აქტივობა 1: სადღესასწაულო ბუშტი

გამოყენებულია ტემპუსის პროექტის – “სტუდენტთა აქტიური სწავლება ბუნებისმეტყველებაში” – აქტივობა.  სალისი

მიზანი: აირში სხეულზე მოქმედ ამომგდებ ძალაზე დაკვირვება

 

შესწავლის საგანი/მიზნები:

მოსწავლეებმა უნდა ისწავლონ:

• სიმკვრივის არსი, სხეულზე მოქმედი ამომგდები ძალა და სხეულთა ცურვა;
• ინსტრუქციის მიხედვით ცდის ჩატარება;
• დაკვირვება;
• დაკვირვების შედეგების აღრიცხვა, გაანალიზება და დასკვნის გამოტანა;


რესურსები:ბუშტები

  • ჰელიუმით სავსე ბუშტი;
  • ძაფი ან ზონარი;
  • პოლისტიროლის ჭიქა;
  • გამშრალი ბარდის ან ლობიოს მარცვლები.

 

მასწავლებლის სავარაუდო აქტივობები

მასწავლებელი:

  • აძლევს მოსწავლეებს ცდის ინსტრუქციას და ავალებს ცდის ჩატარებას. პარალელურად უსვამს კითხვებს.

 

ინსტრუქცია:

მოაბით ზონარი ჰელიუმით გაბერილ ბუშტს და აჩვენეთ, რომ ის ზევით მიიწევს ჰაერში. ზონარი საშუალებას გაძლევთ ბუშტი დაიჭიროთ.

 

მასწავლებელი ეკითხება მოსწავლეებს:

• როგორ უნდა მოვიქცეთ, რომ ბუშტმა ჰაერში ტივტივი დაიწყოს და ზევით არ აფრინდეს?
• დაამაგრეთ მასზე პოლისტიროლის ჭიქა მსუბუქი ძაფის საშუალებით. შემდეგ დაამატეთ გამშრალი ბარდის მარცვლები ისე, რომ ბუშტი არც ქვევით დაეშვას და არც ზევით ადიოდეს, ანუ ერთ დონეზე ტივტივებდეს;
• შემდეგ აწონეთ ჭიქა და ნახეთ, რა მასის აწევა შეუძლია ბუშტს;
• ბუშტი მოათავსეთ სითბოს წყაროს თავზე (მაგ. ელექტროქურის) და დააკვირდით, რა მოხდება.

მასწავლებელი აჩვენებს მოსწავლეებს, რომ ბუშტი ადის ზევით და თუ გვინდა მისი აღმასვლა შევაჩეროთ (წონასწორობაში მოვიყვანოთ), ჭიქაში ბარდის მარცვლები უნდა ჩავამატოთ (წინააღმდეგ შემთხვევაში ბურთი ჭერამდე ავა). ქურის გამორთვიდან გარკვეული დროის შემდეგ ბუშტი ისევ დაბლა ეშვება.

ეს ექსპერიმენტი კარგი მაგალითია აირებში ტივტივისა და ცურვის სადემონსტრაციოდ. თუ ცდა ტარდება ღია ცის ქვეშ, მაშინ ბუშტი საკმაოდ მაღლა ავა და გაცივების შემდეგ თავისით დაეშვება ძირს.

მასწავლებელი უსვამს მოსწავლეებს შეკითხვებს, რომ ეტაპობრივად მიიყვანოს მოვლენის ახსნამდე:

• რატომ ადის ჰელიუმით სავსე ბუშტი ზევით, როდესაც ჩვეულებრივი ჰაერით გაბერილი იგივე ბუშტი ძირს ვარდება?

პასუხი: ჰელიუმის სიმკვრივე ნაკლებია, ვიდრე ჰაერის. ბურთის ტივტივს ჰაერში განაპირობებს მასზე მოქმედი ძალების ურთიერთკომპენსირება.ჰაერით გავსებისას ბუშტის სიმძიმის ძალა მეტია ამომგდებ ძალაზე, რაც განაპირობებს მის ვარდნას.

 

• რა მოხდებოდა, თუ ბუშტს გავბერავდით მეთანით ან ნახშირორჟანგით (CO2)?

პასუხი: მეთანი ნაკლებ მკვრივია, ვიდრე ჰაერი. ამიტომ ბუშტი გაფრინდება. ნახშირორჟანგი უფრო მკვრივია, ვიდრე ჰაერი, ამიტომ ბუშტი ძირს დაეშვება.

  •  როგორ შეგიძლიათ შეაჩეროთ ბუშტის ზევით ასვლა?

პასუხი: აუცილებელია ტვირთის მასის შეცვლა. ბარდის მარცვლების თანდათან დამატებით ტვირთის მასა იზრდება და ბუშტი წყვეტს ზევით ასვლას ბარდის მარცვლების გარკვეული რაოდენობის შემთხვევაში. მარცვლების საერთო მასა სწორედ ის მასაა, რომლის აწევა შეუძლია ბუშტს.

• რაზეა დამოკიდებული საჰაერო ბურთის ამწევი ძალა?

