Forma Pressione Peso Combustione Aria calda e

Forma
Pressione
Peso
Combustione
Aria calda e fredda
Volo
A cura del responsabile del laboratorio di scienze Ins. Cristina Andrini
Dove si trova l'aria?
Cosa serve?
⇒ Una vaschetta
⇒ Acqua
⇒ Un bicchiere
⇒ Un foglio di carta
Cosa devi fare?
1. Riempi la vaschetta di acqua
2. Appallottola la carta e mettila nel bicchiere
3. Immergi il bicchiere capovolto nell'acqua fino a toccare il fondo della vaschetta
4. Togli il bicchiere senza inclinarlo
Cosa noti?
La carta è rimasta asciutta perché l'acqua non è riuscita ad entrare nel bicchiere, perché è già pieno di un'altra materia.
NEL BICCHIERE APPARENTEMENTE VUOTO, C'È L'ARIA. L'ARIA OCCUPA TUTTO LO SPAZIO INTORNO A NOI.
1
Dove si trova l'aria?
Cosa serve?
⇒ Una vaschetta
⇒ Acqua
⇒ Una bottiglia
Cosa devi fare?
1. Riempi la vaschetta di acqua
2. Immergi il collo della bottiglia
3. Poi inclina leggermente la bottiglia
4. Osserva
Cosa noti?
Quando ho immerso il collo della bottiglia nell'acqua, l'acqua non entrava perché la bottiglia era piena d'aria. Poi quando ho inclinato la
bottiglia, sono salite in superficie delle bolle.
NELLA BOTTIGLIA APPARENTEMENTE VUOTA, C'È L'ARIA. L'ARIA OCCUPA TUTTO LO SPAZIO INTORNO A NOI.
2
L'aria si consuma?
Cosa serve?
⇒ Un piatto fondo
⇒ Una candela
⇒ Acqua
⇒ Un barattolo di vetro alto e stretto
⇒ Un fiammifero
Cosa devi fare?
1. Accendi la candela e fissiamola sul piatto con una goccia di cera
2. Versa abbondante acqua nel piatto
3. Capovolgi il barattolo sulla candela fino a farlo appoggiare con l'imboccatura sul fondo del piatto
4. Aspetta che la candela si spenga
Cosa noti?
L'acqua sale all'interno del barattolo di vetro
QUANDO LA FIAMMA HA CONSUMATO L'OSSIGENO PRESENTE NELL'ARIA ALL'INTERNO DEL BARATTOLO, SI
SPEGNE E L'ACQUA SALE A OCCUPARE IL SUO POSTO, SPINTA DALL'ARIA ALL'ESTERNO.
3
L'aria pesa?
Cosa serve?
⇒ Due palloncini
⇒ Filo
⇒ Una gruccia per abiti
⇒ Una matita
Cosa devi fare?
1. Lega con il filo un palloncino vuoto ad una estremità della gruccia
2. Gonfia l'altro palloncino e fai un nodo per chiuderlo
3. Lega il palloncino gonfio all'altra estremità della gruccia
4. Tieni la gruccia sospesa alla matita
Cosa noti?
La gruccia si inclina dalla parte dove è appeso il palloncino gonfio, perché l'aria che vi è contenuta lo fa pesare di più di quello sgonfio
SE IL PALLONCINO GONFIO PESA DI PIÙ DI QUELLO SGONFIO, VUOL DIRE CHE L'ARIA HA UN PESO.
4
L'aria esercita una pressione?
Cosa serve?
⇒ Un bicchiere
⇒ Acqua
⇒ Un foglietto di carta
Cosa devi fare?
1.
2.
3.
4.
Riempi il bicchiere d'acqua fino all'orlo
Appoggiaci sopra il foglio di carta in modo che aderisca perfettamente
Capovolgi il bicchiere tenendo il foglio di carta con la mano
Togli la mano che tiene il foglio di carta
Cosa noti?
Togliendo la mano il foglio di carta resta attaccato al bicchiere e impedisce all'acqua di cadere
IL FOGLIO NON CADE, PERCHÉ L'ARIA ESERCITA UNA PRESSIONE SUL FOGLIO. QUESTA SI CHIAMA PRESSIONE
ATMOSFERICA.
5
L'aria esercita una pressione?
Cosa serve?
⇒ Un righello
⇒ Un grande foglio di carta
⇒ Un tavolo come base di appoggio
Cosa devi fare?
