kun ballonen i kort tid, så den ikke går i stykker og sprøjter med kogende vand. side 19
Den luftfyldte ballon sprænger, fordi der brændes hul i ballonen. Den anden ballon med lidt vand i vil ikke sprænge, fordi al varmen fra flammen bruges til at varme vandet op. Det koster meget energi at varme vand op og at fordampe det. Læs og se mere http://www.test-o-teket.dk/show_experiment.php?s_titel=brandsikker+ballon&s_level=&s_ emne=&id=31 18. Underafkølet vand Salt Syltetøjsglas Reagensglas Demineraliseret vand Isterninger (vand i fast form) Termometer Knus is fint og bland det i syltetøjsglasset med rigelige mængder salt. Sæt et termometer i is/salt blandingen og se hvad der sker med temperaturen. Et reagensglas med demineraliseret vand sættes ned i isen og efter nogle minutter tages det forsigtigt op. Ved at slå på reagensglasset kan man få det underafkølede vand til pludseligt at fryse til is. Knust is og salt giver en kuldeblanding og temperaturen sænkes til ca. -20 C. Demineraliseret vand i reagensglasset nede i kuldeblandingen bliver underafkølet og skifter først til fast form, når man slår på reagensglasset. Vinterens fænomen med isslag er et eksempel på underafkølet vand, der fryser til is, når det rammer jordens overflade. side 20
19. Herons karton Snor Mælkekarton Saks En snor bindes gennem et hul øverst i kartonen, således at den kan dreje rundt. Prik hul i alle mælkekartonens fire sider nederst i hvert venstre hjørne. Hæld vand i kartonen og hold kartonen i snoren. Hvad mon der sker? Når vandet løber ud af hullerne, vil det bevirke en kraft, som får kartonen til at bevæge sig. Retningen af de 4 vandstråler gør at kartonen vil dreje rundt. Princippet var kendt af Heron fra Alexandria. side 21
20. Koldt kogende vand - Et lærerforsøg Elastik Plastikglas Tørklæde Fyld vand i et plastikglas til det er halvt fyldt. Læg et lommetørklæde over glassets kant og hold det fast med en elastik. Tryk klædet ned i glasset, så det rører vandet. (Forsøget lykkes bedst, hvis klædet er let fugtigt). Bliv ved med at presse klædet ned, mens glasset vendes med bunden i vejret. et vil blive i glasset. Træk forsigtigt i lommetørklædet, så det strammes over glassets kant. Hvad sker der? Koger vandet? Hvorfor? ets overfladespænding forhindrer, at vandet løber gennem lommetørklædet. Når lommetørklædet strammes ud, dannes der et undertryk i glasset. Lufttrykket uden for glasset vil tvinge luft gennem tørklædet og få det til at boble i vandet. Men det koger ikke rigtig. 21. Kartesiske dykkere Engangspipetter Møtrik En 0,5 liter plastikflaske side 22
Fyld vand i flasken til den næsten er fuld. Sæt en møtrik på spidsen af pipetten og sug vand op, så der kun er en smule luft i toppen. Læg denne kartesiske dykker ned i flasken. I den lille dykker skal der være en lille luftboble. Skru låget godt fast og tryk på flasken. Dykkeren kan man få til at dykke og stige ved at trykke på flaskens sider. Man kan også bruge en lille pose ketchup fra en burgerrestaurant, tændstikker eller forsøge sig frem med clips o.lign. på pipetten. I den lille dykker skal der være en luftboble Ved at trykke på flasken ændres trykket i vandet. Derved presses mere vand ind i den lille beholder med luft, hvorved vægtfylden stiger. Prøv at lave dykkere på andre måder, fx med aluminiumsfolie, hætten af en tusch og lidt modellervoks som vægt. side 23
