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PRENDIAMO DELL’ARIA ….
Abbiamo fatto alcuni esperimenti per vedere come si comporta un materiale che di solito si fa notare poco: l’aria.
Abbiamo usato:
• un secchio di plastica trasparente
• un bicchiere di vetro
• un fazzoletto di carta
• bottiglie di plastica
• palloncini di gomma
• una bilancia.
ESPERIMENTO N° 1 Domanda:
“Come si fa a mettere un fazzoletto di carta in fondo a un secchio pieno
d’acqua senza bagnarlo e senza chiuder- lo dentro a qualcosa di impermeabile?”
Nella foto qui sotto avete la risposta.
Si può mettere il fazzoletto di carta sul fondo di un bicchiere che poi immerge- remo capovolto nel secchio d’acqua.
L’aria contenuta nel bicchiere impedirà all’acqua di entrare ed il fazzoletto re- sterà asciutto.
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ESPERIMENTO N° 2 Domanda:
“Come si fa a riempire un bicchiere d’acqua fino all’orlo e poi capovolgerlo senza che l’acqua si rovesci?”
La risposta la vedete nella foto qui so- pra, l’aria preme sul cartoncino da sotto e tra l’acqua e il cartoncino non c’è aria che possa spingere da sopra e fare ca- scare tutto di sotto …..
L’aria è “molto forte” e “ci spinge”, o meglio, fa pressione tutto intorno a noi anche se non ce ne accorgiamo.
ESPERIMENTO N° 3 Domanda:
“Se buco il fondo di una bottiglia piena d’acqua, come posso fare in modo che l’acqua non esca dai buchi e rimanga nella bottiglia?”
Ecco come:
Se lascio il tap- po avvitato l’aria spinge da sotto e non esce l’acqua (se non qualche minu- scola goccia …)
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Se tolgo il tappo l’aria spinge dal di so-pra e l’acqua esce dai fori di sotto Domanda:
“Come posso schiacciare una bottiglia di plastica senza stringerla con niente?”
Guardate un po’ come fa Michele:
Si mette il collo della bottiglia in bocca e poi aspira l’aria contenuta dentro:
L’aria fuori dalla bottiglia spinge in dentro le pareti della bottiglia stessa perché dentro non c’è più aria a dare la controspinta e allora la bottiglia si schiaccia..
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Ma l’aria ha un peso?
Per vedere se l’aria ha un peso abbia- mo messo due palloncini sgonfi su una bilancia e abbiamo visto che pesavano uguali.
Quando abbiamo gonfiato un pallonci- no, lasciando l’altro sgonfio, abbiamo visto che il palloncino gonfio pesava di più… Abbiamo concluso che l’aria ha un peso e che deve essere un peso ben grande se riesce a spingere con la forza che abbiamo notato negli esperimenti precedenti.
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E NON SPINGERE DAI….
Nella passate serie di esperimenti ab- biamo visto che l’aria ha un peso e
“spinge” ( o meglio “fa pressione”) sugli oggetti.
Per verificare meglio questo comporta- mento abbiamo iniziato un’altre serie di esperimenti.
MATERIALE
• fogli di giornale quotidiano
• listelli di legno
Abbiamo appoggiato il listello sulla cattedra in modo che sporgesse un poco dal bordo e dall’altra parte ci abbiamo appoggiato un foglio di giornale appal- lottolato, poi abbiamo colpito con un pugno l’estremità del listello e la pallot- tola di giornale è saltata in aria.
Poi abbiamo fatto la medesima cosa, ma il foglio di giornale invece di essere appallottolato era disteso.
Quando abbiamo colpito con il pugno l’estremità libera del listello il foglio non è saltato, anzi si è rotto il listello.
La nostra ipotesi è stata che l’aria “ha meno spazio” per pesare sul foglio ap- pallottolato e “ha più spazio” per pesare sul foglio disteso. In questo modo il pe- so dell’aria è più grande sul foglio diste- so e più piccolo sul foglio appallottolato.
Per questo motivo la pallottola saltava e il foglio spiegato invece no .
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Per verificare il comportamento dei fogli abbiamo fatto un altro esperimen- to.
MATERIALE:
• foglio di giornale appallottolato
• foglio di giornale disteso
Abbiamo lasciato cadere contempora- neamente la pallottola di giornale e il foglio disteso.
