The case of falling bodies project

B) Αξιοποίηση πειραμάτων στη διδακτική πράξη

Το ακόλουθο πείραμα με απλά υλικά βασίζεται σε ανάλογο πείραμα του Γαλιλαίου.

Για να πραγματοποιήσετε το πείραμα αυτό χρειάζεστε τα ακόλουθα υλικά:
α) Έξι άδεια πλαστικά μπουκάλια νερού ή αναψυκτικού μεγέθους τέτοιου ώστε να χωράνε σε αυτό 1.5-2 λίτρα υγρού. Κόψτε τα μπουκάλια στο επάνω μέρος τους ώστε να γίνουν πλαστικοί σωλήνες περίπου του ίδιου ύψους.
β) Νερό, ελαιόλαδο και οινόπνευμα (περίπου 4 λίτρα από το καθένα).
γ) Δύο μπαλάκια του τένις γεμισμένα με μικρά μεταλλικά σκάγια έτσι ώστε να ζυγίζουν 36,5 γραμμάρια το ένα και 47 γραμμάρια το άλλο. Για να γεμίσουμε τα μπαλάκια φτιάχνουμε μια μικρή τρύπα στο καθένα και βάζουμε μέσα τους σκάγια σιγά – σιγά ζυγίζοντας τα ταυτόχρονα μέχρι να φτάσουμε τα παραπάνω βάρη. Στη συνέχεια κλείνουμε την τρύπα με λίγη κόλα και τα αφήνουμε να στεγνώσουν.

Τώρα είστε έτοιμοι να εκτελέσετε το ακόλουθο πείραμα:
Γεμίστε δύο μπουκάλια με νερό, δύο μπουκάλια με λάδι και δύο μπουκάλια με αλκοόλ. Γεμίστε όλα τα μπουκάλια με τα παραπάνω υγρά μέχρι το ίδιο ύψος.

Κρατήστε με το ένα χέρι σας το ελαφρύτερο μπαλάκι λίγο κάτω από την επιφάνεια του νερού στο πρώτο μπουκάλι και με το άλλο χέρι σας το βαρύτερο μπαλάκι κάτω από την επιφάνεια του νερού στο δεύτερο μπουκάλι. Τώρα, αφήστε τα να πέσουν μέσα στο νερό από το ίδιο ύψος. Η βαρύτερη μπάλα φτάνει πρώτη στον πάτο. Το βλέπουμε και ακούμε και τους δύο διαφορετικούς χτύπους στους πάτους των μπουκαλιών.

Μετά, κρατήστε με το ένα χέρι σας το ελαφρύτερο μπαλάκι λίγο κάτω από την επιφάνεια του ελαιόλαδου στο τρίτο μπουκάλι και με το άλλο χέρι σας το βαρύτερο μπαλάκι κάτω από την επιφάνεια του ελαιόλαδου στο τέταρτο μπουκάλι. Τώρα, αφήστε τα να πέσουν μέσα στο ελαιόλαδο από το ίδιο ύψος. Η βαρύτερη μπάλα φτάνει πρώτη στον πάτο. Το βλέπουμε και ακούμε και τους δύο διαφορετικούς χτύπους στους πάτους των μπουκαλιών. Το χρονικό διάστημα ανάμεσα στους δύο χτύπους είναι πολύ μικρότερο τώρα.

Στη συνέχεια κρατήστε με το ένα χέρι σας το ελαφρύτερο μπαλάκι λίγο κάτω από την επιφάνεια του οινοπνεύματος στο πέμπτο μπουκάλι και με το άλλο χέρι σας το βαρύτερο μπαλάκι κάτω από την επιφάνεια του οινοπνεύματος στο έκτο μπουκάλι. Τώρα, αφήστε τα να πέσουν μέσα στο οινόπνευμα από το ίδιο ύψος. Η βαρύτερη μπάλα φτάνει πρώτη στον πάτο. Το βλέπουμε και ακούμε και τους δύο διαφορετικούς χτύπους στους πάτους των μπουκαλιών. Το χρονικό διάστημα ανάμεσα στους δύο χτύπους είναι ακόμα πιο μικρότερο τώρα.

Μετά αφήστε τα δύο μπαλάκια να πέσουν στον αέρα από το ίδιο ύψος και παρατηρήστε ότι πέφτουν σχεδόν ταυτόχρονα.

Το πείραμα αυτό μας δίνει την ευκαιρία να συζητήσουμε την επίδραση του μέσου στην πτώση των σωμάτων. Στην καθημερινή μας ζωή όταν δύο σώματα πέφτουν δεν φτάνουν ταυτόχρονα στο έδαφος εάν τα αφήσουμε να πέσουν από το ίδιο ύψος, αλλά φτάνει πρώτα στο έδαφος το βαρύτερο. Αν δεν υπήρχε ο μέσο (ο αέρας, η ατμόσφαιρα) και η πτώση πραγματοποιούνταν σε κενό, τότε τα σώματα διαφορετικού βάρους θα έπεφταν στο έδαφος ταυτόχρονα. Ο Γαλιλαίος πρότεινε ένα πείραμα που θα βοηθούσε να εστιάσει ο παρατηρητής την προσοχή του στην επίδραση που έχει το μέσο στην ελεύθερη πτώση των σωμάτων και σε αυτό το πείραμα του Γαλιλαίου στηρίζεται και το προτεινόμενο πείραμα. Οι συμμετέχοντες ενθαρρύνονται να εστιάσουν την προσοχή τους στο χρονικό διάστημα που μεσολαβεί ανάμεσα στο χτύπημα της βαρύτερης και στο χτύπημα της ελαφρύτερης μπάλας στον πάτο κάθε μπουκαλιού. Όσο πιο αραιό είναι το μέσο, τόσο μικρότερο είναι το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί και στον αέρα οι δύο σφαίρες πέφτουν σχεδόν ταυτόχρονα.