22. En finger i vandet Glas Køkkenvægt, der kan vise ned til 1 gram Dette forsøg gennemføres sammen med læreren. Stil et glas vand på en vægt. Mål vægten. Kom forsigtigt en finger ned i vandet. Fingeren må ikke røre glasset. Undrespørgsmål Hvad vil der ske? Viser vægten det samme, mere eller mindre vægt? Fingeren hænger fast på kroppen, der står på gulvet. Kan eleverne give en forklaring? Vægtstigningen er lige så stor som den mængde vand, der fortrænges af fingeren. Archimedes viste det for over 2000 år siden. 1 cm3 vand vejer 1 gram - vægtstigningen er altså lig med fingerens volumen målt i cm3. 23. Tornado i flaske Tornado-skruelåg 2 stk. 1,5 liter sodavandsflasker To flasker, den ene med vand og den anden tom, er forbundet med et særligt Tornado-skruelåg, hvori der er et hul. Vendes flaskerne så den flydte flaske er øverst, løber vandet mod forventning ikke ned i den nederste tomme flaske. Sving flaskerne rundt i en cirkelbevægelse omkring deres lodrette akse og se hvad, der sker. side 24
Roteres flasken med en hurtig bevægelse sættes vandet i rotation som en tornado. Der dannes en kegle og vandet løber hurtigt ned i den nederste flaske og luften op i den øverste flaske. Konkurrence Forsøget kan også laves uden det særlige skruelåg som en konkurrence. Hver deltager har en 1,5 litersflaske fyldt med vand. Hvem er hurtigst til at tømme flasken? Hvilken teknik skal der bruges for at tømme flasken på kortest tid? En hurtig metode er, at rotere flasken således at vandet snurrer ud og luften kan komme ind samtidigt. 24. Flyde-synke forsøg Dette flyde-synke forsøg giver eleverne en forståelse af Arkimedes s lov. Clips Modellervoks Søm, kapsler og lignende småting Opvaskebalje A: Lad eleverne få mulighed for at gætte om de forskellige genstande flyder eller synker inden forsøget udføres. Genstandene kan være søm, træklodser, stearinlys, klemmer, clips, propper, ølkapsler og mange andre småting. Genstandene kan eventuelt sorteres i tre bunker: Dem man tror flyder, dem man er sikker på synker, og dem man er i tvivl om. Eleverne kan også skrive genstandene op på en liste, eller tegne dem og forsyne dem med pil op, pil ned eller spørgsmålstegn. Når eleverne har givet deres gæt, fyldes en opvaskebalje med vand og sættes på bordet. Nu skal eleverne finde ud af, om de har gættet rigtigt. En balje pr. to eller tre elever vil være hensigtsmæssigt. side 25
Der er sikkert nogle overraskelser. Hvad sker der for eksempel med ølkapslen og clipsen? Normalt vil de synke til bunds, men hvis de anbringes med forsigtighed, kan man faktisk få dem til at flyde. Eleverne kan prøve sig frem med forskellige måder at anbringe tingene på. Her er der gode muligheder for at komme til at tale om overfladespænding. B: Når forsøget er ved at være slut, og alle har fået kontrolleret og diskuteret overraskelserne, kan eleverne få uddelt en klump modellervoks hver. Vil den mon synke eller flyde? Opgaven lyder nu: Hvilken form skal klumpen have for at kunne sejle? Man vil kunne se mange forskellige løsningsforslag: Nogle foreslår en flad plade som et åkandeblad (hvorfor, hvorfor ikke?). Andre mener, at klumpen skal være kanoformet. Nogle mener, den skal være lukket med luft inden i som en ubåd. Prøv jer frem og se hvad der flyder, og hvad der ikke flyder. C: Så kommer næste lumske spørgsmål fra læreren: Hvilken form skal modellervoksklumpen have for at kunne bære mest muligt? Man kan for eksempel prøve med glaskugler eller møtrikker. Her kan eleverne konkurrere om hvilket hold, der kommer op på flest ting inden båden synker. Det viser sig, at en god materialeudnyttelse (alle har jo samme klumpstørrelse) med en tynd væg formet som en skål giver det bedste resultat. Når aktiviteten har nået sit mætningspunkt diskuteres erfaringerne, og der tegnes/skrives en rapport. side 26
