Eksperimenter hjemme. Oppskyting av papirraketter

Utrolige fakta

Darwin blomster

De fleste er kjent med arbeidet til Charles Darwin og hans berømte reise til Sør-Amerika. Han gjorde sine viktigste funn på Galapagosøyene, hvor hver av de 20 øyene hadde sitt eget unike sett med arter perfekt tilpasset sitt miljø. Men få mennesker vet om Darwins eksperimenter etter at han kom tilbake til England. Noen av dem fokuserte på orkideer.

I prosessen med å dyrke og studere flere typer orkideer, innså han det komplekse blomster orkideer er en tilpasning som lar blomster tiltrekke seg insekter, som deretter overfører pollen til naboplanter. Hvert insekt er spesielt designet for å pollinere én type orkide. Ta for eksempel en orkide Betlehemsstjerne(Angraecum sesquipedale), der nektar er lagret i en dybde på 30 centimeter. Darwin forutså at det må være et insekt som pollinerer denne typen orkideer. Selvfølgelig, i 1903, oppdaget forskere en art kalt skumringssommerfuglen, som har en lang snabel som kan nå nektaren til denne typen orkideer.

Darwin brukte dataene han samlet om orkideer og deres insektbestøvere for å styrke teorien om naturlig utvalg. Han hevdet at kryssbestøvede orkideer er mer levedyktige enn selvbestøvede fordi selvbestøvning reduserer genetisk mangfold, som til slutt har en direkte innvirkning på artens overlevelse. Altså tre år etter at han først beskrev naturlig utvalg I On the Origin of Species utførte Darwin flere eksperimenter på blomster og styrket sine påstander om evolusjonens rammeverk.

DNA-avkoding

James Watson og Francis Crick kom veldig nære å dechiffrere DNA, men oppdagelsene deres avhenger i stor grad av arbeidet til Alfred Hershey og Martha Chase, som utførte det berømte 1952-eksperimentet denne dagen som hjalp dem å finne ut hvordan DNA-molekyler er relatert til arv. Hershey og Chase jobbet med en type virus kjent som en bakteriofag. Dette viruset, som består av en proteinkappe som omgir en DNA-streng, infiserer en bakteriecelle, som programmerer den til å produsere nye infiserte celler. Viruset dreper deretter cellen og nye virus blir født. Hershey og Chase visste om dette, men de visste ikke hvilken komponent - protein eller DNA - som var ansvarlig. Dette visste de ikke før de utførte sitt geniale «blender»-eksperiment, som førte dem til DNA-ribonukleinsyrer.

Etter Hershey og Chase-eksperimentet fokuserte mange forskere som Rosalind Franklin på å studere DNA og dets molekylær struktur. Franklin brukte en teknikk kalt røntgendiffraksjon for å studere DNA. Det innebærer "invasjon" av røntgenstråler inn i fibrene til renset DNA. Når stråler interagerer med et molekyl, "forviller de" seg fra det opprinnelige kurset og blir diffraktert. De diffrakterte strålene danner et bilde av et unikt molekyl, klart for analyse. Franklins berømte fotografi viser den X-formede kurven som Watson og Crick kalte "signaturen til DNA-molekylet." De var også i stand til å bestemme bredden på spiralen ved å se på Franklins bilde.

Første vaksinasjon

Inntil den fullstendige globale utryddelsen av kopper på slutten av 1900-tallet var denne sykdommen alvorlig problem. På 1700-tallet drepte en sykdom forårsaket av koppeviruset ett av ti barn født i Sverige og Frankrike. Å "fange" viruset var den eneste muligheten for "behandling". Dette førte til at folk selv prøvde å fange viruset fra purulente sår. Dessverre døde mange av dem under det farlige forsøket på selvvaksinering.

Edward Jenner, en britisk lege, begynte å studere viruset og utvikle seg effektive metoder behandling. Opprinnelsen til eksperimentene hans var observasjonen at melkepiker som bodde i hjembyen hans ofte ble infisert med cowpox-viruset, en ikke-dødelig sykdom som ligner på kopper. Melkepiker som fikk cowpox så ut til å være beskyttet mot kopperinfeksjon, så i 1796 bestemte Jenner seg for å teste om en person kunne utvikle immunitet mot kopper hvis de ble infisert med cowpox-viruset. Gutten som Jenner bestemte seg for å utføre eksperimentet på, het James Phipps. Jenner kuttet armen til Phipps og infiserte ham med kukopper. Etter en tid ble gutten frisk. 48 dager senere introduserte legen koppeviruset i kroppen hans og fant ut at gutten var immun.

Forskere vet nå at vaccinia- og koppevirusene er så like at menneskets immunsystem ikke klarer å skille dem.

Bevis på eksistensen av atomkjernen

Fysiker Ernest Rutherford har allerede vunnet Nobelprisen i 1908 for sitt radioaktive arbeid, i løpet av denne tiden begynte han også å utføre eksperimenter for å avsløre strukturen til atomet. Forsøkene var basert på hans tidligere forskning, som viste at radioaktivitet består av to typer stråler – alfa og beta. Rutherford og Hans Geiger oppdaget at alfastråler er strømmer av positivt ladede partikler. Da han slapp ut alfapartikler på skjermen, skapte de et klart og skarpt bilde. Men hvis et tynt ark med glimmer ble plassert mellom alfastrålingskilden og skjermen, ble det resulterende bildet uskarpt. Det var tydelig at glimmeren spredte noen alfapartikler, men hvordan og hvorfor dette skjedde ble ikke forstått på det tidspunktet.

I 1911 plasserte en fysiker et tynt ark med gullfolie mellom en alfastrålingskilde og en skjerm, 1-2 atomer tykk. Han plasserte også en annen skjerm foran alfastrålingskilden for å forstå hvilke partikler som ble bøyd tilbake. På skjermen bak folien observerte Rutherford et diffust mønster som ligner på det han så når han brukte et glimmerark. Det han så på skjermen foran folien overrasket Rutherford, da flere alfapartikler spratt rett tilbake. Rutherford konkluderte med at den sterke positive ladningen i hjertet av gullatomene sendte alfapartiklene tilbake til kilden. Han kalte denne sterke positive ladningen "kjernen", og uttalte at sammenlignet med den totale størrelsen på atomet, må kjernen være veldig liten, ellers ville mange flere partikler komme tilbake. I dag visualiserer forskere, som Rutherford, atomer: små, positivt ladede kjerner omgitt av stort, stort sett tomt rom bebodd av noen få elektroner.

Røntgen

Vi har allerede snakket om Franklins røntgendiffraksjonsforskning, men arbeidet hans skylder mye til Dorothy Crowfoot Hodgkin, en av tre kvinner som vant Nobelprisen i kjemi. I 1945 ble Hodgkin ansett som en av verdens ledende utøvere av røntgendiffraksjon, så det er ikke overraskende at hun til slutt avslørte strukturen til en av de viktigste kjemikaliene i medisinen i dag – penicillin. Alexander Fleming oppdaget et bakteriedrepende stoff tilbake i 1928, men det tok forskerne litt mer tid å rense stoffet for å utvikle effektiv behandling. Dermed var Hodgkin ved hjelp av penicillinatomer i stand til å lage semisyntetiske derivater av penicillin, som viste seg å være en revolusjon i kampen mot infeksjoner.

