Επιστημονικά πειράματα για παιδιά:Απλά πειράματα που μπορούν να εκτελούν νέοι επιστήμονες στο σπίτι

Αν υπάρχει ομοιότητα μεταξύ επιστημόνων και παιδιών, αυτή είναι η ατελείωτη περιέργεια και ο ενθουσιασμός τους να μάθουν νέα πράγματα. Ωστόσο, η διαδικασία της μάθησης είναι άκαρπη αν δεν ακολουθηθεί από την εφαρμογή της. Χωρίς να χρησιμοποιήσουμε αυτή τη γνώση, η προσήλωσή μας σε μια έννοια σταδιακά εξασθενεί. Η πρακτική γνώση είναι απαραίτητη και θα πρέπει να εξασκείται από νεαρή ηλικία για να ενσταλάξει την αυστηρότητα και την εφευρετικότητα στους εκκολαπτόμενους επιστήμονες.

(Φωτογραφία:Robins.af.mi)

Έχοντας αυτό κατά νου, εδώ είναι μερικά φοβερά και απλά πειράματα για να βιώσουν τα παιδιά σας το δικό τους «Εύρηκα!» στιγμή. Αυτά μπορούν να εκτελεστούν χρησιμοποιώντας κοσμικά προϊόντα οικιακής χρήσης και επίσης, σε αντίθεση με τον Αρχιμήδη, τα παιδιά μπορούν να πασπαλίσουν με λίγη χρωστική τροφίμων για να κάνουν τα πειράματά τους ακόμα πιο σπινθηριστικά!

1) Potato Power

Αυτό είναι ένα καινοτόμο πείραμα για την απεικόνιση της λειτουργίας μιας ηλεκτροχημικής μπαταρίας που τονίζει τη μετατροπή της χημικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια. Το πείραμα απαιτεί δύο πατάτες, δύο χάλκινες πένες, δύο ψευδάργυρο ή γαλβανισμένο καρφιά, καλώδια με κλιπ αλιγάτορα (κατά προτίμηση) και LED χαμηλής τάσης.

1. Βάλτε μια δεκάρα και ένα καρφί στα αντίθετα άκρα της πρώτης πατάτας. Βάλτε το άλλο σεντ και καρφώστε στη δεύτερη πατάτα με τον ίδιο τρόπο.
2. Τώρα, με τη βοήθεια καλωδίων, συνδέστε το καρφί της πρώτης πατάτας με τη δεκάρα της δεύτερης, κολλώντας πάνω τους με τα κλιπ αλιγάτορα. Εάν δεν υπάρχουν κλιπ, αφαιρέστε τη μόνωση και τυλίξτε το χάλκινο σύρμα γύρω από τα υλικά.
3. 
4. Τέλος, συνδέστε τα ανοιχτά καλώδια από το υπόλοιπο καρφί και την πένα στους ακροδέκτες LED. Η πένα πρέπει να συνδεθεί στον θετικό ακροδέκτη του LED και το καρφί στον αρνητικό ακροδέκτη.
5. Θα παρατηρήσετε ότι η λυχνία LED ανάβει μόλις συνδεθούν τα καλώδια! Το πείραμα μπορεί να γίνει και με μία πατάτα, αλλά η τάση που παράγεται είναι ανεπαρκής. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο δύο τάσεις είναι συνδεδεμένες σε σειρά για να τα προσθέσετε και να δημιουργήσετε περισσότερο ρεύμα.

Όταν ο ψευδάργυρος έρχεται σε επαφή με τον χαλκό, χάνει τα ηλεκτρόνια του, τα οποία λαμβάνονται από τον χαλκό. Ωστόσο, τα ηλεκτρόνια μπορούν να ταξιδέψουν από τον ψευδάργυρο στον χαλκό μόνο σε έναν ηλεκτρολύτη, ένα υδατικό διάλυμα που περιέχει μια πληθώρα ιόντων και διευκολύνει τη ροή των ηλεκτρονίων. Εδώ μια πατάτα λειτουργεί ως ηλεκτρολύτης.

Η χημική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω μιας αυθόρμητης μεταφοράς ηλεκτρονίων. Η χάλκινη πένα λειτουργεί ως θετικός ακροδέκτης της μπαταρίας και ο ψευδάργυρος ως αρνητικός. Αυτό το πείραμα μπορεί επίσης να τροφοδοτήσει ρολόγια LED.

