Wiązka zadań
Pływająca plastelina
Zadanie
Mateusz przeprowadził następujące doświadczenie: wykonał z plasteliny kulkę i płaski krążek. Nalał wody do szklanki i umieścił kulkę i krążek na powierzchni wody. Okazało się, że kulka zatonęła, a krążek pływał na powierzchni wody.
(Pomysł doświadczenia inspirowany książką „Wielkie odkrywanie świata. Powietrze i woda.” Wydawnictwo Zielona Sowa)
Co stanie się, gdy wepchniemy palcem krążek pod powierzchnię wody?
`square` A. Wypłynie na powierzchnię.
`square` B. Zatonie.
`square` C. Będzie pływać na głębokości, na którą został zanurzony.
`square` D. Będzie na przemian wypływał na powierzchnię i tonął.
Poprawna odpowiedź
B
Wymaganie ogólne
3 Wskazywanie w otaczającej rzeczywistości przykładów zjawisk opisywanych za pomocą poznanych praw i zależności fizycznych.
Wymaganie szczegółowe
3.5. Właściwości materii. Uczeń opisuje zjawisko napięcia powierzchniowego na wybranym przykładzie
3.9. Właściwości materii. Uczeń wyjaśnia pływanie ciał na podstawie prawa Archimedesa.
8.2. Wymagania przekrojowe. Uczeń wyodrębnia zjawisko z kontekstu, wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla wyniku doświadczenia
Komentarz
Zadanie sprawdza umiejętność wyciągania wniosków z przeprowadzanych doświadczeń w oparciu o znane prawa fizyki. Trzeba odpowiedzieć na pytanie, dlaczego jedne ciała toną, a inne pływają na powierzchni cieczy i to nawet wtedy, kiedy są wykonane z tego samego materiału. Generalnie, znając prawo spadku swobodnego, wiemy, że wszystkie bez wyjątku ciała obdarzone masą spadają na Ziemię pod wpływem siły grawitacji, działającej pionowo w dół, do środka Ziemi. Ruch w dół może jedynie powstrzymać jakaś siła działająca w przeciwnym kierunku, w górę. Taką siłą może być siła wyporu występująca w cieczy lub gazie. Wartość siły wyporu może być na tyle duża, że zrównoważy siłę grawitacji i wtedy ciało pływa w wodzie lub unosi się w powietrzu, ale również może być za mała i wtedy ciało tonie. Taką siłą jest też siła napięcia powierzchniowego, która przeciwdziałając sile grawitacji, może utrzymać na powierzchni cieczy bardzo lekkie przedmioty, jak małą monetę lub szpilkę. Obiekty te całkowicie ‘leżą’ na wodzie (tak, jakby leżały na stole), nie zanurzają się nawet najmniejszą swoją częścią w wodzie.
W zadaniu mamy do czynienia z dwoma przedmiotami wykonanymi z plasteliny. Jeden tonie, a drugi utrzymuje się na powierzchni. Dlaczego tak się dzieje? Decydująca jest tutaj różnica w kształtach: jeden kawałek jest kulką, a drugi płaskim krążkiem. Krążek ma dużo większą powierzchnię styku z wodą niż kulka. Taki sam ciężar rozłożony jest na większej powierzchni. Na 1 mm2 powierzchni krążka przypada stosunkowo mały ciężar. Siła napięcia powierzchniowego wody jest w stanie zrównoważyć tę małą siłę i utrzymać krążek na powierzchni. Jest to jednak równowaga nietrwała. Przy najmniejszych nawet zaburzeniach, kiedy lekko wepchniemy krążek pod powierzchnię wody, natychmiast opadnie on na dno, utonie (odpowiedź B).
Zadanie może zainspirować uczniów do przeprowadzenia prostych doświadczeń obrazujących napięcie powierzchniowe, nie potrzeba przy tym żadnych skomplikowanych pomocy naukowych. Wystarczy zgromadzić kilka lekkich przedmiotów (spinacze biurowe, małe monety) i próbować je kłaść na powierzchni wody. Można też wykorzystać inne ciecze i ich mieszanki, oprócz czystej wody, wodę z domieszką soli, cukru, różne rodzaje oleju, ciekłej parafiny. Delikatnie układając na ich powierzchni lekkie przedmioty, można w ten sposób spróbować porównać siły napięcia powierzchniowego czystej wody i innych cieczy.
Utwór jest chroniony prawem autorskim. Zasady i warunki korzystania z niego określa Regulamin Serwisu Bazy Dobrych Praktyk.
"Masz uwagi do treści? Uważasz, że zawiera błąd? Napisz na bnd@ibe.edu.pl