Hodgkins forskning ble kjent som røntgenkrystallografi. For første gang krystalliserte kjemikere forbindelsene de ønsket å analysere. Det var en utfordring. Etter at to forskjellige selskaper testet penicillinkrystaller, avfyrte Hodgkin røntgenbølger gjennom krystallene og lot stråling "penetrere gjenstanden som ble testet." Når røntgenstråler interagerte med elektronene til objektet som ble undersøkt, ble strålene litt diffrakterte. Dette resulterte i et tydelig mønster av prikker som dukket opp på filmen. Ved å analysere posisjonen og lysstyrken til disse prikkene og utføre mange beregninger, bestemte Hodgkin nøyaktig hvordan atomene i penicillinmolekylet var ordnet.

Noen år senere brukte hun den samme teknologien for å avsløre strukturen til vitamin B12. Hun mottok Nobelprisen i kjemi i 1964, en ære som ingen andre kvinner har mottatt.

Livets fremvekst

I 1929 foreslo biokjemikerne John Haldane og Alexander Oparin uavhengig at det ikke var fritt oksygen i jordens tidlige atmosfære. Under de tøffe forholdene, antok de organiske forbindelser kan dannes fra enkle molekyler, som mottar en alvorlig ladning av energi, det være seg ultrafiolett stråling eller sterkt lys. Haldane la også til at havene sannsynligvis var de første kildene til disse organiske forbindelsene.

Amerikanske kjemikere Harold Urey og Stanley Miller bestemte seg for å teste hypotesene til Oparin og Haldane i 1953. De var i stand til å gjenskape jordens tidlige atmosfære ved å nøye arbeide med kontrollerte, lukket system. Havets rolle ble spilt av en kolbe med oppvarmet vann. Etter at vanndampen steg og samlet seg i en annen beholder, tilsatte Urey og Miller hydrogen, metan og ammoniakk for å simulere en oksygenfri atmosfære. Det ble deretter dannet gnister i kolben, som representerte lys i blandingen av gasser. Til slutt avkjølte en kondensator gassene til en væske, som de så tok for analyse.

En uke senere fikk Yuri og Miller overraskende resultater: organiske forbindelser var tilstede i overflod i den avkjølte væsken. Spesielt oppdaget Miller flere aminosyrer, inkludert glycin, alanin og glutaminsyre. Aminosyrer er byggesteinene i proteiner, som i seg selv er nøkkelkomponenter i både cellulære strukturer og cellulære enzymer som er ansvarlige for funksjonen til viktige kjemiske reaksjoner. Urey og Miller kom til den konklusjonen at organiske molekyler godt kunne overleve i et oksygenfritt miljø, noe som igjen ikke hindret de enkleste organismene i å dukke opp.

Skapelse av lys

Da lyset dukket opp på 1800-tallet, forble det et mysterium som inspirerte mange fascinerende eksperimenter. For eksempel «dobbeltspalte-eksperimentet» av Thomas Young, som viste hvordan lysbølger oppfører seg, men ikke partikler. Men den gang visste de ikke hvor raskt lyset beveger seg.

I 1878 utførte fysikeren AA Michelson et eksperiment for å beregne lysets hastighet og bevise at det var en begrenset, målbar størrelse. Her er hva han gjorde:

1. Først plasserte han to speil langt fra hverandre på forskjellige sider demninger nær universitetsområdet, plassert dem slik at det innfallende lyset ble reflektert fra ett speil og returnert tilbake. Han målte avstanden mellom speilene og fant ut at den var 605,4029 meter.

3. Ved hjelp av linser fokuserte han en lysstråle på et stasjonært speil. Når en lysstråle berørte et stasjonært speil, spratt den av og ble reflektert i et roterende speil, nær som Michelson plasserte en spesiell skjerm. På grunn av det faktum at det andre speilet roterte, endret banen for returen av lysstrålen seg litt. Da Michelson målte disse avvikene, kom han opp med et tall på 133 mm.

4. Ved å bruke dataene som ble innhentet, var han i stand til å måle lyshastigheten til å være 186 380 miles per sekund (299 949 530 kilometer). Den akseptable verdien for lysets hastighet i dag er 299 792 458 km per sekund. Michelsons målinger viste overraskende nøyaktige resultater. Dessuten har forskere nå til rådighet mer nøyaktige ideer om lys og grunnlaget som teoriene om kvantemekanikk og relativitetsteorien er bygget på.

Oppdagelse av stråling

1897 var et veldig viktig år for Marie Curie. Hennes første barn ble født, og bare noen uker etter fødselen gikk hun på jakt etter et tema for doktorgradsavhandlingen. Til slutt bestemte hun seg for å studere "uranstrålene" som først ble beskrevet av Henri Becquerel. Becquerel oppdaget disse strålene ved et uhell da han etterlot uransaltene pakket inn i et ugjennomsiktig materiale sammen med fotografiske plater i et mørkt rom, og kom tilbake for å finne at de fotografiske platene var fullstendig eksponert. Marie Curie valgte å studere disse mystiske strålene for å identifisere andre elementer som virket på lignende måte.

Tidlig i studien innså Curie at thorium produserte de samme strålene som uran. Hun begynte å merke disse unike elementer, som "radioaktiv" og innså raskt at styrken til stråling produsert av uran og thorium var avhengig av mengden thorium og uran. Til slutt vil hun kunne bevise at strålene er egenskaper til atomene til et radioaktivt grunnstoff. Dette i seg selv var en revolusjonerende oppdagelse, men Curie ble stoppet av det.

Hun oppdaget at bekblende (uraninitt) var mer radioaktivt enn uran, noe som førte henne til ideen om at det må være et grunnstoff ukjent for henne i naturlige mineraler. Mannen hennes, Pierre, ble med i forskningen, og de reduserte systematisk mengden bekblande til de oppdaget et nytt isolert element. De kalte det polonium, etter Marys hjemland Polen. Like etter oppdaget de et annet radioaktivt grunnstoff, som de kalte radium, fra latin for «stråle». Curie vant to nobelpriser for sitt arbeid.

Hundedager

Visste du at Ivan Pavlov, den russiske fysiologen og kjemikeren og forfatteren av spytt- og kondisjoneringseksperimentet hos hunder, ikke var interessert i psykologi eller atferd i det hele tatt? Han var interessert i temaene fordøyelse og blodsirkulasjon. Faktisk studerte han fordøyelsessystemet til hunder da han oppdaget det vi i dag kjenner som "betingede reflekser."

Spesielt forsøkte han å forstå sammenhengen mellom spytt og magefunksjon. Rett før dette hadde Pavlov allerede bemerket at magen ikke begynner å fordøye mat uten spytt, som oppstår først. Med andre ord, reflekser i det autonome nervesystemet forbinder disse to prosessene tett med hverandre. Deretter bestemte Pavlov seg for å finne ut om ytre stimuli kunne påvirke fordøyelsen på lignende måte. For å teste dette begynte han å slå av og på lysene mens hunden spiste, tikke en metronom og få en summer lyd. I fravær av disse stimuli, spyttet hundene bare når de så og spiste mat. Men etter en stund begynte de å spytte når de ble stimulert av lyd og lys, selv om de ikke fikk mat den gangen. Pavlov oppdaget også at denne typen kondisjonering dør hvis stimulansen brukes "feil" for ofte. For eksempel, hvis en hund ofte hører et lydsignal, men ikke mottar mat, slutter den etter en stund å reagere på lyden ved å spytte.

Pavlov publiserte resultatene sine i 1903. Et år senere mottok han Nobelprisen i medisin, ikke for sitt arbeid med betingede reflekser, men "som anerkjennelse av hans arbeid med fordøyelsens fysiologi, hvor kunnskap om vitale aspekter har blitt transformert og utvidet."

