Esperimenti scientifici per bambini: palloncini a confronto.
Materiali
– bombola di elio
– 4 palloncini
– una bottiglia di plastica vuota senza tappo
– un sacchetto di plastica e un elastico (o un sacchetto con chiusura zip)
– una bottiglia di plastica vuota col tappo
– bicarbonato
– aceto
– spago
– forbici
– graffette metalliche
– una bacinella d’acqua (o la vasca da bagno)
– una bilancia.
Perchè alcuni palloncini possono restare sospesi in aria e altri no? Cos’è che li fa sollevare da terra?
Esperimenti scientifici per bambini: palloncini a confronto
Esperimento
– prendiamo il sacchetto di plastica, immergiamolo nell’acqua in modo che si riempia almeno per metà, quindi spremiamo fuori l’aria e chiudiamolo
– chiediamo a un bambino di sollevare il sacchetto fuori dall’acqua e chiediamo: “Come lo senti? Pesante?”
– chiediamo di immergere di nuovo il sacchetto tenendolo immerso ma senza che tocchi il fondo e chiediamo “Adesso come lo senti? Più pesante o più leggero?”
– sentiamo il sacchetto più leggero quando è immerso in acqua perchè l’acqua della bacinella che si trova sotto al sacchetto sostiene un po’ del suo peso
– se lasciamo andare il sacchetto, l’acqua della bacinella non basta a tenerlo sollevato, ed esso affonda per la forza di gravità che attira gli oggetti verso il basso. L’acqua della bacinella non sostiene l’acqua del sacchetto.
– prendiamo un palloncino e gonfiamolo d’aria. Il palloncino gonfiato d’aria è circondato da aria, come il sacchetto pieno d’acqua è circondato d’acqua. Anche il palloncino non può essere sostenuto e quindi non può restare sollevato
– l’acqua però, come abbiamo visto sentendo il sacchetto più leggero quando immerso, può esercitare una forza dal basso verso l’alto che può portare il peso degli oggetti, e può anche tenerli sollevati. Anche l’aria può farlo, come l’acqua.
– facciamo un’altra prova. Prendiamo la bottiglia vuota chiusa col tappo. E’ molto leggera perchè contiene soltanto aria, ma naturalmente l’aria non tiene sospesa la bottiglia
– mettiamo la bottiglia nella bacinella. Cosa succede? Galleggia sulla superficie, perchè l’acqua da sola è in grado di sostenere il suo peso, con la sua forza dal basso verso l’alto che vince sulla forza di gravità. L’aria contenuta nella bottiglia è più leggera dell’acqua della bacinella, quindi l’acqua può sostenerla
– per sentire questa forza proviamo a tenere immersa la bottiglia con le mani: è molto difficile! La forza dell’acqua spinge la bottiglia verso l’alto e noi dobbiamo spingere un bel po’ verso il basso per vincerla
– prendiamo un palloncino, gonfiamolo con l’elio, chiudiamolo con un nodo e lasciamolo andare
– al palloncino succede la stessa cosa che succede alla bottiglia piena d’aria immersa nell’acqua. L’aria è più pesante e l’elio è più leggero, quindi l’aria solleva l’elio, come l’acqua sostiene l’aria
– se liberassimo il palloncino con elio, il gas al suo interno è così leggero che salirebbe fino a sparire dalla nostra vista. Fin quando salirebbe? Fino ad allontanarsi tanto dalla terra da incontrare dell’aria leggera quanto lui. A questo punto si fermerebbe, senza salire né scendere. Si troverebbe in una condizione di equilibrio
– possiamo provare a trovare anche noi questo punto di equilibrio aggiungendo dei pesi al nostro palloncino, fino a trovare il punto in cui non sale né scende
– aggiungiamo al palloncino un pezzetto di spago, che avremo prima pesato, poi fissiamo allo spago una graffetta alla volta
– ad un certo punto o saremo così fortunati da trovare il punto di equilibrio, o dovremo togliere del peso accorciando lo spago
– ora proviamo a trovare altri modi per rendere un palloncino più leggero dell’aria, e cerchiamo il loro punto di equilibrio
– prendiamo una bottiglia vuota e versiamo in essa del bicarbonato
– aggiungiamo molto velocemente dell’aceto e fissiamo al collo della bottiglia un palloncino
– il palloncino si riempie di gas e si gonfia sotto i nostri occhi. Di quale gas si tratta? Di anidride carbonica.
Facciamolo gonfiare finché non raggiunge le stesse dimensioni del palloncino gonfiato con l’elio, quindi chiudiamolo con un nodo e aggiungiamo un pezzo di spago
– vedremo che anche questo palloncino si solleverà in aria, e potremo confrontare la velocità in cui lo fa con quella del palloncino pieno di elio. Inoltre potremo trovare il suo punto di equilibrio, come abbiamo fatto col primo palloncino
– possiamo dire che l’anidride carbonica è più leggera dell’aria, ma è più pesante dell’elio.
