یکی از هزاران هزار کاربرد علم فیزیک در زندگی ما، ایجاد یک سری سرگرمی‌های جالب است که می‌توانند برای ساعت‌ها، ما را مشغول کنند. البته این سرگرمی‌ها صرفا برای گذران اوقات فراغت نیستند و نکات علمی را نیز آموزش می‌دهند. در این مقاله، قرار است تا دو تا از سرگرمی‌های جالب و آموزشی را با هم انجام بدهیم. قطعا لذت خواهید برد. همراه ما باشید تا با هم آزمایش کنیم.
آزمایش‌های جذاب با علم فیزیک
در چند مقاله گذشته، بیشتر سعی داشتیم که یک آزمایش خاص را با هم انجام دهیم و نکات علمی آن را تحلیل کنیم. اما در این مقاله، برنامه این است که دو آزمایش کوچک‌تر را انجام دهیم. این دو آزمایش، بسیار بسیار ساده هستند و حسابی ما را مشغول می‌کنند، اما دارای نکاتی علمی بسیار مهم و بنیادی را در علم فیزیک هستند. آزمایش‌های فیزیکی معمولا به همین شکل هستند. ظاهر خیلی ساده و راحتی دارند، اما در بطن‌شان هزاران نکته و اصل فیزیکی را بیان می‌کنند.
برای مثال، آقای نیوتون با افتادن یک سیب از درخت، به یکی از اصلی‌ترین و مهم‌ترین اصول و قوانین علم فیزیک به نام “جاذبه” رسید. ظاهر قضیه بسیار ساده است، اما باطن آن حرف‌های زیادی را برای گفتن دارد. در ادامه این متن، دو آزمایش خیلی جالب را با هم انجام می‌دهیم و نکات علمی آنها را بررسی می‌کنیم. ادامه مقاله را از دست ندهید!
شروع آزمایش‌ها
در ادامه، هر دو آزمایش را به صورت کاملا واضح انجام می‌دهیم و مطالب را تحلیل می‌کنیم.
آزمایش پُل ماکارونی یکی از سرگرمی‌های جالب
یکی از تصمیمات کلیدی در ساخت و ساز، انتخاب مصالح ساختمانی مناسب است. بسته به ترکیب آنها، مواد مختلف توانایی تحمل بارهای مختلف را دارند. ما می‌توانیم با ساخت یک پل مینیاتوری، و سپس آزمایش کردن توانایی آن برای تحمل وزن، این مفهوم را بررسی کنیم. ما از رشته‌های ماکارونی پخته نشده استفاده خواهیم کرد تا ببینیم که چگونه ساختار سازه‌ای از یک ماده خاص ساختمانی بر توانایی مقاومت در برابر فشار تأثیر می‌گذارد. آزمایش پل ماکارونی، یکی از سرگرمی‌های جالب است که می‌توان در خانه انجام داد.
وسایل مورد نیاز: ماکارونی خام – گیره کاغذ یا قلاب S مانند – لیوان کاغذی کوچک – چند عدد سکه
مرحله اول سرگرمی‌های جالب
یک رشته ماکارونی نپخته را بین دو شیشه یا جعبه قرار دهید تا ماکارونی ما تبدیل به یک پل شود.
مرحله دوم
گیره کاغذ را خم کنید تا به صورت یک قلاب S مانند شکل بگیرد (یا به راحتی از یک قلاب S مانند استفاده کنید) و در فنجان کاغذ، یک سوراخ با قطر مناسب ایجاد کنید. لیوان کاغذی را از قلاب خود به حالت آویزان درآورید، و سپس قلاب و فنجان را با هم و با احتیاط روی پل ماکارونی آویزان کنید. نتیجه را مشاهده کنید.
مرحله سوم
تک تک سکه‌ها را به فنجان اضافه کنید. قبل از اینکه ماکارونی شکسته شود، می‌توانید چند سکه را اضافه کنید؟
مرحله چهارم سرگرمی‌های جالب
آزمایش را دوباره راه اندازی کنید؛ اما این بار از دو رشته ماکارونی برای ساخت پل استفاده کنید. قبل از خراب شدن، پل جدید شما چند سکه را می‌تواند نگه دارد؟ حتما نتیجه آزمایش را با دقت مشاهده کنید.
مرحله پنجم
آزمایش را با استفاده از مقادیر بیشتر رشته‌های ماکارونی تکرار کنید. با افزودن رشته‌های بیشتر ماکارونی، به چه نتایجی در مورد توانایی پل در برابر نگه داری سکه‌ها می‌رسید؟
نتیجه‌گیری
رشته‌ای از ماکارونی نپخته بسیار شکننده است و وقتی به آن فشار وارد شود، شکسته می‌شود. وقتی رشته‌های بیشتری از ماکارونی را اضافه می‌کنیم، فشار بین رشته‌ها توزیع می‌شود. بنابراین فشار کل وارد شده به هر کدام کمتر است. رشته‌ها اساسا بار را تقسیم می‌کنند، بنابراین تعداد سکه‌هایی که می‌توانند قبل از شکستن پل اضافه شوند افزایش می‌یابد. نمونه‌ای از مصالح ساختمانی که از این اصل استفاده می‌کند تخته سه لا است. تخته سه لا از چندین ورق نازک روکش چوبی تشکیل شده است که روی هم چسبانده شده‌اند. این امر منجر به ایجاد ماده‌ای می‌شود که توانایی تحمل فشار بالاتری را داشته باشد.