1. Appoggia il righello sul tavolo in modo che sporga dal bordo per circa un terzo
2. Metti il foglio di carta sulla parte del righello che sta sul tavolo, facendolo aderire bene al piano di appoggio
3. Dai un colpo alla parte sporgente del righello per far saltare in aria il foglio; attenzione: un colpo troppo forte potrebbe
rompere il righello
Cosa noti?
Il foglio impedisce al righello di sollevarsi
POICHÉ LA SUPERFICIE DEL FOGLIO È MOLTO AMPIA, LA QUANTITÀ DI ARIA CHE PREME SUL FOGLIO È TALE DA
IMPEDIRE CHE IL FOGLIO SI SOLLEVI, NONOSTANTE LA FORZA DEL NOSTRO COLPO. L'ARIA ESERCITA LA SUA
FORZA DI PRESSIONE SU TUTTE LE SUPERFICI CON CUI VIENE A CONTATTO.
6
L'aria si comprime?
Cosa serve?
⇒ Una siringa senza ago
Cosa devi fare?
1. Solleva lo stantuffo della siringa
2. Tappa il foro della siringa con un dito
3. Premi lo stantuffo con l'altra mano
4. Sempre con il foro chiuso rilasciamo lo stantuffo
Cosa noti?
Si fatica a premere lo stantuffo perché lo spazio a disposizione dell'aria diminuisce e aumenta la pressione. Quando si lascia lo stantuffo,
torna nella posizione di partenza perché l'aria rioccupa lo spazio di prima
L'ARIA, QUINDI, È COMPRIMIBILE ED ELASTICA.
7
L'aria si comprime?
Cosa serve?
⇒ Spago
⇒ Nastro adesivo
⇒ Un palloncino di medie dimensioni
⇒ Una cannuccia
Cosa devi fare?
1. Infila lo spago nella cannuccia e legalo ben teso a due punti distanti della stanza (ad esempio maniglie, ganci, ecc.)
2. Gonfia il palloncino e tienilo chiuso con le dita
3. Fissalo sotto la cannuccia utilizzando il nastro adesivo e posizionalo ad un'estremità dello spago
4. Togli le dita dalla chiusura del palloncino e lascialo libero
Cosa noti?
Il palloncino corre a tutta velocità lungo il filo.
QUANDO IL PALLONCINO VIENE LASCIATO LIBERO L'ARIA ESCE E DI CONSEGUENZA (PER REAZIONE) IL
PALLONCINO VIENE SPINTO NEL VERSO OPPOSTO, CIOÈ IN AVANTI. L'ARIA, SI PUÒ COMPRIMERE; LA FORZA
DELL'ARIA COMPRESSA PUÒ SOSTENERE E SPOSTARE PESI NOTEVOLI.
8
Che cosa succede all'aria che si riscalda?
Cosa serve?
⇒ Un bicchiere
⇒ Un libro
⇒ Una tavola con la superficie levigata
⇒ Acqua calda e fredda
Cosa devi fare?
1. Appoggia la tavola sul libro in posizione leggermente inclinata; bagna il bicchiere con l'acqua fredda e mettilo capovolto
sulla parte alta della tavola
2. Bagna ora il bicchiere nell'acqua calda e mettilo di nuovo sulla parte alta della tavola
Cosa noti?
Quando il bicchiere è bagnato con l'acqua fredda, si muove leggermente verso il basso, poi si ferma. Quando è bagnato con l'acqua calda,
scivola rapidamente in basso e cade.
L'ARIA CONTENUTA NEL BICCHIERE, RISCALDATA DALL'ACQUA, SI ESPANDE E SOLLEVA IMPERCETTIBILMENTE
DALLA TAVOLA IL BICCHIERE, RENDENDOLO LIBERO DI SCIVOLARE VERSO IL BASSO SENZA ATTRITO.
L'ARIA, SCALDANDOSI, SI DILATA E OCCUPA UNO SPAZIO MAGGIORE DI QUELLA FREDDA.
9
Con il calore, l'aria si dilata?
Cosa serve?
⇒ Una bottiglia di plastica
⇒ Un palloncino
⇒ Un elastico
⇒ Una pentola con acqua molto calda
Cosa devi fare?
1. Con l'elastico ferma il palloncino al collo della bottiglia
2. Immergi la bottiglia nell'acqua calda
Cosa noti?
Il palloncino si gonfia
L'ARIA GONFIA IL PALLONCINO PERCHÉ RISCALDANDOSI SI DILATA E OCCUPA PIÙ SPAZIO.
QUINDI, L'ARIA SI DILATA CON IL CALORE.
QUESTO FENOMENO SI CHIAMA ESPANSIONE
10
Con il calore, l'aria si dilata?