Stanley Milgrams eksperimenter, som han utførte på 1960-tallet, kvalifiserer fortsatt som et av de mest kjente og kontroversielle vitenskapelige eksperimentene. Milgram ønsket å finne ut hvor langt en gjennomsnittsperson ville gå for å påføre en annen person smerte under press fra autoriteter. Her er hva han gjorde:

1. Milgram rekrutterte frivillige, vanlige mennesker, som ble beordret til å påføre andre frivillige aktører litt smerte. Eksperimentatoren spilte rollen som en autoritetsfigur som konstant var til stede i rommet under studien.

2. Før starten av hver test demonstrerte myndigheten for intetanende frivillige hvordan man bruker en sjokkanordning som kan sjokkere en person med en utladning på 15-450 volt (økt farenivå).

3. Forskeren bemerket videre at de burde teste hvordan sjokk kan forbedre ordminnet gjennom assosiasjoner. Under eksperimentet instruerte han frivillige om å "belønne" frivillige skuespillere med sjokkslag for feil svar. Jo flere feil svar det var, jo høyere spenningsnivå på enheten. Dessuten er det verdt å merke seg at enheten ble laget på toppnivå: over hver bryter ble spenningen som tilsvarer den skrevet, fra "svak sjokk" til "hard sjokk", enheten var utstyrt med mange paneler med pekervoltmeter. Det vil si at forsøkspersonene ikke hadde mulighet til å tvile på eksperimentets ekthet, og studien var strukturert på en slik måte at for hvert riktig svar var det tre feil, og myndigheten fortalte frivilligheten hvilket "slag" som skulle straffes. "udyktig student."

4. «Elevene» skrek da de fikk sjokkslag. Etter at støtet oversteg 150 volt, krevde de utløsning. Samtidig oppfordret myndigheten frivillige til å fortsette eksperimentet, uten å ta hensyn til kravene fra "studentene".

5. Noen deltakere i forsøket ønsket å forlate etter å ha nådd straffen på 150 volt, men de fleste fortsatte til de nådde det maksimale sjokknivået på 450 volt.

På slutten av eksperimentene snakket mange ut om denne studiens uetiske natur, men resultatene som ble oppnådd var imponerende. Milgram beviste det vanlige folk kan skade en uskyldig person bare fordi de mottok en slik kommando fra en mektig autoritet.

Å gjennomføre et eksperiment er selve metoden som forskere er bevæpnet med som skal studere dette eller det fenomenet i håp om å lære noe nytt om verden rundt oss. Gode ​​eksperimenter følger et klart og logisk ordnet design rettet mot å isolere og teste klare, spesifikt definerte variabler. Når du har lært de grunnleggende prinsippene som ligger til grunn for vitenskapelige eksperimenter, kan du bruke dem på dine egne eksperimenter. Uavhengig av formålet med forskningen, utføres alle gode eksperimenter etter prinsippene for logikk og deduksjon som ligger til grunn. vitenskapelig metode kunnskap, og det spiller ingen rolle nøyaktig hva du studerer - noe på skolenivå eller Higgs-bosonen.

Trinn

Del 1

Forbereder et vitenskapelig eksperiment

Velg et forskningstema. Eksperimenter hvis resultater fører til en fullskala revisjon av det vitenskapelige samfunnets syn på et bestemt problem, er ekstremt sjeldne. De fleste eksperimenter setter seg en mer beskjeden oppgave - å svare på et spesifikt spørsmål. Vitenskapelig kunnskap er basert på akkumulering av kunnskap oppnådd gjennom utallige eksperimenter. Velg et emne eller ubesvart spørsmål som du kan utforske med et lite eksperiment.

• For eksempel, hvis du vil utføre et eksperiment med landbruksgjødsel, kan du formulere spørsmålet annerledes - "Hvilken gjødsel er best?" Hvorfor? Verden er full av forskjellige gjødselstoffer i ett eksperiment vil du ikke kunne studere dem alle på en gang. Et bedre spørsmål ville være å være mer spesifikk: "Hvilken konsentrasjon av nitrogen i gjødsel gir de høyeste maisavlingene?"
• Moderne vitenskapelig kunnskap– Saken er veldig, veldig omfattende. Hvis du har tenkt å utføre seriøs vitenskapelig forskning, bør du nøye studere, som de sier, maskinvaren før du starter eksperimentet. Kanskje det allerede har blitt utført eksperimenter tidligere som svarer på spørsmålet ditt? I så fall, juster forskningsemnet ditt for å utforske et emne som har forblitt uutforsket.

1. Velg variabelen eller variablene. Et godt vitenskapelig eksperiment tester spesifikke, målbare parametere kalt "variabler". Generelt sett utfører en forsker et eksperiment med et visst antall testede variabler. Når du utfører et eksperiment, er det ekstremt viktig å endre kun de spesifikke variablene du studerer (og bare de)!

   • La oss gå tilbake til gjødseleksemplet. Vår vitenskapsmann vil dyrke mais i flere senger i en knopp gjødslet med gjødsel som inneholder forskjellig innhold nitrogen. Samme mengde gjødsel vil bli brukt på hvert bed. Dessuten vil forskeren til og med være sikker på at nitrogeninnholdet er den eneste forskjellen mellom gjødsel. I tillegg vil forskeren dyrke samme antall maisplanter i hvert bed, og vil dyrke dem samtidig og i samme type jord.

2. Kom med en hypotese. En hypotese er en mening om hva resultatet av et eksperiment vil være. Hypotesen er forresten ikke en blind gjetning i det hele tatt, nei! Gode ​​hypoteser er utarbeidet på grunnlag av forundersøkelser på temaet for forsøket (dette gjennomføres ved valg av forskningstema). Bygg en hypotese basert på data hentet fra lignende eksperimenter utført av kollegene dine eller, hvis problemet du studerer ennå ikke er veldig godt dokumentert, på vitenskapelig litteratur og studier du kan finne. Og husk at hypotesen kan vise seg å være feil - men selv i dette tilfellet vil det bli ansett som et resultat, en prestasjon! Hvorfor? Men fordi du har bevist at hypotesen du foreslo ikke er sann.

   • Som regel har en hypotese form av en kvantifiserende deklarativ setning. Hypotesen tar også hensyn til hvordan de eksperimentelle parameterne vil endre seg. For vårt gjødseleksperiment vil en god hypotese være: "Gjødsling av mais med gjødsel som inneholder 400 gram nitrogen per 36,3 liter vil gi en større avling enn om man bruker gjødsel med et annet nitrogeninnhold."

3. Vurder hvordan du vil samle inn data. Det er viktig å vite to ting på forhånd: 1) når du skal samle inn data; 2) hvilke data du vil samle inn. Disse dataene må måles på et konvensjonelt tidspunkt eller, om nødvendig, med jevne mellomrom. I vårt tilfelle måles vekten av maisavlinger i kilo etter en viss vekstperiode. Dette sammenlignes så med nitrogeninnholdet i gjødselen som påføres knoppen. I andre eksperimenter vil det imidlertid være ganske hensiktsmessig å samle inn data med intervaller.

   • Hvis du organiserer dataene i en tabell, blir arbeidet ditt mye enklere.
   • Kjenne forskjellen mellom avhengige og uavhengige variabler. Uavhengige variabler er det du endrer. Avhengige variabler er ting som endres når den uavhengige variabelen endres. I vårt eksempel vil følgelig den uavhengige variabelen være "nitrogeninnhold", og den avhengige variabelen vil være massen til avlingen. Alle disse dataene vil passe godt inn i tabellen i de aktuelle kolonnene.

4. Gjennomfør eksperimentet metodisk. Start eksperimentet og test variabelen. I nesten alle tilfeller der du trenger å måle flere variabler, må du kjøre eksperimentet flere ganger. Så vi vil dyrke identiske maisplanter og gjødsle dem med gjødsel med forskjellig nitrogeninnhold. Og jo større spekter av innkommende data, jo bedre. Registrer så mye data som mulig.