D: Afhængig af alderstrinnet kan læreren overveje at nævne Archimedes lov. Kort lyder loven sådan; Når en genstand nedsænkes i vand, taber den lige så meget i vægt, som den fortrængte væske vejer. Denne lov kan være svær at forstå, men når eleverne selv har udført forsøgene, har de god mulighed for at forstå grundprincipperne i fænomenet. Læreren kan eventuelt beskrive loven sådan: En båd flyder, når den vejer lige så meget som den portion vand, den har skubbet til side. Når man fylder mere i båden, kommer den til at veje mere og må skubbe mere vand til side, for at være i balance. Den sænker sig tilsvarende. Det gælder derfor om, at rumfanget er så stort som muligt (høj ræling hører med, men er ikke nok), så den rigtig kan komme til at skubbe vand til side, når man fylder større vægt i. Og så er der den gode historie om grækeren Arkimedes, der opdagede sammenhængen, da han lå i sit badekar. Legenden fortæller, at han blev så glad, at han for ud på gaden - uden at huske at få tøj på - og råbte: Heureka, heureka, jeg har fundet ud af det. 25. Flere ideer til forsøg med vand Lille konkurrence Princippet med 2 forbundne kar kan gøres til en lille konkurrence. 2 plastiktragte er forbundet med en slange på ca. 50 cm. Hæld vand i systemet og lad 2 elever holde hver sin tragt mens de skal gå en aftalt rute. Hvad vejer sne når det smelter? Fyld et plastikbæger med sne og lad eleverne gøre overvejelser om hvad sneen vejer, når den er smeltet til vand. Isbjerge Undersøg isbjerge på billeder ved at søge på internettet, lav selv isbjerge og undersøg hvor stor en del af isbjerget der er under vand. Målebægre og måleglas Undersøg forskellige målebægre og måleglas fra fysiklokalet. Kan der være en hel liter vand i en papiræske med siderne 10x10x10 cm? Drikkebæger af papir Fold et drikkebæger af papir, (se vejledning på næste side). side 27
: Drikkebæger af papir 1 5 2 6 3 7 4 Tekst af Povl-Otto Nissen http://www.povlonis.dk/nt/flyde.html side 28
Materialeliste Møtrikker 3 dybe plastik tallerkener Fyrfadslys Engangspipetter Tændstikker Hårdt plastikfolie Termometer Salt Frugtfarve Opvaskemiddel Husholdningsfilm Stødt peber Modellervoks Kontorclips Sugerør Balloner Snor, mursnor, 1,5mm nylon Tornadoskruelåg Engangskateter Kraftig karton Glaskugle Et lille søm Tape Plastikkrus Elektrikerrør Klud af filt Elastik Syltetøjsglas m. Låg Et æg Danskvand Rosiner / bønner 1 l mælkekartoner Gaffel Saks side 29
Balje En spand med hank En mønt Et vinglas hane Solskin Glaskugle Opvaskebalje Lommetørklæde Drikkeglas Hæfteklamme Nål Termometer Køkkenvægt Reagensglas Demineraliseret vand 0,5 liter plastikflaske med låg 2 stk 1,5 liter plastikflaske med låg Links Her kan der findes baggrundsviden til emnet vand, flere aktiviteter, hands-on forsøg, undersøgelser, eksperimenter og aktiviteter. www.formidling.dk www.danfossuniverse.com www.test-o-teket.dk www.vand.au.dk www.fysikbasen.dk www.europhysicsfun.org www.sthelens.org.uk/teachers/curriculum/science/index.htm www.exploratorium.edu/explore/handson.html www.exploratorium.edu/snacks/ www.kemishow.dk/ http://users.bigpond.net.au/mechtoys/index.html http://members.ozemail.com.au/~macinnis/scifun/miniexp.htm www.exploratorium.edu/science_explorer/ www.bellahoj.dk/klasser/astronomi/sjove_forsoeg.htm http://skol.chem.umu.se/experiment/list.html http://science-on-stage.web.cern.ch/science-on-stage/webcatalog/webcatalog.htm www.scienceonstage.net www.dr.dk/dr1/noerd side 30