Cosa serve?
⇒ Una piccola bottiglia di plastica con il tappo a vite
⇒ Una cannuccia di plastica
⇒ Un chiodo o uno spillo
⇒ Dell'inchiostro o della tempera
⇒ Un contenitore con acqua molto calda
Cosa devi fare?
1. Leva il tappo dalla bottiglia e fagli un buco con le forbici.
2. Riempi a metà la bottiglia con dell'acqua calda e versa qualche goccia d'inchiostro o di tempera.
3. Avvita il tappo; spingi la cannuccia nel buco e premi la plastilina intorno per sigillare il foro. Metti della plastilina in cima
alla cannuccia e poi pratica in essa un foro con il chiodo o con lo spillo.
4. Immergi la bottiglia nel recipiente pieno d'acqua molto calda.
5. Attendi un attimo
Cosa noti?
Dalla cannuccia inizia ad uscire l'acqua zampillando come una fontana
L'ACQUA CALDA RISCALDA L'ARIA CONTENUTA NELLA BOTTIGLIA CHE, ESPANDENDOSI, SPINGE L'ACQUA NELLA
CANNUCCIA FINO A FARLA ZAMPILLARE.
11
Aria calda e fredda esercitano la stessa pressione?
Cosa serve?
⇒ Una bottiglia di plastica vuota da un litro e mezzo con il tappo
⇒ Acqua calda
Cosa devi fare?
1. Riempi d'acqua calda la bottiglia
2. Dopo qualche secondo svuotala e mettile immediatamente il tappo
Cosa noti?
Vedrai la bottiglia appiattirsi lateralmente come se due mani la schiacciassero
È LA PRESSIONE DELL'ARIA ESTERNA CHE SCHIACCIA LA BOTTIGLIA PERCHÉ L'ARIA RISCALDATA SI ESPANDE,
PESA DI MENO E QUINDI ESERCITA UNA PRESSIONE MINORE DELL'ARIA FREDDA.
12
L'aria calda sale verso l'alto?
Cosa serve?
⇒ Un fornello elettrico
⇒ Una girandola
Cosa devi fare?
1. Appendi sopra il fornello elettrico, ad una certa distanza, la girandola
2. Accendi il fornello elettrico fino a farlo diventare molto caldo
Cosa noti?
La girandola inizia a girare
A METTERE IN MOTO LA GIRANDOLA È L'ARIA CALDA, CHE SALE VERSO L'ALTO.
13
Come si diffonde il calore nell'aria?
Cosa serve?
⇒ Carta velina
⇒ Forbici
⇒ Spago
⇒ Nastro adesivo
⇒ L'esperimento deve essere realizzato all'interno di una stanza riscaldata d'inverno.
Cosa devi fare?
1. Fissa con il nastro adesivo su un pezzo di spago lungo almeno un metro delle sottili strisce di carta velina
2. Con altri due pezzi di nastro adesivo fissa le estremità dello spago alla parte bassa della finestra, come nel disegno
3. Apri la finestra fino a tendere il filo e osserva il movimento delle strisce di carta
Cosa noti?
Le strisce si piegano verso l'interno della stanza perché vengono colpite dall'aria fredda che entra
Cosa devi fare?
4. Ora prova a ripetere l'esperimento fissando lo spago alla parte alta della finestra
Cosa noti?
Le strisce si piegano verso l'esterno, perché l'ingresso dell'aria fredda in basso fa si che esca l'aria calda che si trova nella parte alta della
stanza.
NELL'ARIA IL CALORE SI TRASMETTE ATTRAVERSO MOVIMENTI ASCENDENTI E DISCENDENTI CHIAMATI
CORRENTI CONNETTIVE.
14
L'aria che circonda la Terra pesa su di noi?
Cosa serve?
⇒ Plastilina o pongo
⇒ Una bottiglia di vetro piena d'acqua e chiusa con il tappo
Cosa devi fare?
1. Ammorbidisci la plastilina e modella una base uniforme
2. Appoggia la bottiglia sulla base tenendola diritta
3. Appoggia di nuovo la bottiglia sulla base tenendola però capovolta
Cosa noti?
L'impronta lasciata sulla base dalla bottiglia diritta è meno profonda di quella lasciata dalla bottiglia capovolta.
