Πείραμα: Πώς αναπνέουμε
Τι χρειάζεσαι: Ένα μεγάλο πλαστικό μπουκάλι από νερό με το καπάκι του, ένα καλαμάκι, ένα μεγάλο και ένα μικρό μπαλόνι, λαστιχάκια, πλαστελίνη, ένα μαχαίρι.
Τι θα κάνεις: Κόψε το πλαστικό μπουκάλι σε δυο μέρη περίπου ίσα, και κράτα το πάνω μισό. Κάνε μια τρύπα στο καπάκι ώστε να περνάει σφιχτά το καλαμάκι. Πέρασε το καλαμάκι μέσα από την τρύπα. Βάλε την άκρη από το καλαμάκι, που είναι στο εσωτερικό του καπακιού, μέσα στο λαιμό του μικρού μπαλονιού. Χρησιμοποίησε μια κλωστή ή ένα λαστιχάκι, για να σφίξεις το λαιμό του μπαλονιού πάνω στο καλαμάκι. Βίδωσε το καπάκι στο μπουκάλι, ώστε το μπαλόνι να είναι μέσα στο μπουκάλι. Κόψε το άλλο μπαλόνι (πρέπει να είναι σχετικά μεγάλο), πέτα το μέρος που έχει το λαιμό του και με το άλλο μέρος κλείσε το ανοιχτό κάτω μέρος του μπουκαλιού. Πέρασε ένα λαστιχάκι, για να κρατήσεις το κομμάτι του μπαλονιού στη θέση του. Έχεις έτσι κλείσει το κάτω μέρος του μπουκαλιού με μια ελαστική μεμβράνη.
Τράβηξε προς τα κάτω την ελαστική μεμβράνη και μετά σπρώξε την προς τα πάνω.
Τι θα δεις: Όταν τραβάς προς τα κάτω την ελαστική μεμβράνη, το μπαλόνι μέσα στο μπουκάλι φουσκώνει. Όταν την πιέζεις προς τα πάνω, το μπαλόνι ξεφουσκώνει.
Ερμηνεία: Αρχικά η πίεση μέσα στο μπουκάλι είναι ίση με την ατμοσφαιρική. Όταν τραβάς την ελαστική μεμβράνη προς τα κάτω, τότε μέσα στο μπουκάλι η πίεση μικραίνει, διότι ο αέρας που υπάρχει εκεί απλώνεται σε μεγαλύτερο χώρο. Αυτό, έχει ως αποτέλεσμα να μπει αέρας στο μπαλόνι. Έτσι το μπαλόνι φουσκώνει, μέχρις ότου η πίεση μέσα και έξω από αυτό (δηλ. μέσα στο μπουκάλι) να γίνει ίδια. Όταν σπρώχνεις την ελαστική μεμβράνη προς τα πάνω, τότε η πίεση στο εσωτερικό του μπουκαλιού μεγαλώνει, διότι ο αέρας που υπάρχει εκεί περιορίζεται σε μικρότερο χώρο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να βγει αέρας από το μπαλόνι. Έτσι το μπαλόνι ξεφουσκώνει μέχρις ότου τελικά η πίεση μέσα σε αυτό και έξω από αυτό (δηλ. μέσα στο μπουκάλι) να γίνει ίδια. (Για απλοποίηση δεν παίρνουμε υπόψη ελαστικές τάσεις της μεμβράνης).
