Περιεχόμενο
Η φυσική είναι μια σημαντική επιστήμη, διότι εξηγεί τον κόσμο στον οποίο ζούμε και παρέχει τις βάσεις για άλλες επιστήμες, όπως η χημεία και η μετεωρολογία. Η φυσική μελετά τις θεμελιώδεις έννοιες της ύλης, της ενέργειας, του χώρου και του χρόνου και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ αυτών των ιδιοτήτων. Οι μαθητές γυμνασίου που αναζητούν απλά πειράματα φυσικής μπορούν να χρησιμοποιήσουν τις έννοιες του φωτός, του στατικού ηλεκτρισμού και της θερμοδυναμικής.
Φως
Όλοι αναρωτιούνται γιατί ο ουρανός είναι μπλε αν το ηλιοβασίλεμα είναι κόκκινο; Χρησιμοποιήστε έναν φακό, ένα σαφές ορθογώνιο δοχείο, ένα φλιτζάνι γάλα και λίγο νερό για να καταλάβετε γιατί. Γεμίστε τρία κιλά του δοχείου με νερό και τοποθετήστε το συνημμένο φανάρι στο πλάι του. Παρατηρήστε το φως από την αντίθετη πλευρά του δοχείου. Κάποια σωματίδια σκόνης λευκής σκόνης μπορούν να φανούν από το σημείο που περνά το φως. Τώρα, βάλτε το 1/4 του γάλακτος στο νερό. Παρατηρήστε το φως στην αντίθετη πλευρά του δοχείου. Από τη μία πλευρά, το φως φαίνεται να είναι μπλε, αλλά από την άλλη φαίνεται να είναι κίτρινο. Σημειώστε το πλάτος της δέσμης φωτός.Επαναλάβετε τη διαδικασία μέχρι να προσθέσετε όλο το γάλα και θα παρατηρήσετε ότι μετά από κάθε προσθήκη, το μπλε σκουραίνει και το κίτρινο γίνεται πορτοκαλί. Σημειώστε επίσης ότι το πλάτος της δέσμης αυξάνεται. Γιατί, ανάλογα με τη γωνία, το φως φαίνεται να έχει δύο διαφορετικά χρώματα; Το φως ταξιδεύει σε ευθεία γραμμή, εκτός αν συναντά σωματίδια που κατακερματίζουν τη δέσμη. Όσο περισσότερο γάλα - που έχει σωματίδια λίπους και πρωτεΐνες - προσθέτετε στο νερό, τόσο περισσότερο το φως είναι κατακερματισμένο, το μπλε παραμορφώνεται, ενώ το κόκκινο και το πορτοκαλί συνεχίζουν με πιο γραμμικό τρόπο. Λόγω της πηγής φωτός του ηλιοβασιλέματος, η δέσμη πρέπει να ταξιδέψει περισσότερο, βρίσκοντας περισσότερα σωματίδια καθώς διασχίζει την ατμόσφαιρα.
Στατικό ηλεκτρισμό
Ο στατικός ηλεκτρισμός μπορεί να τρομάξει ένα ανυποψίαστο άτομο, καθώς και κινούμενα αντικείμενα. Χρησιμοποιήστε μια χτένα νάιλον και μια βρύση για να παρατηρήσετε το στατικό ηλεκτρισμό αναδιπλώνοντας το νερό. Ανοίξτε τη βρύση έτσι ώστε η ροή του νερού να έχει διάμετρο μόλις πάνω από 1 mm. Βιδώστε τη χτένα στα μαλλιά κάποιου μερικές φορές. Κρατήστε τη χτένα 7 έως 10 εκατοστά μακριά από το άνοιγμα της βρύσης, με τις τρίχες να απέχουν 2,5 εκατοστά από τη ροή του νερού. Βιδώστε ξανά τη χτένα στα μαλλιά σας και δείτε εάν υπάρχει κάποια αλλαγή στα αποτελέσματα. Δοκιμάστε να ρυθμίσετε τη ροή του νερού για να δείτε αν υπάρχει κάποια διαφορά. Τέλος, δοκιμάστε διαφορετικά μεγέθη χτένας και επαναλάβετε τη διαδικασία. Όταν χτενίζετε τα μαλλιά σας, δημιουργείτε στατικό ηλεκτρισμό. Ένα αντικείμενο γίνεται πιο αρνητικά φορτισμένο από το κέρδος των ηλεκτρονίων, ενώ το άλλο αντικείμενο φορτίζεται πιο θετικά από την απώλεια των ηλεκτρονίων. Κρατώντας την χτένα κοντά στο ρεύμα νερού, τα ηλεκτρόνια μεταπηδούν στη χτένα και ως εκ τούτου το νερό κινείται προς το μέρος σας. Τα χτενισμένα μαλλιά μπορεί επίσης να αρχίσουν να αποκρούουν, δεδομένου ότι κάθε νήμα έχει το ίδιο φορτίο και αυτά απωθείται το ένα το άλλο.
Θερμοδυναμική
Τι σημαίνει ο καιρός με "υψηλή πίεση" και "χαμηλή πίεση"; Ένα καλά-μαγειρεμένο αυγό, ένα γυάλινο μπουκάλι με μεγάλα στόμια και μερικά παιχνίδια μπορεί να σας βοηθήσει να το καταλάβετε. Μετά την ψύξη, ξεφλουδίστε το μαγειρεμένο αυγό. Φωτίστε τρεις φορές κάθε φορά και ρίξτε τους μέσα στη φιάλη. Γρήγορα, συνδέστε το άνοιγμα με το αυγό (το στόμιο της φιάλης πρέπει να είναι φαρδύ, αλλά όχι αρκετό για να περάσει το αυγό αμέσως). Αφού οι αγώνες σβήνουν, παρακολουθήστε το αυγό που καταπιεί στο μπουκάλι. Η θερμότητα των σπίρτων προκαλεί την επέκταση του σφραγισμένου αέρα στη φιάλη. Μετά την έξοδο των αγώνων, ο αέρας δροσίζει και συστέλλεται. Η πίεση μέσα στη φιάλη γίνεται μικρότερη από την πίεση από το εξωτερικό. Για να εξισωθεί η πίεση, το αυγό καταπίπτει στη φιάλη.