   • En integrert del av enhver godt eksperiment er den såkalte "kontrollprøve". Så en av maisbedene dine bør ikke ha noen variabel av interesse. Enkelt sagt, ett bed må gjødsles med gjødsel som ikke inneholder nitrogen. Dette vil være en kontrollprøve - en slags baseline, sammenlignet med hvilke andre senger vil bli studert.
   • Følg alle sikkerhetskrav når du arbeider med farlige materialer eller utfører farlige aktiviteter.

5. Samle inn data. Legg inn dataene som er oppnådd under eksperimentet i tabellen etter hvert som de blir tilgjengelige - dette vil gjøre det lettere å jobbe. Ikke glem å angi avvikende verdier.

   • Det vil være svært nyttig å visuelt representere dataene, spesielt hvis en slik mulighet eksisterer. Plasser nøkkelpunkter på diagrammet og angi trender med en rett eller kursiv linje. Dette vil hjelpe deg og alle andre med å visualisere mønstre fra dataene. I de enkleste eksperimentene er x-aksen data om de uavhengige variablene, og y-aksen er data om de avhengige variablene.

6. Analyser dataene og trekk en konklusjon. Var hypotesen riktig? Hvilke trender kan identifiseres basert på de observerte dataene? Støtte du på noe uventet under eksperimentet? Har du noen ubesvarte spørsmål som kan danne grunnlaget for ditt neste eksperiment? Når du evaluerer resultatene, prøv å svare på alle disse spørsmålene. Hvis dataene dine ikke lar deg gi et klart svar angående sannheten av hypotesen, utfør ytterligere eksperimenter og samle inn enda mer data.

   Del 2

   Gjennomføring av et eksperiment

   1. Velg et emne og identifiser variablene. La oss ta et lite og enkelt eksperiment som eksempel. La oss si at vi utforsker hvordan bruken av forskjellige aerosoler påvirker flyavstanden til et prosjektil i potetskytere!

      • Så, typen aerosol som brukes er en uavhengig variabel, men lengden på prosjektilets flytur er en avhengig variabel.
      • Det er fortsatt noen ting å tenke på. Så du må sørge for at rundene har samme vekt, og du må også sørge for at hvert skudd bruker samme mengde aerosol. Hvorfor? Begge disse parameterne kan påvirke prosjektilets flyavstand. Vei derfor alle prosjektilene og prøv å sikre at skuddene bruker samme mengde aerosol.

   2. Lag en hypotese. Så vi tok flere typer aerosoler (hårspray, matlagingsspray og spraymaling). La oss si at det er mer butan i hårspray enn i andre sprayer. Siden vi vet at butan er en brennbar gass, kan vi anta at hårsprayen vil presse prosjektilet lengst. Så hypotesen: "En høyere konsentrasjon av butan i en aerosol (hårspray) vil føre til at den gjennomsnittlige statiske avstanden dekket av et prosjektil som veier 250-300 g etter et skudd vil overstige lignende avstander når du skyter med andre aerosoler. ”

   3. Organiser datainnsamlingsprosessen på forhånd. I vårt eksperiment vil vi teste alle aerosoler 10 ganger, hvoretter vi vil vise gjennomsnittsresultatet. En aerosol som ikke inneholder butan vil bli brukt som kontrollprøve. Som forberedelse til forsøket skal du sette sammen potetskyteren, sørge for at den fungerer, kjøpe spray og veie potetene... det vil si prosjektilene.

      • Og dette er hvordan en tabell for registrering av data vil se ut, som vil ha 5 kolonner:
        • Den første kolonnen er testnummeret. Cellene i denne kolonnen vil inneholde testens serienummer, fra 1 til 10.
        • De neste fire kolonnene vil bli merket med navnene på aerosolene som brukes. I cellene i hver kolonne vil avstanden som prosjektilet vil fly etter å ha blitt avfyrt, registreres.
        • Under hver av disse fire kolonnene bør du la litt plass til å skrive gjennomsnittet.

      • Trekk konklusjoner. Når resultatene er analysert, kan du trygt si at hypotesen du la frem var riktig. I tillegg vil du også kunne si at du har oppdaget noe uventet - at matlagingsspray gir de mest konsistente resultatene. Du kan også rapportere problemer du møtte under eksperimentet - for eksempel at spraymalingen deres dekket løpet av potetpistolen, noe som gjorde hvert påfølgende skudd vanskelig. Og til slutt kan du gi anbefalinger om hvilke problemer som fortjener videre studier - det er mulig at mer drivstoff som brukes vil gi et bedre resultat.

        • Del oppdagelsene dine med verden! Finn en publikasjon eller format der det vil være mest hensiktsmessig å presentere resultatene av forskningen din for en beundrende verden - og fortsett!
   • Ha det gøy, men ikke glem sikkerheten.
   • Vitenskap er et spill for å «stille det vanskelige spørsmålet». Ikke vær redd for å spørre vanskelige spørsmål om uutforskede emner.

Hundretusenvis av fysiske eksperimenter har blitt utført i løpet av den tusenårige vitenskapens historie. Det er vanskelig å velge noen av de "beste." Blant fysikere i USA og Vest-Europa det ble gjennomført en undersøkelse. Forskerne Robert Kreese og Stoney Book ba dem nevne den vakreste i historien. fysiske eksperimenter. Han snakket om eksperimentene som er inkludert i topp ti i henhold til resultatene av en prøveundersøkelse av Kriz og Book forsker Laboratorium for høyenerginøytrinoastrofysikk, kandidat for fysiske og matematiske vitenskaper Igor Sokalsky.

1. Eksperiment med Eratosthenes fra Kyrene

Et av de eldste kjente fysiske eksperimentene, som et resultat av at jordens radius ble målt, ble utført i det 3. århundre f.Kr. av bibliotekaren ved det berømte biblioteket i Alexandria, Erastothenes fra Kyrene. Det eksperimentelle designet er enkelt. Ved middagstid, på dagen for sommersolverv, i byen Siena (nå Aswan), var solen på sitt høydepunkt og gjenstander kastet ikke skygger. På samme dag og på samme tid, i byen Alexandria, som ligger 800 kilometer fra Siena, avvek solen fra senit med omtrent 7°. Dette er omtrent 1/50 av en full sirkel (360°), noe som betyr at jordens omkrets er 40 000 kilometer og radiusen er 6 300 kilometer. Det virker nesten utrolig at jordens radius målt med en så enkel metode viste seg å være bare 5 % mindre enn verdien oppnådd med den mest nøyaktige moderne metoder, melder nettstedet «Chemistry and Life».

2. Galileo Galileis eksperiment

På 1600-tallet var det dominerende synspunktet Aristoteles, som lærte at hastigheten en kropp faller med avhenger av dens masse. Jo tyngre kroppen er, jo raskere faller den. Observasjoner som hver enkelt av oss kan gjøre i hverdagen, ser ut til å bekrefte dette. Prøv å slippe den samtidig lette hender en tannpirker og en tung stein. Steinen vil berøre bakken raskere. Slike observasjoner førte Aristoteles til konklusjonen om den grunnleggende egenskapen til kraften som Jorden tiltrekker andre kropper med. Faktisk påvirkes fallhastigheten ikke bare av tyngdekraften, men også av luftmotstandens kraft. Forholdet mellom disse kreftene er forskjellig for lette gjenstander og for tunge, noe som fører til den observerte effekten.