• რამდენად დიდი უნდა იყოს საჰაერო ბურთი, რომ ადამიანი აწიოს?

პასუხი: საჭიროა დავამყაროთ თანაფარდობა ბუშტის ამწევ ძალასა და მის მოცულობას შორის.

ავალებს მოსწავლეებს, შეაფასონ ბურთის მოცულობა (თვითონ მოიფიქრონ, როგორ გააკეთებენ ამას) და შემდეგ განსაზღვრონ, რამდენად დიდი უნდა იყოს ის, რომ აწიოს 50 კგ. მასის ადამიანი. აგრძელებს კითხვების დასმას:

• რატომ ადის ბუშტი ზევით, თუ მას ვათბობთ? რა იცვლება, როდესაც მას ვათბობთ – მასა თუ მოცულობა?

პასუხი: ბუშტის მასა არ იცვლება, რადგან ბუშტის ბოლო მაგრადაა მოჭერილი. მოსწავლეები შეამჩნევენ, რომ ბუშტი გაიბერა – ანუ მოცულობა გაი­ზარდა.

 • რატომ იზრდება ბუშტის მოცულობა მისი გათბობისას?

პასუხი: ეს არის აირთა კანონის დემონსტრირება: აირები ფართოვდება მათი ტემპერატურის გაზრდისას. გათბობისას აირის გაფართოება გამოიწვევს ბუშტის გაბერვას, გაზის მასა კი უცვლელი დარჩება. აირის სიმკვრივე ბუშ­ტში შემცირდება და ბუშტი ზევით ავა.

  • რატომ დაეშვება ბუშტი ძირს გარკვეული დროის მერე?

პასუხი: აირი ცივდება და ბუშტის მოცულობა მცირდება, მცირდება ამომგდები ძალაც, ირღვევა ბალანსი სიმძიმის ძალასთან, ბუშტი კარგავს ტივტივის უნარს და ძირს ეშვება.

• შეგიძლიათ მოიყვანოთ სხვა მაგალითი, სადაც იგივე პრინციპია გამო­ყენებული ბუშტის ზევით ასაფრენად?

პასუხი: საფრენი ბუშტები ეფუძნება იმავე პრინციპს, რაც ზევით ასვლის საშუალებას აძლევს მათ.

 

მოსალოდნელი შედეგები

მოსწავლეები:

  • გაიგებენ სიმკვრივის არსს, გაეცნობიან სხეულზე მოქმედ ამომგდებ ძალას და სხეულთა ცურვას;
  • ინსტრუქციის მიხედვით ჩაატარებენ ცდას;
  • დააკვირდებიან და აღრიცხავენ ცდის დროს მიმდინარე მოვლენებს;
  • გააანალიზებენ დაკვირვების შედეგებს და გამოიტანენ დასკვნას.

 

რეკომენდაციები:

  • ეს არის იმის ძალიან მარტივი დემონსტრირება, თუ როგორ შეიძლება, რომ მოსწავლემ კარგად გაიგოს სიმკვრივის არსი, სხეულზე მოქმედი ამომგდები ძალა და სხეულთა ცურვა;
  • უმჯობესია ელექტროქურის (ან რადიატორის) გამოყენება კონვექციური ნაკადის შესამცირებლად. თმის საშრობის, ან ვენტილიატორის, ან გამათბობლის გამოყენებამ, შეიძლება გამოიწვიოს ბუშტის მოძრაობა. ცეცხლის ალის გამოყენებაც შესაძლებელია, მაგრამ სარისკოა;
  • მიზეზი, თუ რატომ ადის ბუშტი ზევით, ტივტივებს ან იძირება, იგივეა, რაც სხეულის წყალში ტივტივის ან ჩაძირვის შემთხვევაში. ეს ეხება ფარდობით სიმკვრივეს, სულერთია, გაზს ვიხილავთ თუ სითხეს: ნაკლები სიმკვრივის სხეული იტივტივებს უფრო მკვრივ გარემოში, მაგალი­თად, ჰაერში ან წყალში. ჩვენ შეგვიძლია სხეულს მივაბათ ტვირთი, რომლის სიმკვრივე მეტია გარემოს სიმკვრივეზე და ის დაიწყებს ცურვას, ხოლო შემდგომ ტვირთის მასის გაზრდის შემთხვევაში, ჩაიძირება. თუ მასას მოვაკლებთ, ის კვლავ ამოტივტივდება;
  • მოსწავლეებმა შეიძლება იფიქრონ, რომ ბუშტის მაღლა ასასვლელად აუცილებელია მისი ავსება მსუბუქი აირით – ჰელიუმით. სინამდვილეში ბუშტი შეიძლება ავავსოთ ცხელი ჰაერით, რომლის სიმკვრივე ნაკლებია გარემომცველი ჰაერის სიმკვრივეზე.

 

უსაფრთხოება:

  • აქტივობაში ელექტროქურის ან სხვა ელექტროხელსაწყოს გამოყენებისას აუცილებელია უსაფრთხოების წესების დაცვა.