Ciśnienie wodne

Pomoce:

  • plastikowa butelka z zakrętką
  • ręcznik / ścierka lub miska
  • plastikowa butelka lub rurka pcv z otworami (na zdjęciu niżej – otwory najłatwiej można zrobić nagrzanym kawałkiem metalu, który stopi plastik)
  • butelki o różnych objętościach (0,5; 1, 2 litry) – pełne wody
  • butelka z wodą
  • wysoki pojemnik z wodą
  • słomka
  • plastelina

Zajęcia z dziećmi należy rozpocząć od zaprezentowania plastikowej butelki (bez zakrętki) do połowy napełnionej wodą. Trzymając butelkę do góry nauczyciel powienien lekko zgnieść butelkę i zaprezentować dzieciom co dzieje się z wodą – unosi się do góry. Następnie przejść do pokazania dzieciom, w jaki sposób zachowuje się woda, gdy butelka jest zakręcona (wówczas zgniecione zostaje powietrze znajdujące się w butelce).


Z zamkniętej butelki woda nie wyciecze. Do butelki wlejemy wodę i zakręcimy zakrętkę – butelkę należy trzymać poziomo tak by otwór był o góry. Pytanie do dzieci – tutaj jest otwór, a butelka pełna jest wody. Co się stanie z wodą gdy postawię butelkę (na ręczniku / ścierce misce)?… (odpowiedzi). Zobaczcie… (pokaz).

zdjęcie zdjęcie zdjęcie
Woda nie wypłynęła, jak myślicie dlaczego?… przyjrzyjcie się wodzie. Chociaż ma otwór – nie wypływa. Dzieje się tak dlatego, że powietrze które jest tuż pod nakrętką jest tak mało, że trzyma wodę u góry i nie pozwala jej wypłynąć. Gdyby tylko odkręcić korek to … (pokaz) – woda wypłynie tym otworem. A teraz szybko zakręcę … (pokaz) przestała uciekać.


Ciśnienie w słupie wody. Niech jedna osoba podniesie tę butelkę (0,5l z wodą) nad swoją głowę… Ciężko?… A teraz tę butelkę (1l z wodą)… A teraz tę butelkę (2l z wodą). Która z tych butelek była najcięższa?… (odpowiedź).

Popatrzcie przygotowałem rurkę, w której wyciąłem niewielkie otwory, z tej strony będę wlewał wodę [lub pod kranem], a z tych otworów będzie się wylewała woda. Zobaczcie…

Pokaz za pomocą rurki pcv (rurka pcv przebita na różnych wysokościach, gąbka do mycia dla zatkania otworu od dołu).

zdjęcie zdjęcie zdjęcie
Pokaz za pomocą butelki (zabarwiona woda, plastikowa butelka przebita na różnych wysokościach).

zdjęcie zdjęcie
Jak wypływa woda z rurki?… Tak, silnym strumieniem woda wypływa z tego otworu najniżej, a z tego najwyżej najsłabszym strumieniem. Dzieje się tak dlatego, że wodzie która jest tutaj na dole jest „ciężko” ponieważ nad sobą ma dużo wody, a tej u góry lżej, bo wody jest niewiele. „Ona” czuje się podobnie jak Ty, który podnosiłeś butelki z wodą.


Nasz nurek musi założyć „skafander” – obwijamy dłuższą nóżkę słomki plasteliną. Dzięki temu stanie się cięższa, aby utrzymać pion. Jednak nie może być za ciężka bo nie wypłynie na powierzchnię. [Pomysł został zaczerpnięty ze strony Marka Pawłowskiego (projekt: To Tylko Fizyka, pt. nurek w butelce)]

zdjęcie
Przetestujemy go zatem w butelce, sprawdzimy czy nie tonie – trzeba usunąć tyle plasteliny żeby nurek chciał wypłynąć na powierzchnię i tam się utrzymać (jednak nie za dużo).W dodatku, nie należy dopuścić do „zatopienia” nurka, tzn. nie dopuścić by do załamania rurki wlała się woda – w tym celu wystarczy mocno wyginać rurkę).

zdjęcie zdjęcie
Nurek przeszedł pozytywnie wszystkie testy, teraz może zostać zanurzony w akwarium (butelce napełnionej wodą i zakręconej).

zdjęcie
Nurek utrzymuje się na powierzchni. Jednak gdy zaciśniemy (dobrze zakręconą) butelkę wówczas… opada na dno.

zdjęcie zdjęcie
Dlaczego? Nurek wypływa ponieważ na załamaniu słomki jest dużo powietrza, które go unosi. Jednak gdy ściskamy butelkę powietrze pod wpływem zwiększającego się w butelce ciśnienia kurczy się. W jego miejsce wpływa ciężka woda, która powoduje, że nurek tonie. Gdy puszczamy butelkę, poziom ciśnienia powraca, przez co powietrze z powrotem rozszerza się wypychając wodę – nurek staje się lżejszy i wypływa.