Questo è un esperimento perfetto che insegna ai bambini la densità dell’acqua.
Materiali
- coloranti alimentari (i colori dell’arcobaleno sono rosso, arancio, giallo, verde, blu, viola)
- acqua
- una cannuccia chiara
- zucchero
Strumenti
- 6 tazze (alte almeno 4 pollici)
- cucchiaio da tavola
- vigilanza di un adulto
Istruzioni
- Riempire ciascuna delle sei tazze con la stessa quantità di acqua.
- Aggiungere i coloranti alimentari nelle tazze, un colore in ogni tazza.
- Allineare le tazze da sinistra a destra.
- Nella prima tazza, non aggiungere zucchero. Nella seconda tazza, aggiungere un cucchiaio di zucchero. Nella terza tazza, aggiungere due cucchiai di zucchero. Nella quarta tazza, aggiungere tre cucchiai di zucchero, e così via.
- Mescola fino a quando tutto lo zucchero è sciolto.
- Per fare un arcobaleno di zucchero, prendi la cannuccia e metti l’estremità nella prima tazza, quella senza zucchero. Inserire solo circa mezzo centimetro in essa. Tappate l’altra estremità della cannuccia con il pollice prima di sollevarla dall’acqua per evitare che l’acqua cada dalla cannuccia.
- Adesso immergi la cannuccia nella seconda tazza (1 cucchiaio di zucchero). Questa volta, inseriscila più a fondo in modo che l’estremità sia un pollice sotto il livello dell’acqua.
- In una mossa veloce, rilasciare il pollice e ricapitolare di nuovo. Ora dovresti avere due strati di colore.
- Continua a immergere la cannuccia in ogni soluzione da quella con meno zucchero a quella con cinque cucchiai di zucchero. Ogni volta, la cannuccia viene inserita mezzo centimetro più in profondità.
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Perché
La densità è la quantità di sostanza (massa) nel volume occupato dall’oggetto.
Se due tazze hanno la stessa quantità di acqua (cioè lo stesso volume), quella con più zucchero è più densa di quella con meno zucchero.
Il galleggiamento è determinato dalla densità relativa.
La soluzione con meno densità galleggia sopra la soluzione con densità maggiore.
Ecco perché il colore non si mischia.
L’acqua zuccherata ha una densità maggiore dell’acqua normale.
La soluzione con più zucchero ha una densità maggiore di quella con meno zucchero.
Se hai inserito la cannuccia nelle soluzioni dal meno zucchero al più zucchero, allora il colore non si mischia e hai un arcobaleno di acqua e zucchero.
Un altro principio illustrato in questo esperimento è la pressione dell’aria.
In questo esperimento, si usa una cannuccia per creare la torre dell’arcobaleno.
In alternativa, si può usare un contagocce per stratificare attentamente la soluzione colorata in una provetta stretta.
Perché è possibile mantenere la soluzione colorata nella cannuccia quando viene sollevata dall’acqua?
Quando la cannuccia viene sollevata dalla soluzione, la torre dell’arcobaleno non cade perché la tensione superficiale dell’acqua fa sì che l’acqua colorata e il tuo pollice insieme creino una camera d’aria sigillata dentro la cannuccia.
La gravità che tira l’acqua verso il basso rende il volume dell’aria leggermente più grande.
Quando la quantità d’aria è costante, un volume più grande porta a una pressione dell’aria più bassa.
La pressione dell’aria all’esterno della cannuccia è quindi più alta di quella all’interno, spingendo l’acqua verso l’interno e annullando la forza di gravità.