Italieneren Galileo Galilei tvilte på riktigheten av Aristoteles konklusjoner og fant en måte å teste dem på. For å gjøre dette slapp han en kanonkule og en mye lettere muskettkule fra det skjeve tårnet i Pisa i samme øyeblikk. Begge kropper hadde omtrent samme strømlinjeformede form, derfor for både kjernen og kulen var luftmotstandskreftene ubetydelige sammenlignet med tyngdekreftene. Galileo fant at begge objektene når bakken i samme øyeblikk, det vil si at hastigheten på deres fall er den samme.

Resultatene oppnådd av Galileo er en konsekvens av loven om universell gravitasjon og loven ifølge hvilken akselerasjonen som et legeme opplever er direkte proporsjonal med kraften som virker på den og omvendt proporsjonal med massen.

3. Nok et Galileo Galilei-eksperiment

Galileo målte avstanden som kuler som rullet på et skråstilt brett dekket i like tidsrom, målt av forfatteren av eksperimentet ved hjelp av en vannklokke. Forskeren fant at hvis tiden ble doblet, ville ballene rulle fire ganger lenger. Dette kvadratiske forholdet betydde at kulene beveget seg med en akselerert hastighet under påvirkning av tyngdekraften, noe som motsier Aristoteles' påstand, som hadde blitt akseptert i 2000 år, at legemer som en kraft virker på beveger seg med konstant hastighet, mens hvis ingen kraft påføres til kroppen, så er den i ro. Resultatene av dette eksperimentet av Galileo, i likhet med resultatene av eksperimentet hans med det skjeve tårnet i Pisa, tjente senere som grunnlaget for formuleringen av lovene i klassisk mekanikk.

4. Henry Cavendish sitt eksperiment

Etter at Isaac Newton formulerte loven om universell gravitasjon: tiltrekningskraften mellom to kropper med massene Mit, atskilt fra hverandre med en avstand r, er lik F=γ (mM/r2), gjensto det å bestemme verdien av gravitasjonskonstant γ - For dette var det nødvendig å måle krafttiltrekningen mellom to legemer med kjente masser. Dette er ikke så lett å gjøre, fordi tiltrekningskraften er veldig liten. Vi føler tyngdekraften til jorden. Men det er umulig å føle tiltrekningen til selv et veldig stort fjell i nærheten, siden det er veldig svakt.

En veldig subtil og følsom metode var nødvendig. Den ble oppfunnet og brukt i 1798 av Newtons landsmann Henry Cavendish. Han brukte en torsjonsskala - en rocker med to kuler hengt opp i en veldig tynn snor. Cavendish målte forskyvningen av vippearmen (rotasjon) da andre kuler med større masse nærmet seg vekten. For å øke følsomheten ble forskyvningen bestemt av lysflekker reflektert fra speil montert på vippekulene. Som et resultat av dette eksperimentet var Cavendish i stand til ganske nøyaktig å bestemme verdien av gravitasjonskonstanten og beregne jordens masse for første gang.

5. Jean Bernard Foucaults eksperiment

Den franske fysikeren Jean Bernard Leon Foucault beviste eksperimentelt rotasjonen av jorden rundt sin akse i 1851 ved å bruke en 67 meter lang pendel hengt opp fra toppen av kuppelen til det parisiske Pantheon. Pendelens svingeplan forblir uendret i forhold til stjernene. En observatør som befinner seg på jorden og roterer med den ser at rotasjonsplanet sakte dreier i motsatt retning av jordens rotasjonsretning.

6. Isaac Newtons eksperiment

I 1672 utførte Isaac Newton et enkelt eksperiment som er beskrevet i alle skole lærebøker. Etter å ha lukket skoddene laget han et lite hull i dem som en solstråle passerte gjennom. Et prisme ble plassert i banen til strålen, og en skjerm ble plassert bak prismet. På skjermen observerte Newton en "regnbue": en hvit stråle av sollys som passerte gjennom et prisme, ble til flere fargede stråler - fra fiolett til rødt. Dette fenomenet kalles lysspredning.

Sir Isaac var ikke den første som observerte dette fenomenet. Allerede i begynnelsen av vår tidsregning var det kjent at store enkeltkrystaller av naturlig opprinnelse har egenskapen til å bryte ned lys til farger. De første studiene av lysspredning i eksperimenter med et trekantet glassprisme, selv før Newton, ble utført av engelskmannen Hariot og den tsjekkiske naturforskeren Marzi.

Men før Newton ble slike observasjoner ikke utsatt for seriøs analyse, og konklusjonene som ble trukket på grunnlag av dem ble ikke krysssjekket av ytterligere eksperimenter. Både Hariot og Marzi forble tilhengere av Aristoteles, som hevdet at forskjeller i farge ble bestemt av forskjeller i mengden mørke "blandet" med hvitt lys. Fiolett farge, ifølge Aristoteles, oppstår når mørke legges til den største mengden lys, og rød - når mørke er lagt til minst mulig. Newton utførte ytterligere eksperimenter med kryssede prismer, når lys passerte gjennom ett prisme og deretter passerer gjennom et annet. Basert på helheten av eksperimentene hans, konkluderte han med at "ingen farge oppstår fra hvitt og svart blandet sammen, bortsett fra de mellomliggende mørke."

mengden lys endrer ikke fargens utseende." Han viste at hvitt lys bør betraktes som en forbindelse. Hovedfargene er fra lilla til rødt.

Dette Newton-eksperimentet tjener fantastisk eksempel hvordan forskjellige mennesker, som observerer det samme fenomenet, tolker det annerledes, og bare de som stiller spørsmål ved deres tolkning og utfører ytterligere eksperimenter, kommer til de riktige konklusjonene.

7. Thomas Youngs eksperiment

Fram til begynnelsen av 1800-tallet rådde ideer om lysets korpuskulære natur. Lys ble ansett for å bestå av individuelle partikler - korpuskler. Selv om fenomenene diffraksjon og interferens av lys ble observert av Newton ("Newtons ringer"), forble det generelt aksepterte synspunktet korpuskulært.

Når du ser på bølgene på overflaten av vannet fra to kastede steiner, kan du se hvordan bølgene overlapper hverandre kan forstyrre, det vil si oppheve eller gjensidig forsterke hverandre. På bakgrunn av dette gjennomførte den engelske fysikeren og legen Thomas Young i 1801 eksperimenter med en lysstråle som gikk gjennom to hull i en ugjennomsiktig skjerm, og dannet dermed to uavhengige lyskilder, lik to steiner kastet i vann. Som et resultat observerte han et interferensmønster bestående av vekslende mørke og hvite frynser, som ikke kunne dannes hvis lys bestod av blodlegemer. De mørke stripene tilsvarte områder hvor lysbølger fra de to spaltene opphever hverandre. Lyse striper dukket opp der lysbølger gjensidig forsterket hverandre. Dermed ble lysets bølgenatur bevist.

8. Klaus Jonssons eksperiment

Den tyske fysikeren Klaus Jonsson utførte et eksperiment i 1961 som ligner på Thomas Youngs eksperiment på interferens av lys. Forskjellen var at i stedet for lysstråler brukte Jonsson stråler av elektroner. Han oppnådde et interferensmønster som ligner det Young observerte for lysbølger. Dette bekreftet riktigheten av bestemmelsene i kvantemekanikken om den blandede korpuskulære bølgenaturen til elementærpartikler.

