Khái niệm chính
-
Sức căng Bề mặt -
Lực
-
Giới thiệu
Đã bao giờ bạn thức dậy vào sáng sớm và ra ngoài để tìm những hạt sương đọng trên ngọn cỏ? Tại sao những giọt sương ấy không rơi xuống? Hoặc bạn có thể nghĩ đến loài côn trùng sải nước, chúng dường như trượt trên mặt nước một cách dễ dàng.
Những trường hợp này xảy ra là do sức căng bề mặt - một xu hướng xảy ra trên bề mặt của chất lỏng bền. Những thay đổi nào xảy ra kết hợp lực căng bề mặt của hai chất lỏng khác nhau? Chúng ta sẽ tìm ra câu trả lời cho câu hỏi lớn này trong thí nghiệm sau.
-
Thông tin nền tảng
Phần lớn những gì chúng ta biết về sức căng bề mặt cho đến hiện tại được phát hiện bởi nhà khoa học Agnes Pockels, người tiên phong của “khoa học bề mặt”. Bà đã thực hiện các thí nghiệm trong bồn rửa nhà bếp của chính mình và có những quan sát quan trọng tác động đến cách chúng tôi nghiên cứu chất lỏng.
Sức căng bề mặt không chỉ quan trọng trong nhiều quy trình kỹ thuật - nó còn là điểm trọng yếu đối với sự tồn tại của hành tinh, vì nó cho phép hình thành các bong bóng, giúp phân phối vật chất hữu cơ khắp các lớp của đại dương. Hôm nay chúng ta sẽ thực hiện một thí nghiệm giúp hiểu rõ hơn về cách thay đổi sức căng bề mặt bằng xà phòng và nước.
-
- Một người lớn hỗ trợ
- Kẹp bánh mì hoặc giấy ghi chú cắt thành hình dạng tương tự
- Cây kéo
- 1 chiếc bát
- Nước
- Dung dịch xà phòng (xà phòng rửa bát là tốt nhất)
- Tăm bông hoặc tăm (tùy chọn)
-
Chuẩn bị
- Cắt chiếc kẹp bánh mì thành hình thân thuyền, đảm bảo rằng phần sau của chiếc thuyền có vết khía của chiếc kẹp. Các be có thể nhờ người lớn giúp bạn thực hiện bước này. Nếu không có kẹp bánh mì, hãy lấy giấy ghi chú và cắt thành hình chiếc thuyền (giống hình ngũ giác) và tạo một vết khía ở phía sau của chiếc thuyền.
- Đổ đầy nước từ vòi vào bát.
-
Thực hiện
- Đoán xem điều gì sẽ xảy ra khi đổ xà phòng vào vết khía ở thân sau của thuyền?
- Đặt thuyền vào gần phần rìa trong của bát nước
- Dùng ngón tay, tăm bông hoặc tăm tre để cho xà phòng tiếp xúc với vết khía ở thân sau thuyền. Xem điều gì xảy ra!
-
Quan sát và Kết quả
Thuyền sẽ lao về phía trước. Hiện tượng này xảy ra là do chất lỏng luôn chuyển từ sức căng bề mặt thấp đến sức căng bề mặt cao; đây được gọi là hiệu ứng Marangoni. Xà phòng có sức căng bề mặt thấp hơn nhiều so với nước, vì vậy nó đẩy từ phần rãnh khía ở phía sau thuyền. Lực này đẩy thuyền về phía trước, tương tự như tên lửa đẩy nhiên liệu ra khỏi thùng để tự phóng lên trời.
-
Dọn dẹp
Đừng quên dọn dẹp sau khi làm xong thí nghiệm. Có thể đổ nước trực tiếp xuống cống, tráng bát bằng nước và cất lên kệ. Bạn có thể vứt thuyền, tăm bông và tăm tre đi. Đặt các nguyên vật liệu còn lại về vị trí ban đầu.
-
Khám phá thêm
Thí nghiệm này sử dụng một chiếc thuyền rất nhỏ có hình dạng vô cùng đặc biệt. Điều gì sẽ xảy ra với chiếc thuyền có kích thước hoặc hình dạng khác? Thuyền có thể chở được những loại tải trọng nào? Liệu thuyền vẫn di chuyển khi chúng ta đặt trọng lượng lên nó? Trọng lượng bao nhiêu thì được?
Thay vì đặt trọng lượng lên thuyền, có cách nào để biến nó thành một chiếc thuyền kéo một vật nào đó đằng sau mà vẫn hoạt động được không? Các thay đổi này ảnh hưởng đến hoạt động của thuyền như thế nào?