È atterrato prima il foglio appallottola- to e dopo è “planato” il foglio disteso.
A questo punto ci siamo chiesti il per- ché …..
Qualcuno ha risposto istintivamente che arrivava prima la pallottola di gior- nale perché pesava di più.
Allora abbiamo preso la bilancia e ab- biamo pesato il foglio appallottolato e quello disteso, la bilancia ci ha detto che il peso era identico ….
Qualcuno ha allora fatto l’ipotesi che c’entrasse ancora la spinta dell’aria e abbiamo ragionato così:
l’aria “spinge “ anche “da sotto” e tro- va “più spazio per spingere” nel foglio aperto che in quello appallottolato.
Per questo motivo il foglio aperto ci mette più tempo a cadere di quello a pallottola dove l’aria “trova meno spazio per spingere”.
Certo che l’aria combina delle cose ben strane!
Abbiamo continuato a fare prove per
“giocare” con la pressione e le “spinte”
dell’aria ...
3 3 3 3 SI ALLONTANA
O SI AVVICINA?
Questa esperienza è stata molto sor- prendente,
MATERIALE:
• una pallina da ping pong
• un phon per asciugare i capelli
Abbiamo messo il phon in vertica- le, l’abbiamo acceso e ci abbiamo messo sopra la pallina da ping pong, la pallina è molto leggera e il soffio d’aria del phon la teneva sospesa in aria.
Fino qui nulla di speciale, ma poi...
Abbiamo provato a inclinare il phon e la pallina è rimasta sospesa in aria an- che quando l’inclinazione era parecchia!
Abbiamo ripetuto più volte
l’esperimento e la cosa si è ripetuta tale e quale ...
Abbiamo scoperto che i “vortici”
dell’aria intorno alla pallina
“spingevano” in modo che la pallina fos- se “intrappolata” dalle spinte e non ca- desse malgrado l’inclinazione.
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Questa storia dei vortici ci ha incurio- sito molto e allora abbiamo continuato a sperimentare.
MATERIALE:
• due fogli di carta
• una cannuccia di plastica
Cosa succede se soffio dell’aria tra due fogli di carta tenuti sospesi e vicini? Si allontaneranno o si avvicineranno?
Guardate un po’:
Per colpa dei “soliti vortici” i due fogli si avvicinano.
E se facessimo la stessa cosa tra due palline sospese?
Si avvicinano o si allontanano?
Guardate un po’:
Anche questa volta le spinte e le con- trospinte dei vortici hanno fatto avvici- nare le palline.
Bene, la prossima volta scopriremo co- me fanno gli aerei a volare...
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Ma perché gli uccelli (e gli ae- rei) volano?
Per capire come fanno gli uccelli e gli aeroplani a volare abbiamo fatto qual- che esperimento.
Materiale:
• cartoncino piegato a “ponte”
• foglio di carta
• una bottiglia
• una moneta
Nel primo esperimento ci siamo divisi in gruppi e ciascun gruppo aveva a di- sposizione un cartoncino piegato a
“ponte”.
L’esperimento consisteva
nell’appoggiare il cartoncino sul banco e, a turno, soffiarci forte sotto.
Quando tutti i gruppi hanno eseguito
questa esperienza abbiamo confrontato quello che avevamo osservato.
Tutti hanno notato che il “ponte” si ab- bassava ….
Allora ci siamo chiesti il perché e ab- biamo fatto diverse ipotesi:
1. si formavano dei vortici sopra e l’aria “spingeva di più;
2. L’aria soffiata di sotto “spingeva”
di meno.
Le nostre ipotesi si basavano anche su quello che avevamo visto succedere nei passati esperimenti con l’aria.
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Soffiando sotto il ponticello di cartone l’aria scorre più veloce, la pressione diminuisce e sotto il ponticello si for- ma una depressione che ne provoca il risucchio.
Anche se si soffia più forte, general- mente il ponticello rimane aderente alla superficie.
SOVRAPPRESSIONE (l’aria spinge di più)
DEPRESSIONE
(l’aria spinge di meno)
Insomma succede che dove l’aria scorre più veloce essa spinge di meno e allora “vince” la spinta ( o meglio la “pressione”) dell’aria che viaggia meno veloce.
