Forma Pressione Peso Combustione Aria calda e fredda Volo. A cura del responsabile del laboratorio di scienze Ins.

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1 Forma Pressione Peso Combustione Aria calda e fredda Volo A cura del responsabile del laboratorio di scienze Ins. Cristina Andrini

2 Dove si trova l'aria? Una vaschetta Acqua Un bicchiere Un foglio di carta 1. Riempi la vaschetta di acqua 2. Appallottola la carta e mettila nel bicchiere 3. Immergi il bicchiere capovolto nell'acqua fino a toccare il fondo della vaschetta 4. Togli il bicchiere senza inclinarlo La carta è rimasta asciutta perché l'acqua non è riuscita ad entrare nel bicchiere, perché è già pieno di un'altra materia. NEL BICCHIERE APPARENTEMENTE VUOTO, C'È L'ARIA. L'ARIA OCCUPA TUTTO LO SPAZIO INTORNO A NOI. 1

3 Dove si trova l'aria? Una vaschetta Acqua Una bottiglia 1. Riempi la vaschetta di acqua 2. Immergi il collo della bottiglia 3. Poi inclina leggermente la bottiglia 4. Osserva Quando ho immerso il collo della bottiglia nell'acqua, l'acqua non entrava perché la bottiglia era piena d'aria. Poi quando ho inclinato la bottiglia, sono salite in superficie delle bolle. NELLA BOTTIGLIA APPARENTEMENTE VUOTA, C'È L'ARIA. L'ARIA OCCUPA TUTTO LO SPAZIO INTORNO A NOI. 2

4 L'aria si consuma? Un piatto fondo Una candela Acqua Un barattolo di vetro alto e stretto Un fiammifero 1. Accendi la candela e fissiamola sul piatto con una goccia di cera 2. Versa abbondante acqua nel piatto 3. Capovolgi il barattolo sulla candela fino a farlo appoggiare con l'imboccatura sul fondo del piatto 4. Aspetta che la candela si spenga L'acqua sale all'interno del barattolo di vetro QUANDO LA FIAMMA HA CONSUMATO L'OSSIGENO PRESENTE NELL'ARIA ALL'INTERNO DEL BARATTOLO, SI SPEGNE E L'ACQUA SALE A OCCUPARE IL SUO POSTO, SPINTA DALL'ARIA ALL'ESTERNO. 3

5 L'aria pesa? Due palloncini Filo Una gruccia per abiti Una matita 1. Lega con il filo un palloncino vuoto ad una estremità della gruccia 2. Gonfia l'altro palloncino e fai un nodo per chiuderlo 3. Lega il palloncino gonfio all'altra estremità della gruccia 4. Tieni la gruccia sospesa alla matita La gruccia si inclina dalla parte dove è appeso il palloncino gonfio, perché l'aria che vi è contenuta lo fa pesare di più di quello sgonfio SE IL PALLONCINO GONFIO PESA DI PIÙ DI QUELLO SGONFIO, VUOL DIRE CHE L'ARIA HA UN PESO. 4

6 L'aria esercita una pressione? Un bicchiere Acqua Un foglietto di carta 1. Riempi il bicchiere d'acqua fino all'orlo 2. Appoggiaci sopra il foglio di carta in modo che aderisca perfettamente 3. Capovolgi il bicchiere tenendo il foglio di carta con la mano 4. Togli la mano che tiene il foglio di carta Togliendo la mano il foglio di carta resta attaccato al bicchiere e impedisce all'acqua di cadere IL FOGLIO NON CADE, PERCHÉ L'ARIA ESERCITA UNA PRESSIONE SUL FOGLIO. QUESTA SI CHIAMA PRESSIONE ATMOSFERICA. 5