2) Αόρατο μελάνι

Θυμηθείτε τη σκηνή όπου ο Nicolas Cage ανακαλύπτει ένα κρυμμένο μήνυμα πίσω από τη Διακήρυξη της Ανεξαρτησίας στο National Treasure ? Προτού απορρίψει τη σκηνή ως εξωφρενική (ή θα μπορούσε, στην πραγματικότητα, να είναι αληθινή;) θα πρέπει να γνωρίζει κανείς ότι ο στρατός του Τζορτζ Ουάσιγκτον χρησιμοποιούσε τακτικά αόρατο μελάνι για να στείλει μυστικά μηνύματα κατά τη διάρκεια του Πολέμου της Αμερικανικής Επανάστασης.

Το πείραμα απεικονίζει τις επιπτώσεις της οξείδωσης. Το κύριο συστατικό που χρειαζόμαστε για να το δείξουμε είναι ένα λεμόνι.

(Φωτογραφία:PBS)

1. Σε ένα μικρό μπολ, ανακατέψτε ένα κουταλάκι του γλυκού νερό και το χυμό από το μισό ενός τακτοποιημένου λεμονιού.
2. Βυθίστε ένα Q-tip σε αυτό το διάλυμα και γράψτε το μήνυμά σας σε ένα λευκό φύλλο λευκού χαρτιού. Αφήστε το μελάνι να στεγνώσει για λίγα λεπτά.
3. Φέρτε μια θερμαινόμενη λάμπα ή καλοριφέρ κοντά στο κείμενο και δείτε πώς σταδιακά ζωντανεύουν τα γράμματα.

Ο χυμός λεμονιού αποτελείται από ενώσεις άνθρακα που είναι άχρωμες σε θερμοκρασία δωματίου. Η παρουσία θερμότητας διασπά αυτές τις ενώσεις και ελευθερώνει τον άνθρακα σε αυτές. Όταν ο άνθρακας που διαφεύγει έρθει σε επαφή με τον περιβάλλοντα αέρα, οξειδώνεται, με αποτέλεσμα η ουσία να γίνει σκοτεινή.

3) Πύραυλος με μεταλλικό δοχείο

Αυτό είναι ένα μάθημα στην επιστήμη των πυραύλων, ιδιαίτερα στο καύσιμο ενός πυραύλου και στην πρόωσή του. Τα καύσιμα πυραύλων προκαλούν μια ταχεία και εκθετική αύξηση της πίεσης, έτσι ώστε το αέριο που αναβλύζει τους εκτοξεύει από το έδαφος. Τα συστατικά του καυσίμου μας είναι ένα δισκίο αντιόξινου που αφρίζει, όπως ένα Alka-Seltzer και νερό, αυτό είναι όλο!

1. Ρίξτε λίγο νερό σε ένα άδειο δοχείο πλαστικής μεμβράνης 35 mm. Δυστυχώς, στις μέρες μας, είναι πραγματικά δύσκολο να βρεθούν.
2. Βγείτε έξω και φορέστε τα γυαλιά σας για να διασφαλίσετε την ασφάλεια.
3. Τα επόμενα βήματα πρέπει να γίνουν γρήγορα:
   1. Βάλτε το tablet μέσα στο κουτί, κλείστε το καπάκι και τοποθετήστε το το καπάκι κάτω στο έδαφος.
   2. Κάντε ένα βήμα πίσω τουλάχιστον 2 μέτρα από τον μικροσκοπικό πύραυλο.
4. Μετά από λίγα δευτερόλεπτα, θα ακούσετε ένα *pop* και το κάνιστρο θα εκτοξευθεί διάχυτα στον ουρανό!

   

   (Φωτογραφία:ucsd.edu)

Η αντίδραση μεταξύ του νερού και ενός αντιόξινου παράγει διοξείδιο του άνθρακα, προκαλώντας αύξηση της πίεσης μέσα στο κάνιστρο. Καθώς η πίεση αυξάνεται προοδευτικά, σε ένα ορισμένο σημείο, το δοχείο καθίσταται ανίκανο να συγκρατήσει τα συστατικά του και ο πύραυλος του δοχείου μεμβράνης εκτοξεύεται στον αέρα. Κάποιος μπορεί να κάνει το πείραμα πιο συναρπαστικό συνδέοντας μερικά πτερύγια ή κώνους για να το κατευθύνετε σε μια πιο προβλέψιμη διαδρομή.