Per vedere meglio come funziona que- sto strano fenomeno abbiamo fatto un’altra esperienza.
Abbiamo preso un foglio di carta sotti- le, ci abbiamo fatto una piega da una parte e l’abbiamo appoggiata al mento e poi abbiamo soffiato forte, questa volta al di sopra;
… ed è successo di nuovo quello che ci aspettavamo ..,
DEPRESSIONE
(l’aria spinge di meno)
SOVRAPPRESSIONE (l’aria spinge di più)
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Anche in questo caso l’aria aveva me-no pressione dove viaggiava più veloce e aveva più pressione dove viaggiava meno veloce.
Per questo motivo, soffiando sopra al foglio questo si alzava invece di abbas- sarsi.
Ma tutto questo cosa c’entra con gli aerei?
Vediamo subito:
Il percorso dell’aria sopra le ali è mag- giore che sotto le ali. L’aria sopra scorre piùveloce. Aumentando la ve- locità dell’aria, diminuisce la pres- sione. Sopra le ali si formauna de- pressione. L’ala viene “risucchiata”
verso l’alto (S). Sotto l’ala si crea una sovrappressione. L’ala viene spinta verso l’alto (D). Le condizioni di pres- sionemantengono l’uccello, o l’aereo, sospeso in aria.
Gli uccelli “fanno scorrere più veloce”
l’aria sulle ali perché si buttano verso il basso e le battono, gli aeroplani invece hanno i motori per fare la stessa cosa.
Insomma è necessario fare aumentare la velocità dell’aria sulle ali per volare!
Mmmh … si … vabbè, ma volano an- che le mongolfiere che non hanno le ali:
come la mettiamo?
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Proviamo a fare questa esperienza (e ricordiamoci anche quello che abbiamo fatto l’anno scorso …):
prendiamo una bottiglia vuota (anzi … piena … d’aria ) e mettiamo sopra all’imboccatura una moneta leggermen- te bagnata in modo che aderisca bene e copra bene l’imboccatura. Con un phon scaldiamo la bottiglia dall’esterno e ve- diamo cosa succede ...
Noi abbiamo osservato che la moneta
“balla” cioè si alza e si abbassa … ma di chi è la “colpa”?
La colpa è dell’aria calda che
“ingrassa”, cioè si dilata, col calore e cerca di occupare più spazio salendo verso l’alto. Quando incontra la mo- neta la sposta per salire ancora di più.
Insomma l’aria calda sale verso l’alto…
E allora se riempio di aria calda un pallone, o una mongolfiera, questo sa- lirà in alto spinto dall’aria calda.
È in questo modo che “volano” le mon- golfiere...
Vi ricordate questo esperimento fatto l’anno scorso?
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ARIA E ATMOSFERA
Intorno alla Terra, il nostro pianeta, c’è uno strato di gas chiamato atmo- sfera. Questi gas, di
solito, li chiamiamo aria.
L’atmosfera circonda tutto il nostro pianeta per un’altezza di circa
550 chilometri, ma la maggior parte dell’aria abita entro circa 20 chilometri d’altezza. Più in alto si va e meno aria c’è.
Nell’atmosfera succedono fenomeni molto interessanti e utilissimi agli esse- ri viventi.
Nella foto sotto vedete un immagine dell’atmosfera vista da un satellite.
L’aria è “trasparente” e non è facile ve- dere quali tipi di gas la formano.
Per scoprirli dobbiamo vedere “come si comportano” e, in base a cosa fanno, distinguerli l’uno dall’altro.
Per iniziare a fare la conoscenza dei vari tipi di gas che formano l’aria, e quindi l’atmosfera, abbiamo eseguito il seguente esperimento:
materiale
• vaschetta trasparente
• vaso di vetro
• mozzicone di candela
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Mentre osservavamo l’esperimento ab- biamo notato che accadevano tre cose:
1. La fiammella della candela dopo un po’ che bruciava iniziava ad abbassarsi, tremolava e poi si spegneva;
2. Sulle pareti dentro al barattolo di vetro si formava uno strato di va- pore acqueo;
3. Quando la fiamma della candela si spegneva il livello dell’acqua dentro al barattolo saliva.
Insieme abbiamo tentato di trovare del- le spiegazioni a questi tre fenomeni.