NEL PRIMO CASO LA SUPERFICIE D'APPOGGIO SU CUI SI DISTRIBUISCE IL PESO DELLA BOTTIGLIA È PIÙ AMPIA;
NEL SECONDO CASO LO STESSO PESO SI CONCENTRA SU UNA SUPERFICIE PIÙ PICCOLA, ESERCITA UNA
PRESSIONE MAGGIORE E LASCIA L'IMPRONTA PIÙ PROFONDA. LA PRESSIONE ESERCITATA DA UN CORPO,
INFATTI, DIPENDE ANCHE DA QUANTO È AMPIA LA SUPERFICIE D'APPOGGIO. L'ATMOSFERA PREME
UNIFORMEMENTE SU CORPI E OGGETTI ED È BILANCIATA DALLA PRESSIONE DELL'ARIACONTENUTA IN ESSI.
15
Quanta forza ha il vento?
Cosa serve?
⇒ Un cartoncino leggero
⇒ Una matita
⇒ Forbici
⇒ Una puntina da disegno
⇒ Un bastoncino
Cosa devi fare?
1.
2.
3.
4.
Taglia il cartoncino come nel disegno
Piega in avanti le parti tratteggiate
Fissa con la puntina il centro della girandola al bastoncino
Tieni la girandola in modo che venga colpita dal vento, anche leggero
Cosa noti?
La girandola ruota velocemente
PERCHÉ L'ARIA COLPISCE IL CARTONCINO E VIENE RACCOLTA E INCANALATA, MA NON FERMATA DA OGNUNA
DELLE QUATTRO ALETTE. LA SPINTA A CUI IL VENTO SOTTOPONE LE ALETTE GENERA IL MOVIMENTO
ROTATORIO DELLA GIRANDOLA.
IL VENTO HA UNA GRANDE FORZA, CHE SI PUÒ UTILIZZARE COME FONTE DI ENERGIA.
16
Come funziona un'ala?
Cosa serve?
⇒ Una striscia di carta larga 10 cm e lunga 20 cm
⇒ Un foglio di carta
⇒ Due libri
Cosa devi fare?
1. Tieni la striscia di carta al di sotto delle labbra e soffia sulla sua superficie superiore
Cosa noti?
La striscia si solleva, perché l'aria che scorre sulla superficie superiore della striscia esercita una pressione minore rispetto a quella sotto,
che è ferma.
Cosa devi fare?
2. Appoggia il foglio sui due libri, distanti una decina di centimetri, e soffia sotto il foglio.
Cosa noti?
Il foglio si abbassa tra i libri, perché l'aria in movimento sotto il foglio esercita una pressione inferiore rispetto a quella che preme sulla
faccia superiore del foglio.
LA PRESSIONE DELL'ARIA AL DI SOTTO DELL'ALA DI UN AEREO È MAGGIORRE E SPINGE L'ALA VERSO L'ALTO.
QUESTA FORZA SI CHIAMA PORTANZA.
17
Perché si vola?
Cosa serve?
⇒ Una cannuccia
⇒ Due palloncini
⇒ Filo
Cosa devi fare?
1. Gonfia i palloncini, chiudili con il filo e chiedi a qualcuno di tenerli sospesi davanti a te a 30 cm uno dall'altro
Cosa noti?
I palloncini si avvicinano
PERCHÉ L'ARIA FERMA ALL'ESTERNO DEI DUE PALLONCINI ESERCITA UNA PRESSIONE MAGGIORE DI QUELLA
CHE SCORRE TRA ESSI, E LI SPINGE UNO VERSO L'ALTRO.
GRAZIE ALLA DIVERSA PRESSIONE ESERCITATA DALL'ARIA SULLE ALI DELL'AEREO IL VELIVOLO PUÒ
DECOLLARE, VIRARE E RIMANERE IN QUOTA.
18
Perché si vola?
Cosa serve?
⇒ Due fogli di carta formato A4
Cosa devi fare?
1. Segui attentamente le istruzioni che accompagnano i disegni e costruisci con uno dei due fogli un aereo di carta
2. Lancia in aria il foglio ce non hai utilizzato per l'aereo e osserva il suo percorso
3. Lancia l'aereo e osserva il suo percorso.
19
Cosa noti?
Il foglio aperto ondeggia nell'aria in modo irregolare e cade a terra poco dopo. L'aereo di carta, invece, compie un percorso più lungo e
segue una traiettoria regolare
PERCHÉ LA FORMA DELL'AEREO È ADATTA ALLA PENETRAZIONE DELL'ARIA E SFRUTTA LA PORTANZA PER
RIMANERE IN VOLO.
LE FORME AERODINAMICHE PENETRANO FACILMENTE NELL'ARIA, CHE PUÒ SCORRERE VELOCE SULLE LORO
SUPERFICI.
20