Τα πραγματικά καύσιμα πυραύλων υλοποιούν κάτι πολύ πιο εκρηκτικό, μια εξαιρετικά εξώθερμη αντίδραση μεταξύ υδρογόνου και οξυγόνου για να σχηματιστεί νερό. Η θερμότητα και η πίεση που προκύπτουν χρησιμοποιούνται για να ωθηθεί ο πύραυλος στο διάστημα.

4) Αόρατο καλαμάκι

Αυτό το απλό αλλά εξαιρετικά διδακτικό πείραμα απεικονίζει τη συμπεριφορά του φωτός καθώς περνά μέσα από διαφορετικά υλικά. Το πείραμα καταλήγει σε μια συγκλονιστική οπτική ψευδαίσθηση που υπογραμμίζει τα αποτελέσματα διαφορετικών δείκτες διάθλασης από διαφορετικά υλικά.

Η συσκευή περιλαμβάνει ένα ψηλό ζαχαρωτό άχυρο ή γλυκόριζα, ένα ποτήρι και λίγο μαγειρικό λάδι, όπως ελαιόλαδο.

1. Ρίξτε το λάδι στο ποτήρι.
2. Αφού βυθίσετε το άχυρο ή τη γλυκόριζα στο ποτήρι, θα παρατηρήσετε ότι η εμφάνιση του καλαμιού παραμορφώνεται, γίνεται πιο φαρδύ ή στενό.
3. Ακουμπήστε το καλαμάκι στην πλευρά του γυαλιού κάνοντας μια κάμψη στο κάτω μέρος του για να το στερεώσετε σε αυτή τη θέση.
4. Παρατηρήστε την εμφάνιση του καλαμιού από το πλάι καθώς γυρίζετε αργά το ποτήρι. Σε ένα στάδιο, αντιλαμβάνεστε ότι το καλαμάκι είναι εμφανώς κομμένο στη μέση σαν να έχει εξαφανιστεί ως δια μαγείας από το κάτω μέρος.

(Φωτογραφία:Williams College Society)

Το φως κάμπτεται στο νερό, γι' αυτό και ένα μπουκάλι νερού είναι γνωστό ότι διπλασιάζεται ως μεγεθυντικός φακός. Ωστόσο, το λάδι διαθλά το φως ακόμη πιο έντονα, τόσο πολύ που αν το γυαλί παρατηρηθεί σε μια συγκεκριμένη γωνία, το άλλο μισό του καλαμιού είναι εντελώς κρυμμένο από την όρασή μας – εξαφανίζεται!

5) Οδοντόκρεμα ελέφαντα

Μαζί με τη δύναμη της πατάτας και τη λάβα του σπιτιού, η οδοντόκρεμα ελέφαντα είναι ένα από τα πιο δημοφιλή επιστημονικά πειράματα για παιδιά που δείχνει πόσο διασκεδαστική μπορεί να είναι η χημεία.

Το πείραμα απαιτεί δύο δοχεία, ένα μεγάλο μπουκάλι και ένα μικρό φλιτζάνι. Θα χρειαστείτε επίσης διάλυμα υπεροξειδίου του υδρογόνου (ζητήστε από έναν ενήλικα να το αγοράσει από κατάστημα ειδών ομορφιάς ή σαλόνι), λίγη ξηρή μαγιά, υγρό σαπούνι πιάτων και χρωστικές τροφίμων για, καλά… αισθητική. Και πάλι, μην ξεχνάτε να χρησιμοποιείτε γυαλιά για να διασφαλίσετε την ασφάλεια, ειδικά λαμβάνοντας υπόψη ότι το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι γνωστό ότι ερεθίζει τα μάτια μας.

(Φωτογραφία:Youtube)

Πραγματοποιήστε το πείραμα σε πλάκες κουζίνας ή πλατφόρμες που μπορούν να καθαριστούν εύκολα καθώς τα αποτελέσματα, όσο εντυπωσιακά κι αν είναι, μπορεί να είναι εξαιρετικά ακατάστατα.