Alla fine abbiamo concluso che:
1. La fiamma si spegneva perché non aveva più niente da bruciare;
2. La fiamma della candela scaldava l’aria dentro al barattolo che, a contatto con la parete di vetro più fredda, depositava il vapore ac- queo;
3. L’acqua saliva perché prendeva il posto di qualcosa che occupava meno spazio dentro al barattolo.
VOGLIO
“MANGIARE”
ANCH’IO!!!
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Dopo la discussione delle nostre ipote-si ( le “ipotesi” sono delle possibili spiegazioni di quanto abbiamo visto succedere ….) abbiamo pensato questa teoria (la teoria è la spiegazione che riteniamo essere quella vera …) 1. abbiamo scoperto che una fiam-
ma per bruciare ha bisogno di un gas che si chiama ossigeno; senza ossigeno non c’è fiamma. Per questo motivo la fiamma della candela ha usato tutto l’ossigeno che era nell’aria dentro al bicchie- re e poi si è spenta.
2. il riscaldamento dell’aria dentro al barattolo (dovuto al calore del- la candela in uno spazio stretto) ha provocato una dilatazione (…
insomma è “ingrassata” …)
dell’aria contenuta e una maggio- re evaporazione dell’acqua che si è trasformata in vapore acqueo che, a contatto con le pareti più fredde del barattolo, ha causato l’appannamento …
3. L’aria scaldata nel barattolo ha occupato più spazio finché c’era la fiamma e poi si è “ristretta”
quando si è raffreddata e ha occu- pato meno spazio e l’acqua è sali- ta dentro al barattolo.
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SCRIVI QUELLO CHE HAI IMPARATO SULL’ARIA NEI
FUMETTI QUI SOTTO:
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LA FORZA DELL’ARIA
Abbiamo fatto alcuni esperimenti per vedere se l’aria è … forte.
Nel primo esperimento abbiamo pro- vato a fare un “razzo” utilizzando l’aria come energia.
Abbiamo preso un filo, un palloncino e un pezzo di cannuccia e li abbiamo montati come nel disegno
L’aria è uscita da una parte e il pallon- cino è schizzato dall’altra.
… E può portare anche del carico .. Se ci attaccavamo una monetina o due il palloncino-razzo viaggiava lo stesso, ma faceva un po’ meno strada …
Questo fenomeno è uguale a quello u- sato dai veri razzi: si scaldano rapidissi- mamente dei gas che “schizzano” dalla coda del razzo e il razzo viene spinto dalla parte opposta.
Ma “l’aria che spinge e che si muove” , cioè il vento, può fare anche dei lavori molto utili. Per vedere in che modo sia possibile, abbiamo costruito una giran- dola e abbiamo cercato in tutti i modi di metterla in movimento:
1. soffiando
2. muovendola avanti e indietro 3. con un phon
4. montandola su una bicicletta 5. fuori dal finestrino
dell’automobile
… e tanti altri.
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Molti di questi sistemi utilizzavano l’aria in movimento per fare girare la girandola.
L’uomo ha inventato delle “girandole giganti” per eseguire dei lavori impor- tanti:
Il mulino a vento.
Il mulino a vento serve a molti compi- ti:
• macinare semi (grano, avena, or- zo ….)
• mettere in moto delle pompe per pompare acqua
• mettere in movimento un genera- tore di corrente elettrica.
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Come abbiamo scoperto il vento pos-siede una enorme forza che può essere utilizzata in molti modi utili all’uomo e, soprattutto, è un tipo di energia pulita che non inquina e che non danneggia l’ambiente.
Già, ma come “nasce “il vento?
Il Sole scalda la Terra e il suolo e l’acqua dei mari “immagazzinano” il calore e lo rilasciano a poco a poco nell’atmosfera. L’aria allora si scalda, si dilata e sale verso l’alto.
In alto c’è più freddo e allora l’aria si raffredda, e scende verso il basso.
Questo “giro” d’aria lo chiamiamo vento.
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Ci sono molti tipi di vento che “girano” sul nostro pianeta: venti freddi, venti caldi e venti fortissimi come gli uragani, i tornado e i cicloni.