9. Robert Millikans eksperiment

Ideen om at den elektriske ladningen til enhver kropp er diskret (det vil si består av et større eller mindre sett av elementære ladninger som ikke lenger er gjenstand for fragmentering) oppsto på begynnelsen av 1800-tallet og ble støttet av så kjente fysikere som M. Faraday og G. Helmholtz. Begrepet "elektron" ble introdusert i teorien, og betegner en viss partikkel - bæreren av en elementær elektrisk ladning. Dette begrepet var imidlertid rent formell på den tiden, siden verken selve partikkelen eller den elementære elektriske ladningen knyttet til den var blitt oppdaget eksperimentelt. I 1895 oppdaget K. Roentgen, under forsøk med et utladningsrør, at dens anode, under påvirkning av stråler som flyr fra katoden, var i stand til å sende ut sine egne røntgenstråler, eller røntgenstråler. Samme år beviste den franske fysikeren J. Perrin eksperimentelt at katodestråler er en strøm av negativt ladede partikler. Men til tross for det kolossale eksperimentelle materialet, forble elektronet en hypotetisk partikkel, siden det ikke var et eneste eksperiment der individuelle elektroner ville delta.

Den amerikanske fysikeren Robert Millikan utviklet en metode som har blitt et klassisk eksempel på et elegant fysikkeksperiment. Millikan klarte å isolere flere ladede dråper vann i rommet mellom platene til en kondensator. Opplysende røntgenstråler, var det mulig å litt ionisere luften mellom platene og endre ladningen til dråpene. Når feltet mellom platene ble slått på, beveget dråpen seg sakte oppover under påvirkning av elektrisk tiltrekning. Da feltet ble slått av, falt det under påvirkning av tyngdekraften. Ved å skru feltet av og på, var det mulig å studere hver av dråpene som var suspendert mellom platene i 45 sekunder, hvoretter de fordampet. I 1909 var det mulig å fastslå at ladningen til en hvilken som helst dråpe alltid var et heltalls multiplum av den grunnleggende verdien e (elektronladning). Dette var et overbevisende bevis på at elektroner var partikler med samme ladning og masse. Ved å erstatte vanndråper med oljedråper, var Millikan i stand til å øke varigheten av observasjoner til 4,5 timer, og i 1913, ved å eliminere en etter en mulige feilkilder, publiserte han den første målte verdien av elektronladningen: e = (4,774) ± 0,009)x 10-10 elektrostatiske enheter .

10. Ernst Rutherfords eksperiment

Ved begynnelsen av 1900-tallet ble det klart at atomer består av negativt ladede elektroner og en slags positiv ladning, på grunn av dette forblir atomet generelt nøytralt. Det var imidlertid for mange antagelser om hvordan dette «positiv-negative» systemet ser ut, mens det tydeligvis manglet eksperimentelle data som ville gjøre det mulig å ta et valg til fordel for en eller annen modell. De fleste fysikere aksepterte J. J. Thomsons modell: atomet som en jevnt ladet positiv ball med en diameter på omtrent 108 cm med negative elektroner flytende inni.

I 1909 gjennomførte Ernst Rutherford (assistert av Hans Geiger og Ernst Marsden) et eksperiment for å forstå den faktiske strukturen til atomet. I dette eksperimentet passerte tunge positivt ladede alfapartikler som beveget seg med en hastighet på 20 km/s gjennom tynn gullfolie og ble spredt på gullatomer, avvikende fra den opprinnelige bevegelsesretningen. For å bestemme graden av avvik måtte Geiger og Marsden bruke et mikroskop for å observere blinkene på scintillatorplaten som oppsto der alfapartikkelen traff platen. I løpet av to år ble omtrent en million fakler talt, og det ble bevist at omtrent en partikkel av 8000, som følge av spredning, endrer bevegelsesretningen med mer enn 90° (det vil si snur seg tilbake). Dette kunne umulig skje i Thomsons "løse" atom. Resultatene støttet klart den såkalte planetmodellen av atomet - en massiv liten kjerne som måler omtrent 10-13 cm og elektroner som roterer rundt denne kjernen i en avstand på omtrent 10-8 cm.

Moderne fysiske eksperimenter er mye mer komplekse enn tidligere eksperimenter. I noen er enheter plassert over områder på titusenvis av kvadratkilometer, i andre fyller de et volum i størrelsesorden en kubikkkilometer. Og atter andre vil snart bli utført på andre planeter.

Eksperimenter som en prosess vitenskapelig kunnskap

1. Eksperiment som metode for vitenskapelig forskning.

2. Typer av eksperimenter og deres egenskaper.

Eksperiment som forskningsmetode.

Et eksperiment er en handling som tar sikte på å skape forhold for å reprodusere et bestemt fenomen.

Når du utfører forskning, inkluderer begrepet "eksperiment": å sette opp eksperimenter og observere fenomenet som studeres under visse forhold, som gjør det mulig å overvåke fremdriften av utviklingen og gjenskape den hver gang disse forholdene gjentas. Det vil si at eksperimentet må være preget av en viss konstans (const).

Formålet med eksperimentet er å identifisere egenskapene til de studerte objektene og fenomenene; testing av gyldigheten av hypoteser og dybdestudie av emnet vitenskapelig forskning.

Formålet med eksperimentet bestemmer innstillingen og organiseringen. Forskjellene mellom forsøkene er basert på:

1) måter å skape forhold på(naturlig og kunstig);

2) forskningsmål(forme, transformere, fastslå, kontrollere, søke, bestemme);

3) organisering av(laboratorium, felt, natur, industri...).

4) måte å sette mål på(lukket og åpent);

5) strukturen til de studerte objektene og fenomenene(enkel, kompleks);

6) karakter ytre påvirkninger til forskningsobjektet(materiale, energi, informasjon);

7) arten av interaksjonen mellom midlene eksperimentell forskning (vanlig, modell);

8) modeller som studeres i forsøket(materiell, mental);

9) kontrollerte mengder(aktiv, passiv);

10) antall variable faktorer(unifaktoriell, multifaktoriell);

11) karakteriserte gjenstander eller fenomener(teknologisk, sosiometrisk, etc.).

Typer av eksperimenter og deres egenskaper

(til venstre er gruppenummeret, som inkluderer ulike typer eksperimenter; se ovenfor).

1. Naturlig eksperiment. Innebærer å forske på naturlige forhold eksistensen av gjenstanden for forskning (i mental, pedagogisk, samfunnsvitenskap og biologisk vitenskap).

Kunstig eksperiment sørger for opprettelsen kunstige forholdå drive forskning (brukt i natur- og teknisk vitenskap).

2. Transformativt eksperiment forutsetter at forskeren bevisst skaper forhold som etter hans mening bør bidra til dannelsen av nye egenskaper og kvaliteter ved objektet.

Konstaterende eksperiment brukes til å teste visse antakelser (tilstedeværelsen av en viss sammenheng mellom påvirkningen på objektet til forskeren og dens resultater er oppgitt) og tilstedeværelsen av visse fakta avsløres.

Kontrolleksperiment innebærer å overvåke resultatene av ytre påvirkninger på studieobjektet, under hensyntagen til dets tilstand, påvirkningens art og forventet effekt.

Søk eksperiment brukes i tilfeller der det er vanskelig å klassifisere faktorer som påvirker studiet av fenomener dersom det ikke finnes tilstrekkelige foreløpige data. Resultatet er identifisering av betydelige faktorer og eliminering av ubetydelige.

Det avgjørende eksperimentet– utføres for å kontrollere gyldigheten av hovedbestemmelsene til grunnleggende teorier, hvis to eller flere hypoteser er like konsistente med mange fenomener. Det fører til etablering av riktigheten av en av hypotesene som er fremsatt og peker på fakta som motsier den andre (andre). Eksperimentet som løses er basert på en rekke eksperimenter.

3.Laboratorieeksperiment holdt inne laboratorieforhold ved bruk av standardinstrumenter, spesielle modelleringsinstallasjoner, utstyr osv. I et laboratorieeksperiment er det som regel ikke selve objektet som studeres, men dets modell (prøve).