1. Ρίξτε μισό φλιτζάνι 20 όγκου ή διάλυμα 6% υπεροξειδίου του υδρογόνου στο πλαστικό μπουκάλι.
2. Προσθέστε μια κουταλιά της σούπας υγρό σαπούνι πιάτων και μερικές σταγόνες χρωστική τροφίμων.
3. Στο δεύτερο μικρότερο φλιτζάνι, προσθέστε νερό και ανακατέψτε το με τη μαγιά για 30 δευτερόλεπτα.
4. Αναμείξτε το περιεχόμενο του μικρότερου φλιτζανιού με το μεγαλύτερο μπουκάλι και *μπουμ* αφήστε τη μαγεία να ξεκινήσει!
5. Θα παρατηρήσετε μια μεγάλη παχύρρευστη πάστα να αναβλύζει από το μεγάλο πλαστικό μπουκάλι, σαν οδοντόκρεμα να αναβλύζει από το δοχείο του, μια οδοντόκρεμα για ελέφαντες!

Η πάστα ή ο αφρός περιέχει χοντρές φυσαλίδες που είναι γεμάτες με οξυγόνο. Το οξυγόνο παράγεται από μια ταχεία αντίδραση αποσύνθεσης υπεροξειδίου του υδρογόνου (H2O2) που καταλύεται από μαγιά. Το κύμα οξυγόνου ωθείται προς τα έξω και παγιδεύεται στο σαπουνόνερο, δημιουργώντας αφρό και φυσαλίδες. Επιπλέον, οι χρωματισμοί τροφίμων κάνουν την οθόνη ακόμα πιο εντυπωσιακή.

6) Τυφλό σημείο

Αυτό το πείραμα διερευνά τη νευρολογία μας, ιδιαίτερα τη δομή και την παράλογη συμπεριφορά του οπτικού μας συστήματος. Το τυφλό σημείο είναι μια περιοχή στον αμφιβληστροειδή, η οθόνη του προβολέα μας, που στερείται υποδοχέων που ανταποκρίνονται στο φως. Δεν είναι δυνατή η προβολή μιας εικόνας που μεταδίδεται σε αυτό το σημείο. Είναι η περιοχή όπου το οπτικό νεύρο εξέρχεται από το μάτι και συνδέεται με τον εγκέφαλο.

1. Σε ένα κενό κομμάτι χαρτί, σχεδιάστε μια μεγάλη κουκκίδα και ένα μεγάλο "+" που χωρίζονται κατά 7-8 ίντσες.
2. Τώρα, κλείστε το δεξί σας μάτι και κοιτάξτε το "+".
3. Ταυτόχρονα, κινηθείτε προς τα εμπρός προς τη σελίδα έτσι ώστε σε μια ορισμένη απόσταση η κουκκίδα να πέσει στο τυφλό σημείο και να εξαφανιστεί!

   

   Μπορείτε να δοκιμάσετε το πείραμα (μόνο σε επιτραπέζιο υπολογιστή) με το UFO και το δέντρο που έχουμε σχεδιάσει επίσης.

4. Πραγματοποιήστε το πείραμα κλείνοντας το αριστερό μάτι, παρατηρώντας την τελεία και καλύπτοντας το "+".

Μια άλλη ιδιαιτερότητα είναι ότι ο εγκέφαλος γεμίζει μια ασυνέχεια που πέφτει σε τυφλό σημείο χρησιμοποιώντας τα δεδομένα που συλλέγει από τη γενίκευση των χαρακτηριστικών του περιβάλλοντός του. Η αντίληψή μας λοιπόν βασίζεται κυριολεκτικά στην υπόθεση!

Σκεφτείτε αυτό το πείραμα:

Κλείστε το δεξί σας μάτι και κοιτάξτε το καρότο με το αριστερό σας μάτι. Καθώς πλησιάζετε το κεφάλι σας, η ασυνέχεια μεταξύ των κόκκινων λωρίδων εξαφανίζεται σε μια ορισμένη απόσταση, έτσι ώστε τώρα να γίνεται αντιληπτό ότι είναι επίσης γεμάτη με κόκκινο.

Αυτός ο παραλογισμός είναι πιο εμφανής σε αυτήν την εικόνα:

Επαναλάβετε τα ίδια βήματα και δείτε πώς, σε μια ορισμένη απόσταση, ο κύκλος διατρέχει τις γραμμές γύρω του!