7 L'aria esercita una pressione? Un righello Un grande foglio di carta Un tavolo come base di appoggio 1. Appoggia il righello sul tavolo in modo che sporga dal bordo per circa un terzo 2. Metti il foglio di carta sulla parte del righello che sta sul tavolo, facendolo aderire bene al piano di appoggio 3. Dai un colpo alla parte sporgente del righello per far saltare in aria il foglio; attenzione: un colpo troppo forte potrebbe rompere il righello Il foglio impedisce al righello di sollevarsi POICHÉ LA SUPERFICIE DEL FOGLIO È MOLTO AMPIA, LA QUANTITÀ DI ARIA CHE PREME SUL FOGLIO È TALE DA IMPEDIRE CHE IL FOGLIO SI SOLLEVI, NONOSTANTE LA FORZA DEL NOSTRO COLPO. L'ARIA ESERCITA LA SUA FORZA DI PRESSIONE SU TUTTE LE SUPERFICI CON CUI VIENE A CONTATTO. 6

8 L'aria si comprime? Una siringa senza ago 1. Solleva lo stantuffo della siringa 2. Tappa il foro della siringa con un dito 3. Premi lo stantuffo con l'altra mano 4. Sempre con il foro chiuso rilasciamo lo stantuffo Si fatica a premere lo stantuffo perché lo spazio a disposizione dell'aria diminuisce e aumenta la pressione. Quando si lascia lo stantuffo, torna nella posizione di partenza perché l'aria rioccupa lo spazio di prima L'ARIA, QUINDI, È COMPRIMIBILE ED ELASTICA. 7

9 L'aria si comprime? Spago Nastro adesivo Un palloncino di medie dimensioni Una cannuccia 1. Infila lo spago nella cannuccia e legalo ben teso a due punti distanti della stanza (ad esempio maniglie, ganci, ecc.) 2. Gonfia il palloncino e tienilo chiuso con le dita 3. Fissalo sotto la cannuccia utilizzando il nastro adesivo e posizionalo ad un'estremità dello spago 4. Togli le dita dalla chiusura del palloncino e lascialo libero Il palloncino corre a tutta velocità lungo il filo. QUANDO IL PALLONCINO VIENE LASCIATO LIBERO L'ARIA ESCE E DI CONSEGUENZA (PER REAZIONE) IL PALLONCINO VIENE SPINTO NEL VERSO OPPOSTO, CIOÈ IN AVANTI. L'ARIA, SI PUÒ COMPRIMERE; LA FORZA DELL'ARIA COMPRESSA PUÒ SOSTENERE E SPOSTARE PESI NOTEVOLI. 8

10 Che cosa succede all'aria che si riscalda? Un bicchiere Un libro Una tavola con la superficie levigata Acqua calda e fredda 1. Appoggia la tavola sul libro in posizione leggermente inclinata; bagna il bicchiere con l'acqua fredda e mettilo capovolto sulla parte alta della tavola 2. Bagna ora il bicchiere nell'acqua calda e mettilo di nuovo sulla parte alta della tavola Quando il bicchiere è bagnato con l'acqua fredda, si muove leggermente verso il basso, poi si ferma. Quando è bagnato con l'acqua calda, scivola rapidamente in basso e cade. L'ARIA CONTENUTA NEL BICCHIERE, RISCALDATA DALL'ACQUA, SI ESPANDE E SOLLEVA IMPERCETTIBILMENTE DALLA TAVOLA IL BICCHIERE, RENDENDOLO LIBERO DI SCIVOLARE VERSO IL BASSO SENZA ATTRITO. L'ARIA, SCALDANDOSI, SI DILATA E OCCUPA UNO SPAZIO MAGGIORE DI QUELLA FREDDA. 9

11 Con il calore, l'aria si dilata? Una bottiglia di plastica Un palloncino Un elastico Una pentola con acqua molto calda 1. Con l'elastico ferma il palloncino al collo della bottiglia 2. Immergi la bottiglia nell'acqua calda Il palloncino si gonfia L'ARIA GONFIA IL PALLONCINO PERCHÉ RISCALDANDOSI SI DILATA E OCCUPA PIÙ SPAZIO. QUINDI, L'ARIA SI DILATA CON IL CALORE. QUESTO FENOMENO SI CHIAMA ESPANSIONE 10