Ulempen er at den ikke alltid fullstendig reproduserer (modellerer) det virkelige løpet av den studerte prosessen og krever derfor et naturlig eksperiment.

Naturlig eksperiment kommer ned til å drive vitenskapelig forskning under naturlige forhold og på virkelige gjenstander. Avhengig av plasseringen av testene, kan et naturlig eksperiment utføres i produksjon (industriell), i felt (felt), på en testplass (testplass), semi-naturlig, etc.

Formålet med et naturlig eksperiment er å sikre nødvendig samsvar (tilstrekkelighet) av de eksperimentelle forholdene til den virkelige situasjonen der det opprettede objektet vil fungere i fremtiden.

4. Åpent eksperiment innebærer en åpen forklaring til emnet for oppgavene til dette eksperimentet. Dette aktiverer adferden til fagene og bidrar til å «støtte» det planlagte arbeidet.

Et lukket eksperiment innebærer å skjule eksperimentets mål for forsøkspersonene for å få objektive data. Den er nøye maskert, noe som eliminerer overdreven selvkontroll fra forsøkspersonene og lar dem utvise atferdsreaksjoner naturlig.

5. Enkelt eksperiment brukes til å studere objekter som ikke har en underholdende struktur, med et lite antall sammenkoblede og samvirkende elementer som utfører enkle funksjoner.

Kompleks eksperiment objekter og fenomener med en kompleks forgrenet struktur studeres (et stort antall sammenkoblede og gjensidig avhengige elementer som utfører komplekse funksjoner). Dette resulterer i samtidige endringer i tilstanden til elementet(e) eller forbindelsen(e) mellom dem.

6. Stoffeksperiment involverer studiet av ulike materielle faktorer på tilstanden til studieobjektet, dvs. påvirkningen av noe på noe.

Energieksperiment brukes til å studere effekten av ulike typer energi på studieobjektet (for naturvitenskap).

Informasjonseksperiment innebærer studiet av virkningen av bestemt informasjon på forskningsobjektet (i biologi, psykologi, kybernetikk, sosiologi), dvs. en endring i tilstanden til forskningsobjektet under påvirkning av informasjonen som kommuniseres til det.

7. Vanlig eksperiment (klassisk) tilbyr direkte interaksjon av eksperimentelle midler med forskningsobjektet, som er et mellomledd mellom eksperimentatoren og forskningsobjektet.

Modelleksperiment omhandler en modell, som som regel er en del av ekspertinstallasjonen, som erstatter studieobjektet og ofte betingelsene for å studere dette objektet.

Feil– forskjell mellom modell og ekte objekt kan bli en kilde til feil; å studere oppførselen til en modell på et modelleringsobjekt krever ekstra kostnader og teoretisk begrunnelse.

8. Materialeksperiment(materielle forskningsobjekter brukes). representerer en form for objektiv materiell forbindelse av bevissthet med omverdenen.

Tankeeksperiment(idealisert, imaginær) representerer en av formene for mental aktivitet til det kognitive subjektet, hvor strukturen til et ekte eksperiment produseres i fantasien.

Midlene for et tankeeksperiment er mentale modeller av objektene eller fenomenene som studeres. For eksempel ikoniske modeller, figurative modeller, figurative tegnmodeller.

Det brukes i pedagogikk, kunstnerisk kreativitet, medisin, etc.

9. Aktivt eksperiment er knyttet til valg av spesielle inngangssignaler (faktorer) og er designet for å kontrollere input og output fra forskningssystemet.

Passivt eksperiment sørger for en endring bare i utvalgte indikatorer (parametre) som et resultat av overvåking av objektet uten kunstig innblanding i dets funksjon og er ledsaget av instrumentell måling av utvalgte indikatorer på tilstanden til studieobjektet. For eksempel overvåking av endringer i en persons alder, antall sykdommer, fødselsrater osv.

10. En-faktor eksperiment innebærer å identifisere de nødvendige faktorene, stabilisere de faktorene som forstyrrer forskningen og vekselvis variere de faktorene som er av interesse for studien.

Multivariat eksperiment– alle faktorer (variabler) varieres på en gang, og hver effekt vurderes basert på resultatene av alle eksperimenter i en gitt serie av eksperimenter.

Hjemmeeksperimenter for 4 år gamle barn krever fantasi og kunnskap om de enkle lovene i kjemi og fysikk. "Hvis disse vitenskapene ikke ble undervist veldig godt på skolen, må du ta igjen tapt tid," vil mange foreldre tenke. Dette er ikke slik, eksperimenter kan være veldig enkle, krever ikke spesiell kunnskap, ferdigheter og reagenser, men forklarer samtidig de grunnleggende naturlovene.

Eksperimenter for barn hjemme vil hjelpe til praktisk eksempel forklare egenskapene til stoffer og lovene for deres interaksjon, vil vekke interesse for uavhengig utforskning av verden rundt oss. Interessant fysiske eksperimenter De vil lære barn å være observante, hjelpe dem til å tenke logisk, etablere mønstre mellom pågående hendelser og deres konsekvenser. Kanskje barna ikke vil bli store kjemikere, fysikere eller matematikere, men de vil for alltid beholde varme minner om foreldrenes oppmerksomhet i sjelen deres.

Fra denne artikkelen vil du lære

Ukjent papir

Barn liker å lage applikasjoner av papir og tegne bilder. Noen 4 år gamle barn lærer kunsten å origami sammen med foreldrene. Alle vet at papir er mykt eller tykt, hvitt eller farget. Hva kan et vanlig menneske gjøre? hvitt ark papir, hvis du eksperimenterer med det?

En animert papirblomst

Klipp ut en stjerne fra et ark. Strålene bøyer seg innover i form av en blomst. Fyll en kopp med vann og senk stjernen ned på vannoverflaten. Etter en tid vil papirblomsten, som om den lever, begynne å åpne seg. Vannet vil fukte cellulosefibrene som utgjør papiret og spre dem utover.

Sterk bro

Dette papireksperimentet vil være interessant for barn på 3 år. Spør barna hvordan du legger et eple midt på et tynt ark mellom to glass, slik at det ikke faller. Hvordan kan du lage en papirbro sterk nok til å bære vekten til et eple? Vi bretter et papirark til en trekkspillform og legger det på støttene. Nå kan den bære vekten av eplet. Dette kan forklares med at formen på strukturen har endret seg, noe som gjorde papiret ganske sterkt. Egenskapene til materialer som blir sterkere avhengig av formen deres, er grunnlaget for designene til mange arkitektoniske kreasjoner, for eksempel Eiffeltårnet.

En animert slange

Vitenskapelig bevis på bevegelse varm luft oppover kan bringes ved hjelp av enkel erfaring. En slange kuttes ut av papir ved å kutte en sirkel i en spiral. Du kan gjenopplive en papirslange veldig enkelt. Et lite hull er laget i hodet hennes og suspendert av en tråd over en varmekilde (batteri, varmeapparat, brennende stearinlys). Slangen vil begynne å rotere raskt. Årsaken til dette fenomenet er den oppadgående varme luftstrømmen, som vikler ut papirslangen. Det er akkurat slik du kan lage papirfugler eller sommerfugler, vakre og fargerike, ved å henge dem under taket i leiligheten din. De vil rotere fra luftens bevegelse, som om de flyr.