Σημειώσεις: 1) Για καλύτερα αποτελέσματα πρέπει το μπαλόνι που έχεις βάλει μέσα στο μπουκάλι, να το έχεις προηγουμένως κρατήσει για λίγο φουσκωμένο, ώστε να έχει “μαλακώσει”. 2) Το μπαλόνι που θα χρησιμοποιήσεις, για να κλείσεις το κάτω μέρος του μπουκαλιού, πρέπει να είναι αρκετά μεγάλο έτσι, ώστε η ελαστική μεμβράνη που θα φτιάξεις με αυτό να μπαίνει σχετικά εύκολα στο κάτω μέρος του μπουκαλιού. Αν μπαίνει πολύ σφιχτά τότε τα τοιχώματα του μπουκαλιού παραμορφώνονται και επιπλέον η μεμβράνη δε μένει στη θέση της. Τέλος, έχεις το πλεονέκτημα να μπορείς να κινείς τη μεμβράνη προς τα πάνω ή προς τα κάτω σε μεγάλες σχετικά διαδρομές, πετυχαίνοντας έτσι εντονότερο αποτέλεσμα. 3) Σημαντικό είναι να μη μπορεί να μπει αέρας στο χώρο μεταξύ του εσωτερικού μπαλονιού και του μπουκαλιού (γιατί;). Για να μην μπαίνει αέρας από την τρύπα του καπακιού, απ’ όπου πέρασε το καλαμάκι, γύρισε το καπάκι από το μέσα μέρος του και ρίξε εκεί ρευστή κόλα, ώστε να κλείσουν τα κενά που μπορεί να υπάρχουν ανάμεσα στο καλαμάκι και στο πλαστικό. 4) Μπορείς να χρησιμοποιήσεις μπουκάλι νερού με κυκλικές αυλακώσεις στο τοίχωμά του, οπότε δε χρειάζεται λαστιχάκι για να στερεώσεις το κάτω μπαλόνι. 5) Το κάτω μεγάλο μπαλόνι μπορεί να αντικατασταθεί με μια μικρή πλαστική σακούλα (από αυτές στις οποίες βάζουμε σάντουιτς), βλέπε στο επόμενο πείραμα.
Παρατήρηση: Η κίνηση της ελαστικής μεμβράνης πάνω - κάτω αντιστοιχεί στην κίνηση του διαφράγματος (Βιολογία - αναπνοή).
Κάνε κάτι ακόμη: Βύθισε τη μύτη μια σύριγγας στο νερό. (ΠΡΟΣΟΧΗ: Να αγοράσεις καινούρια σύριγγα και να πετάξεις αμέσως σε ασφαλές μέρος τη βελόνα της. Μη χρησιμοποιήσεις ποτέ σύριγγα που έχει χρησιμοποιηθεί για οποιοδήποτε φάρμακο). Τράβα το έμβολο προς τα πίσω. Η σύριγγα γεμίζει. Μπορείς να το εξηγήσεις;
Τι θα κάνεις: Κόψε το πλαστικό μπουκάλι σε δυο μέρη περίπου ίσα, και κράτα το πάνω μισό. Κάνε μια τρύπα στο καπάκι ώστε να περνάει σφιχτά το καλαμάκι. Πέρασε το καλαμάκι μέσα από την τρύπα. Βάλε την άκρη από το καλαμάκι, που είναι στο εσωτερικό του καπακιού, μέσα στο λαιμό του μικρού μπαλονιού. Χρησιμοποίησε μια κλωστή ή ένα λαστιχάκι, για να σφίξεις το λαιμό του μπαλονιού πάνω στο καλαμάκι. Βίδωσε το καπάκι στο μπουκάλι, ώστε το μπαλόνι να είναι μέσα στο μπουκάλι. Κόψε το άλλο μπαλόνι (πρέπει να είναι σχετικά μεγάλο), πέτα το μέρος που έχει το λαιμό του και με το άλλο μέρος κλείσε το ανοιχτό κάτω μέρος του μπουκαλιού. Πέρασε ένα λαστιχάκι, για να κρατήσεις το κομμάτι του μπαλονιού στη θέση του. Έχεις έτσι κλείσει το κάτω μέρος του μπουκαλιού με μια ελαστική μεμβράνη.
Τράβηξε προς τα κάτω την ελαστική μεμβράνη και μετά σπρώξε την προς τα πάνω.
Τι θα δεις: Όταν τραβάς προς τα κάτω την ελαστική μεμβράνη, το μπαλόνι μέσα στο μπουκάλι φουσκώνει. Όταν την πιέζεις προς τα πάνω, το μπαλόνι ξεφουσκώνει.