آزمایش تغییر چگالی آب
آیا تا به حال دیده‌اید که یک دریاچه در زمستان یخ بزند؟ با پایین آمدن دما، یک صفحه یخ از بالای آن تشکیل می شود؛ اما در زیر لایه یخ، دریاچه هنوز وجود دارد. چرا این اتفاق می‌افتد، و به نظر شما چرا اینقدر مهم است؟ ما در آزمایش زیر به تحلیل این سوالات خواهیم پرداخت. ما نگاهی دقیق به اثرات دما بر روی آب و چگالی آن خواهیم انداخت و خواهیم دید که چه اتفاقی می‌افتد هنگامی که می‌خواهید آب با دماهای متفاوتی را مخلوط کنید. آزمایش تغییر چگالی آب نیز یکی از سرگرمی‌های جالب در علم فیزیک است که می‌توان به راحتی و در خانه انجامش داد.
وسایل مورد نیاز: دو ظرف مانند شیشه یا فنجان اندازه‌گیری – آب – رنگ خوراکی
مرحله اول
تقریباً چهار فنجان آب را به یک ظرف اضافه کنید. ۲ تا ۳ قطره رنگ خوراکی آبی را اضافه کنید و خوب مخلوط کنید. یک شب در یخچال بگذارید تا به خوبی خنک شود.
مرحله دوم
تقریباً ۱ فنجان آب را بخارپز یا فقط در حال جوشیدن گرم کنید. ۲-۳ قطره رنگ غذایی زرد اضافه کنید و خوب مخلوط کنید.
مرحله سوم سرگرمی‌های جالب
به آرامی ربع پیمانه آب سرد را درون آب داغ بریزید. اطمینان حاصل کنید که خیلی آهسته و در امتداد کنار ظرف بریزید تا درصد کمی مخلوط شود. باید ببینید که دو لایه تشکیل شده است. حساب کنید که چه مدت طول می‌کشد تا دو لایه به تدریج در کنار هم قرار بگیرند و یک لایه سبز رنگ ایجاد کنند.
نتیجه‌گیری
تغییر دمای آب بر چگالی آن تأثیر می‌گذارد. با گرم شدن آب، مولکول‌های آن مرتعش شده و به اطراف حرکت می‌کنند. این باعث می شود که فضای بین آنها افزایش یابد و در نتیجه تراکم کمتری ایجاد شود. با خنک شدن آب، مولکول‌های آن کند شده و به هم نزدیک می‌شوند. این باعث متراکم شدن آب می‌شود. آب خنک شده در آزمایش ما به پایین فرو رفت زیرا چگالی بیشتری نسبت به آب گرم داشت. رنگ آن نیز سبز شد؛ زیرا مقداری از آب گرم را که در پایین بود لمس کرد، دمای آن را کاهش داد و سپس غرق شد. یکی از سرگرمی‌های جالب با این گزینه ها امکان دارد.
در طبیعت، این پدیده مسئول فرآیندی به نام “همرفت” است. “همرفت”، یکی از اصول بنیادی در علم فیزیک است که می‌توان چندین مقاله را به آن اختصاص داد. غرق شدن آب خنک‌تر و بالا آمدن آب گرم‌تر باعث مخلوط شدن لایه‌های دریاچه می‌شود و باعث می‌شود که مواد مغذی مانند اکسیژن در همه جا پخش شوند. پس چرا یک دریاچه از پایین به بالا جامد نمی‌شود؟ تراکم آب تا رسیدن به یخ زدگی همچنان در حال افزایش است؛ اما سپس تراکم آن دوباره تغییر می‌کند. تراکم یخ به مراتب کمتر از آب مایع است. بنابراین هر آبی که یخ بزند به سمت بالا می‌رود. یخ لایه‌ای از سطح دریاچه را تشکیل می دهد. اما دریاچه در زیر آن به صورت مایع باقی می‌ماند و به گیاهان و حیوانات اجازه می‌دهد تا در طول زمستان زنده بمانند.
نظر شما در مورد این سرگرمی‌های جالب چه بود؟
سرگرمی‌های جالب در علم فیزیک خیلی زیاد هستند. اما در این مقاله، دو تا از آنها را برای شما قرار دادیم و نکات مهم را تحلیل کردیم. در آینده نزدیک، آزمایش‌ها و سرگرمی‌های جالب دیگری را هم برای شما آماده خواهیم کرد تا قوانین علم فیزیک را بیشتر یاد بگیریم. منتظر مقالات آینده باشید!
نویسنده: عجیب تو جیب
هرگونه کپی برداری از محتوا تنها با ذکر نام “عجیب تو جیب” و “درج لینک دقیق محتوا” در سایت مجاز است و در غیر این صورت و مشاهده آن پیگرد قانونی دارد.