Hvem er sterkere

Dette morsomme eksperimentet vil hjelpe deg med å finne ut hvilken papirform som er sterkere. For eksperimentet trenger du tre ark med kontorpapir, lim og flere tynne bøker. En sylindrisk kolonne limes fra ett ark papir, en trekantet kolonne fra en annen og en rektangulær kolonne fra den tredje. De plasserer "søylene" vertikalt og tester dem for styrke, og legger bøker forsiktig oppå. Som et resultat av eksperimentet viser det seg at den trekantede søylen er den svakeste, og den sylindriske søylen er den sterkeste - den vil tåle den største vekten. Det er ikke for ingenting at søyler i kirker og bygninger er laget i en sylindrisk form, belastningen på dem fordeles jevnt over hele området.

Utrolig salt

Vanlig salt finnes i alle hjem i dag ikke et eneste måltid kan tilberedes uten. Du kan prøve å lage vakkert barnehåndverk fra dette rimelige produktet. Alt du trenger er salt, vann, ståltråd og litt tålmodighet.

Salt har interessante egenskaper. Det kan tiltrekke seg vann til seg selv, oppløses i det, og dermed øke tettheten til løsningen. Men i en overmettet løsning blir saltet igjen til krystaller.

For å utføre et eksperiment med salt, bøy en vakker symmetrisk snøfnugg eller annen figur fra en ledning. Løs opp salt i en krukke med varmt vann til det slutter å oppløses. Dypp en bøyd ledning i en krukke og legg den i skyggen i flere dager. Som et resultat vil ledningen bli overgrodd med saltkrystaller, og vil se ut som et vakkert issnøfnugg som ikke vil smelte.

Vann og is

Vann eksisterer i tre aggregeringstilstander: damp, væske og is. Hensikten med dette eksperimentet er å introdusere barn til egenskapene til vann og is og sammenligne dem.

Hell vann i 4 isbrett og sett dem i fryseren. For å gjøre det mer interessant, kan du farge vannet med forskjellige fargestoffer før du fryser. Helles i en kopp kaldt vann, og kast to isbiter der. Enkle isbåter eller isfjell vil flyte på overflaten av vannet. Dette eksperimentet vil bevise at is er lettere enn vann.

Mens båtene flyter, drysses de resterende isbitene med salt. De får se hva som skjer. Gjennom kort tid, før innendørsflåten i koppen rekker å synke (hvis vannet er ganske kaldt), vil kubene drysset med salt begynne å smuldre. Dette forklares med at frysepunktet for saltvann er lavere enn normalt vann.

Brann som ikke brenner

I antikken, da Egypt var mektig land, Moses flyktet fra Faraos vrede og stelte hans flokk i ørkenen. En dag så han en merkelig busk som brant og ikke brant. Det var en spesiell brann. Kan gjenstander som er oppslukt av vanlig flamme forbli trygge og sunne? Ja, dette er mulig, dette kan bevises gjennom erfaring.

For eksperimentet trenger du et papirark eller en seddel. En spiseskje alkohol og to spiseskjeer vann. Papiret fuktes med vann slik at vannet absorberes i det, sprit helles på toppen og settes i brann. Brann dukker opp. Dette er brennende alkohol. Når brannen slukker, vil papiret forbli intakt. Det eksperimentelle resultatet forklares veldig enkelt - forbrenningstemperaturen til alkohol er som regel ikke nok til å fordampe fuktigheten som papiret er impregnert med.

Naturlige indikatorer

Hvis barnet ditt ønsker å føle seg som en ekte kjemiker, kan du lage spesialpapir til ham som vil endre farge avhengig av surheten i miljøet.

Den naturlige indikatoren er tilberedt av saften av rødkål, som inneholder antocyanin. Dette stoffet endrer farge avhengig av hvilken væske det kommer i kontakt med. I en sur løsning vil papir dynket i antocyanin bli gult, i en nøytral løsning blir det grønt, og i en alkalisk løsning blir det blått.

For å forberede en naturlig indikator, ta filterpapir, et rødkålhode, osteduk og saks. Hakk kålen tynt og press saften gjennom osteduk, klem den med hendene. Bløtlegg et ark papir i juice og tørk. Kutt deretter den laget indikatoren i strimler. Barnet kan dyppe papiret i fire forskjellige væsker: melk, juice, te eller såpeløsning, og se hvordan fargen på indikatoren endres.

Elektrifisering ved friksjon

I gamle tider la folk merke til den spesielle evnen til rav til å tiltrekke seg lette gjenstander hvis de ble gnidd ullstoff. De hadde ennå ikke kunnskap om elektrisitet, så de forklarte denne egenskapen med ånden som bodde i steinen. Nøyaktig fra gresk navn rav - elektron og ordet elektrisitet oppsto.

Slik fantastiske egenskaper ikke bare rav har. Du kan utføre et enkelt eksperiment for å se hvordan en glassstang eller plastkam tiltrekker seg små papirbiter. For å gjøre dette, gni glasset med silke og plasten med ull. De vil begynne å tiltrekke seg små papirbiter som vil feste seg til dem. Over tid vil denne evnen til gjenstander forsvinne.

Du kan diskutere med barn at dette fenomenet oppstår på grunn av elektrifisering ved friksjon. Hvis stoffet gnis raskt mot en gjenstand, kan det oppstå gnister. Lyn på himmelen og torden er også en konsekvens av friksjon av luftstrømmer og forekomsten av elektriske utladninger i atmosfæren.

Løsninger med forskjellige tettheter - interessante detaljer

Få en fargerik regnbue i et glass væske forskjellige farger Du kan forberede geléen og helle den lagvis. Men det er en enklere måte, men ikke like velsmakende.

For å utføre eksperimentet trenger du sukker, vegetabilsk olje vanlig vann og fargestoffer. Konsentrert søt sirup tilberedes av sukker, og rent vann er farget med fargestoff. Helles i et glass sukker sirup, deretter forsiktig langs veggen av glasset slik at væskene ikke blandes, hell rent vann, og tilsett vegetabilsk olje på slutten. Sukkersirupen skal være kald og det fargede vannet skal være varmt. Alle væsker vil forbli i glasset som en liten regnbue, uten å blandes med hverandre. Den tykkeste sukkersirupen vil være nederst, vannet vil være på toppen, og den letteste oljen vil være på toppen av vannet.

Fargeeksplosjon

En annen interessant eksperiment kan gjøres ved å bruke forskjellige tettheter av vegetabilsk olje og vann, noe som skaper en fargeeksplosjon i glasset. For eksperimentet trenger du en krukke med vann, noen spiseskjeer vegetabilsk olje og matfarge. Bland flere tørre matfarger med to spiseskjeer vegetabilsk olje i en liten beholder. Tørre korn av fargestoffer løses ikke opp i olje. Nå helles oljen i en krukke med vann. Tunge korn av fargestoffer vil legge seg til bunnen, og gradvis frigjøre seg fra oljen, som vil forbli på overflaten av vannet, og danner fargede virvler, som fra en eksplosjon.

Hjemmevulkan

Nyttig geografisk kunnskap er kanskje ikke så kjedelig for en fireåring hvis du gir en visuell demonstrasjon av en vulkan som har utbrudd på en øy. For å utføre eksperimentet trenger du natron, eddik, 50 ml vann og samme mengde vaskemiddel.

Liten plastkopp eller flasken plasseres i munnen på en vulkan, skulpturert av farget plastelina. Men først helles natron i et glass, vann farget rødt og vaskemiddel helles. Når den improviserte vulkanen er klar, helles litt eddik i munnen. En rask skummende prosess begynner på grunn av det faktum at brus og eddik reagerer. "Lava" dannet av rødt skum begynner å renne ut av vulkanens munn.

Eksperimenter for 4 år gamle barn, som du har sett, krever ikke komplekse reagenser. Men de er ikke mindre fascinerende, spesielt med interessant historie om årsaken til det som skjer.