Ερμηνεία: Αρχικά η πίεση μέσα στο μπουκάλι είναι ίση με την ατμοσφαιρική. Όταν τραβάς την ελαστική μεμβράνη προς τα κάτω, τότε μέσα στο μπουκάλι η πίεση μικραίνει, διότι ο αέρας που υπάρχει εκεί απλώνεται σε μεγαλύτερο χώρο. Αυτό, έχει ως αποτέλεσμα να μπει αέρας στο μπαλόνι. Έτσι το μπαλόνι φουσκώνει, μέχρις ότου η πίεση μέσα και έξω από αυτό (δηλ. μέσα στο μπουκάλι) να γίνει ίδια. Όταν σπρώχνεις την ελαστική μεμβράνη προς τα πάνω, τότε η πίεση στο εσωτερικό του μπουκαλιού μεγαλώνει, διότι ο αέρας που υπάρχει εκεί περιορίζεται σε μικρότερο χώρο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να βγει αέρας από το μπαλόνι. Έτσι το μπαλόνι ξεφουσκώνει μέχρις ότου τελικά η πίεση μέσα σε αυτό και έξω από αυτό (δηλ. μέσα στο μπουκάλι) να γίνει ίδια. (Για απλοποίηση δεν παίρνουμε υπόψη ελαστικές τάσεις της μεμβράνης).
Σημειώσεις: 1) Για καλύτερα αποτελέσματα πρέπει το μπαλόνι που έχεις βάλει μέσα στο μπουκάλι, να το έχεις προηγουμένως κρατήσει για λίγο φουσκωμένο, ώστε να έχει “μαλακώσει”. 2) Το μπαλόνι που θα χρησιμοποιήσεις, για να κλείσεις το κάτω μέρος του μπουκαλιού, πρέπει να είναι αρκετά μεγάλο έτσι, ώστε η ελαστική μεμβράνη που θα φτιάξεις με αυτό να μπαίνει σχετικά εύκολα στο κάτω μέρος του μπουκαλιού. Αν μπαίνει πολύ σφιχτά τότε τα τοιχώματα του μπουκαλιού παραμορφώνονται και επιπλέον η μεμβράνη δε μένει στη θέση της. Τέλος, έχεις το πλεονέκτημα να μπορείς να κινείς τη μεμβράνη προς τα πάνω ή προς τα κάτω σε μεγάλες σχετικά διαδρομές, πετυχαίνοντας έτσι εντονότερο αποτέλεσμα. 3) Σημαντικό είναι να μη μπορεί να μπει αέρας στο χώρο μεταξύ του εσωτερικού μπαλονιού και του μπουκαλιού (γιατί;). Για να μην μπαίνει αέρας από την τρύπα του καπακιού, απ’ όπου πέρασε το καλαμάκι, γύρισε το καπάκι από το μέσα μέρος του και ρίξε εκεί ρευστή κόλα, ώστε να κλείσουν τα κενά που μπορεί να υπάρχουν ανάμεσα στο καλαμάκι και στο πλαστικό. 4) Μπορείς να χρησιμοποιήσεις μπουκάλι νερού με κυκλικές αυλακώσεις στο τοίχωμά του, οπότε δε χρειάζεται λαστιχάκι για να στερεώσεις το κάτω μπαλόνι. 5) Το κάτω μεγάλο μπαλόνι μπορεί να αντικατασταθεί με μια μικρή πλαστική σακούλα (από αυτές στις οποίες βάζουμε σάντουιτς), βλέπε στο επόμενο πείραμα.
Παρατήρηση: Η κίνηση της ελαστικής μεμβράνης πάνω - κάτω αντιστοιχεί στην κίνηση του διαφράγματος (Βιολογία - αναπνοή).
Κάνε κάτι ακόμη: Βύθισε τη μύτη μια σύριγγας στο νερό. (ΠΡΟΣΟΧΗ: Να αγοράσεις καινούρια σύριγγα και να πετάξεις αμέσως σε ασφαλές μέρος τη βελόνα της. Μη χρησιμοποιήσεις ποτέ σύριγγα που έχει χρησιμοποιηθεί για οποιοδήποτε φάρμακο). Τράβα το έμβολο προς τα πίσω. Η σύριγγα γεμίζει. Μπορείς να το εξηγήσεις;