12 Con il calore, l'aria si dilata? Una piccola bottiglia di plastica con il tappo a vite Una cannuccia di plastica Un chiodo o uno spillo Dell'inchiostro o della tempera Un contenitore con acqua molto calda 1. Leva il tappo dalla bottiglia e fagli un buco con le forbici. 2. Riempi a metà la bottiglia con dell'acqua calda e versa qualche goccia d'inchiostro o di tempera. 3. Avvita il tappo; spingi la cannuccia nel buco e premi la plastilina intorno per sigillare il foro. Metti della plastilina in cima alla cannuccia e poi pratica in essa un foro con il chiodo o con lo spillo. 4. Immergi la bottiglia nel recipiente pieno d'acqua molto calda. 5. Attendi un attimo Dalla cannuccia inizia ad uscire l'acqua zampillando come una fontana L'ACQUA CALDA RISCALDA L'ARIA CONTENUTA NELLA BOTTIGLIA CHE, ESPANDENDOSI, SPINGE L'ACQUA NELLA CANNUCCIA FINO A FARLA ZAMPILLARE. 11

13 Aria calda e fredda esercitano la stessa pressione? Una bottiglia di plastica vuota da un litro e mezzo con il tappo Acqua calda 1. Riempi d'acqua calda la bottiglia 2. Dopo qualche secondo svuotala e mettile immediatamente il tappo Vedrai la bottiglia appiattirsi lateralmente come se due mani la schiacciassero È LA PRESSIONE DELL'ARIA ESTERNA CHE SCHIACCIA LA BOTTIGLIA PERCHÉ L'ARIA RISCALDATA SI ESPANDE, PESA DI MENO E QUINDI ESERCITA UNA PRESSIONE MINORE DELL'ARIA FREDDA. 12

14 L'aria calda sale verso l'alto? Un fornello elettrico Una girandola 1. Appendi sopra il fornello elettrico, ad una certa distanza, la girandola 2. Accendi il fornello elettrico fino a farlo diventare molto caldo La girandola inizia a girare A METTERE IN MOTO LA GIRANDOLA È L'ARIA CALDA, CHE SALE VERSO L'ALTO. 13

15 Come si diffonde il calore nell'aria? Carta velina Forbici Spago Nastro adesivo L'esperimento deve essere realizzato all'interno di una stanza riscaldata d'inverno. 1. Fissa con il nastro adesivo su un pezzo di spago lungo almeno un metro delle sottili strisce di carta velina 2. Con altri due pezzi di nastro adesivo fissa le estremità dello spago alla parte bassa della finestra, come nel disegno 3. Apri la finestra fino a tendere il filo e osserva il movimento delle strisce di carta Le strisce si piegano verso l'interno della stanza perché vengono colpite dall'aria fredda che entra 4. Ora prova a ripetere l'esperimento fissando lo spago alla parte alta della finestra Le strisce si piegano verso l'esterno, perché l'ingresso dell'aria fredda in basso fa si che esca l'aria calda che si trova nella parte alta della stanza. NELL'ARIA IL CALORE SI TRASMETTE ATTRAVERSO MOVIMENTI ASCENDENTI E DISCENDENTI CHIAMATI CORRENTI CONNETTIVE. 14

16 L'aria che circonda la Terra pesa su di noi? Plastilina o pongo Una bottiglia di vetro piena d'acqua e chiusa con il tappo 1. Ammorbidisci la plastilina e modella una base uniforme 2. Appoggia la bottiglia sulla base tenendola diritta 3. Appoggia di nuovo la bottiglia sulla base tenendola però capovolta L'impronta lasciata sulla base dalla bottiglia diritta è meno profonda di quella lasciata dalla bottiglia capovolta. NEL PRIMO CASO LA SUPERFICIE D'APPOGGIO SU CUI SI DISTRIBUISCE IL PESO DELLA BOTTIGLIA È PIÙ AMPIA; NEL SECONDO CASO LO STESSO PESO SI CONCENTRA SU UNA SUPERFICIE PIÙ PICCOLA, ESERCITA UNA PRESSIONE MAGGIORE E LASCIA L'IMPRONTA PIÙ PROFONDA. LA PRESSIONE ESERCITATA DA UN CORPO, INFATTI, DIPENDE ANCHE DA QUANTO È AMPIA LA SUPERFICIE D'APPOGGIO. L'ATMOSFERA PREME UNIFORMEMENTE SU CORPI E OGGETTI ED È BILANCIATA DALLA PRESSIONE DELL'ARIACONTENUTA IN ESSI. 15