-
An toàn là trên hết và Sự giám sát của người lớn
- Thực hiện thí nghiệm theo hướng dẫn một cách cẩn thận.
- Một người lớn có trách nhiệm sẽ hỗ trợ con em mình trong mỗi thí nghiệm.
- Mặc dù các thí nghiệm khoa học tại nhà khiến thực hành khoa học thú vị hơn, xin lưu ý rằng một số thí nghiệm có thể yêu cầu người tham gia thực hiện các biện pháp phòng ngừa an toàn bổ sung và/ hoặc tạo ra một đống lộn xộn.
- Người lớn nên thực hiện hoặc hỗ trợ trẻ nhỏ khi dùng các vật liệu hoặc công cụ sắc nhọn có thể gây hại.
- Người lớn nên xem xét từng thí nghiệm và xác định độ tuổi thích hợp của học sinh tham gia ở từng hoạt động trước khi tiến hành bất kỳ thí nghiệm nào.
Tiêu Chuẩn Khoa Học Thế Hệ Mới (TCKHTHM) Được Hỗ Trợ - Các Ý Tưởng Cốt Lõi Quy Luật
Thí nghiệm này được chọn cho chương trình Khoa Học Tại Nhà vì truyền đạt kiến thức từ Các Ý Tưởng Cốt Lõi Quy Luật TCKHTHM, một tiêu chuẩn có tầm quan trọng trong nhiều quy luật khoa học và kỹ thuật.
Tìm hiểu thêm về cách thí nghiệm này dựa theo Các Ý Tưởng Cốt Lõi Quy Luật TCKHTHM.
Khoa học Vật lý (KHVL) - 1 Vật chất và Tương quan của chúng
- 2-KHVL1-1. Các loại vật chất khác nhau cùng tồn tại và nhiều loại trong số chúng có thể ở thể rắn, lỏng hoặc khí.
- 2-KHVL1-2. Các đặc tính khác nhau phục vụ các mục đích khác nhau.
- 5-KHVL1-1. Bất kỳ loại vật chất nào cũng có thể bị chia nhỏ thành các hạt không thể nhìn thấy bằng mắt thường, tuy nhiên chúng vẫn tồn tại và có thể được quan sát bằng cách thức khác.
- 5-KHVL1-3. Các đo lường đặc tính đa dạng có thể dùng để phân biệt các vật liệu khác nhau.
- THCS-KHVL1-1. Các chất được tạo ra từ các loại nguyên tử khác nhau và kết hợp với nhau theo nhiều cách. Nguyên tử tạo thành phân tử với kích thước từ hai đến hàng nghìn nguyên tử.
- THCS-KHVL1-4. Chất khí và chất lỏng được tạo ra từ các phân tử hoặc nguyên tử trơ chuyển động tương đối với nhau. Trong chất lỏng, các phân tử liên tục tiếp xúc với nhau.
- THPT-KHVL1-1. Mỗi nguyên tử có một cấu trúc con mang điện bao gồm một hạt nhân, được tạo bởi các proton và neutron bao quanh bởi các electron.
- THPT-KHVL1-3. Cấu trúc và tương tác của vật chất ở quy mô khối lượng lớn được xác định bởi lực điện bên trong và giữa các nguyên tử.
KHVL2 - Chuyển động và Ổn định: Lực và Tương tác
- K-KHVL2-1. Đẩy và kéo có thể có cường độ và hướng khác nhau.
- K-KHVL2-2. Đẩy hoặc kéo một vật có thể thay đổi tốc độ hoặc hướng chuyển động của một vật và khiến vật đó bắt đầu di chuyển hoặc dừng lại.
- 3-KHVL2-1. Mỗi lực tác dụng lên một vật cụ thể vừa có cường độ vừa có hướng.
- THCS-KHVL2-1. Đối với bất kỳ cặp vật tương tác nào, lực do vật thứ nhất tác dụng lên vật thứ hai có cường độ bằng lực mà vật thứ hai tác dụng lên vật thứ nhất, nhưng ngược hướng.
- K-KHVL2-1. Khi các vật thể tiếp xúc hoặc va chạm, chúng sẽ đẩy nhau và có thể thay đổi chuyển động.
- 3-KHVL2-1. Các vật có tiếp xúc sẽ tác dụng lực lên nhau.
- THPT-KHVL2-6. Lực hút và lực đẩy giữa các điện tích ở quy mô nguyên tử giải thích cấu trúc, tính chất và sự biến đổi của vật chất, cũng như lực tiếp xúc giữa các đối tượng vật chất.
-
Tìm hiểu thêm về các thí nghiệm vui nhộn khác tại Khoa Học Tại Nhà
