Експериментите и експериментите по физика са идеални, за да научат децата по забавен и практичен начин как работи светът.
Експерименти, които запознават децата с основни физически теми като гравитация, инерция, ускорение и т.н. помогнете на децата да възприемат науката като нещо вълнуващо, изграждайки връзка с науката, от която ще се възползват през ученическите си години.
Целта на експеримента с хвърлянето на яйца е да се изгради структура, която предотвратява пукването на суровото яйце при падане от височина.
Какво ще ви трябва, за да експериментирате с физиката?
- Сурови яйца (идеално, ако останат няколко яйца след гаранцията)
- Опаковъчни материали, като торби за боклук, пластмасови контейнери за храна, каси за яйца, хартиени чаши, целофан
- Пълнители като мехурче, памучна вата,
- Спомагателен материал като връзки, панделки, ластици, сламки, балони
Препоръчителна процедура за експеримент по физика
- Препоръчително е да започнете експериментите, като обясните на децата свързаните физически закони и понятия (вж. По-долу). Можете поне да приближите основите до по-малките.
- Впоследствие децата проектират и конструират защитно устройство за самите яйца. Те получават само едно сурово яйце и ограничени материали. Насърчавайте критичното мислене в дизайна на устройството. По време на процеса, задайте им въпроси и ги накарайте да обяснят как те прилагат физически концепции към своя дизайн.
- И накрая, оставете децата да тестват своите устройства и не забравяйте да ги попитате какво биха направили различно следващия път.
Физически закони и понятия за учениците
Законите на Нютон за движение
Законите на Нютон за движение са основни принципи, които илюстрират физически експерименти.
Исак Нютон публикува своите закони за движение през 1687 г. Като описва връзката между сила и движение, той коренно променя разбирането си за света.
Закон за инерцията
Първият от тези закони описва, че обектът, който е в движение, остава в движение, а обектът в мир остава в мир, освен ако не е упражнен от външна сила.
Демонстрация: Поставете топката върху равна повърхност, така че да е напълно неподвижна. Попитайте детето какво мисли, че ще направи топката. Наблюдавайте топката в продължение на минута или две, след което оставете детето внимателно да почука топката, да я пусне в движение и използва силата на ръката си, за да спре движението.
Вторият закон на Нютон
Той казва, че когато натиснете обекта с по-голяма сила, той ще се движи по-бързо.
Демонстрация: Нека детето първо ритне леко топката и след това използва повече сила. Измерете докъде ще стигне топката и в двата случая и сравнете разстоянията.
Трети закон за движение
Той казва, че при всяко действие или движение има една и съща и обратна реакция.
Демонстрация: Детето хвърля топката (привежда я в движение) във втората топка. Когато я удари, нейният импулс се премества към втората топка и първата топка започва да се движи в обратна посока.
Концепции на физиката
Импулс
Импулсът е фигура, която определя колко трудно би било да се спре движението на обект. Това зависи от скоростта и масата и учените изчисляват импулса, като умножават масата на даден обект по скоростта на обекта.
Ако обектът стои, тогава неговият импулс е нула. Когато обектът се движи, той има ненулев импулс.
Ако теглото и/или скоростта са по-високи, инерцията е по-голяма. Следователно, ако хвърлите малка и голяма топка с еднаква скорост, голямата ще удари човека с повече инерция, ще бъде по-трудно да го спрете и ще навреди на повече хора.
Когато натискате или натискате нещо, силата, която прилагате, се нарича натиск.
Във физиката налягането се измерва като силата, която използвате, разделена на площта, върху която го използвате. Ако използвате повече сила или намалите площта, ще увеличите налягането.
Навсякъде около нас има натиск, например във въздуха или във водата.
Въздушно съпротиление
Въздушното съпротивление е силата на триене, която въздухът изтласква към движещ се обект. Тъй като тази сила пречи на обекта да се движи във въздуха, скоростта му се забавя.
Може би вече сте изпитали колко трудно е било да държите чадър, когато духа силно. Или сте видели как парашутът пада бавно, което можете да използвате, когато се опитвате.
Земно притегляне
Гравитацията е привлекателна сила, която дърпа предметите един към друг.
Всички обекти имат гравитация. Някои обекти, като Земята и Слънцето, обаче имат много по-голяма гравитация от други. Колко гравитационна сила има даден обект, зависи от това колко е голям (или колко материя има), а също и от това колко близо сте до обекта. Колкото по-близо сте, толкова по-силна е гравитацията.
Гравитацията е много важна за нашето ежедневие. Без гравитацията на Земята бихме отлетели веднага. Въпреки че може да бъде забавно да опитате за няколко минути, със сигурност не бихме могли да живеем без гравитация.
Гравитацията на Слънцето поддържа Земята в орбита около Слънцето. Животът на Земята се нуждае от слънчева светлина и топлина, за да оцелее. Гравитацията помага на Земята да остане на правилното разстояние от Слънцето, така че не е твърде горещо или твърде студено.
Приложение на физиката на практика в експеримента
От законите на Нютон става ясно, че за да се сведе до минимум сила, който действа върху яйцето при удар, трябва да се предложи защитен дизайн в опит, който да:
Той намали скоростта на яйцето по време на удара
Възможно е да използвате увеличен за това въздушно съпротиление например с парашут.
Парашутът може да бъде обикновено острие или сложна конструкция, която позволява известен въздушен поток. Тирбушони или перфорирани листа регулират падането на яйцето и по този начин предотвратяват преобръщането или заплитането на устройството.
Той удължи времето, през което яйцето се оставя да си почине
За това е възможно да се използва абсорбцията на детайла натиск първоначален удар, например с помощта на пълнена кутия. Подходящите амортизиращи материали включват памучни топки, фъстъчено фолио, балонче или дори смачкана хартия.
Разширените експерименти с различни креативни дизайни използват поглъщане на удари, като се използват зони на деформация или окачване:
- Стреловидните конструкции са предназначени за кацане на ръб, който осигурява голяма деформационна зона за поглъщане натиск въздействие.
- Дизайнът на окачването, макар и по-сложен, за да бъде направен правилно, има потенциала да овлажни значително падане без подложка или зона на деформация. Яйцето се задържа във външната структура от ластици или други еластични материали. В случай на удар те се разтягат еластично, абсорбират сила и защитават яйцето.