17 Quanta forza ha il vento? Un cartoncino leggero Una matita Forbici Una puntina da disegno Un bastoncino 1. Taglia il cartoncino come nel disegno 2. Piega in avanti le parti tratteggiate 3. Fissa con la puntina il centro della girandola al bastoncino 4. Tieni la girandola in modo che venga colpita dal vento, anche leggero La girandola ruota velocemente PERCHÉ L'ARIA COLPISCE IL CARTONCINO E VIENE RACCOLTA E INCANALATA, MA NON FERMATA DA OGNUNA DELLE QUATTRO ALETTE. LA SPINTA A CUI IL VENTO SOTTOPONE LE ALETTE GENERA IL MOVIMENTO ROTATORIO DELLA GIRANDOLA. IL VENTO HA UNA GRANDE FORZA, CHE SI PUÒ UTILIZZARE COME FONTE DI ENERGIA. 16

18 Come funziona un'ala? Una striscia di carta larga 10 cm e lunga 20 cm Un foglio di carta Due libri 1. Tieni la striscia di carta al di sotto delle labbra e soffia sulla sua superficie superiore La striscia si solleva, perché l'aria che scorre sulla superficie superiore della striscia esercita una pressione minore rispetto a quella sotto, che è ferma. 2. Appoggia il foglio sui due libri, distanti una decina di centimetri, e soffia sotto il foglio. Il foglio si abbassa tra i libri, perché l'aria in movimento sotto il foglio esercita una pressione inferiore rispetto a quella che preme sulla faccia superiore del foglio. LA PRESSIONE DELL'ARIA AL DI SOTTO DELL'ALA DI UN AEREO È MAGGIORRE E SPINGE L'ALA VERSO L'ALTO. QUESTA FORZA SI CHIAMA PORTANZA. 17

19 Perché si vola? Una cannuccia Due palloncini Filo 1. Gonfia i palloncini, chiudili con il filo e chiedi a qualcuno di tenerli sospesi davanti a te a 30 cm uno dall'altro I palloncini si avvicinano PERCHÉ L'ARIA FERMA ALL'ESTERNO DEI DUE PALLONCINI ESERCITA UNA PRESSIONE MAGGIORE DI QUELLA CHE SCORRE TRA ESSI, E LI SPINGE UNO VERSO L'ALTRO. GRAZIE ALLA DIVERSA PRESSIONE ESERCITATA DALL'ARIA SULLE ALI DELL'AEREO IL VELIVOLO PUÒ DECOLLARE, VIRARE E RIMANERE IN QUOTA. 18

20 Perché si vola? Due fogli di carta formato A4 1. Segui attentamente le istruzioni che accompagnano i disegni e costruisci con uno dei due fogli un aereo di carta 2. Lancia in aria il foglio ce non hai utilizzato per l'aereo e osserva il suo percorso 3. Lancia l'aereo e osserva il suo percorso. 19

21 Il foglio aperto ondeggia nell'aria in modo irregolare e cade a terra poco dopo. L'aereo di carta, invece, compie un percorso più lungo e segue una traiettoria regolare PERCHÉ LA FORMA DELL'AEREO È ADATTA ALLA PENETRAZIONE DELL'ARIA E SFRUTTA LA PORTANZA PER RIMANERE IN VOLO. LE FORME AERODINAMICHE PENETRANO FACILMENTE NELL'ARIA, CHE PUÒ SCORRERE VELOCE SULLE LORO SUPERFICI. 20