Expozitia

Vizitatorii vor putea afla cum functioneaza bateriile si generatoarele electrostatice, vor putea descompune apa si genera o explozie cu gazele rezultate sau creea fulgere in miniatura.

 

Mai jos sunt descrise experimentele de la prima editie a expozitiei, axata pe principiile mecanicii.

 

Canalele

 

Copii Expozitie - CanalelePoti uni secţiunile pentru a facă un canal care să transporte apa la moara?
Controlează fluxul folosind ecluzele făcute din plastic transparent.


Înainte sa existe căi ferate şi autostrăzi multe bunuri erau transportate pe apa. Canalele sînt rîuri artificiale făcute pentru a transporta barci (sau doar apa) intre doua locuri. Prima data au fost folosite pentru a ocoli porţiunile periculoase de rîu pe care bărcile nu le puteau trece. In secolul al XVIII-lea canalele erau făcute pentru a conecta mai întîi minele de oraşe si fabrici si apoi s-au răspîndit pana cînd tara era străbătută de canale. Ele au redus dramatic costul transportului, dar erau foarte încete si au fost înlocuite de căile ferate.

Roata de apa este de tip 'Breastshot' - acesta este un model foarte des folosit de morile de apa. De axul acestor roti au fost ataşate curele pentru a porni angrenajul direct fara sa mai fie nevoie sa se folosească electricitatea. Ecluzele erau folosite pentru a controla fluxul de apa care ajunge la roata.




 

Tun cu aer

Îndreaptă tunul spre ţinta de pe plasă de sîrmă şi loveşte discul din spatele tunului pentru a face un cerc de fum invizibil.
Dacă ai ochit bine va apărea o formă de cerc pe ecranul ţintei.
Încearcă să stai în faţă în timp ce altcineva trage cu tunul. Simţi forţa care te loveşte?
 

Cînd tragi cu tunul propagi aerul din centru mai repede decît cel din exterior şi se formează un vîrtej de aer sub formă de gogoaşă (torus). Un inel de fum e un exemplu. Acest inel de fum este foarte stabil - în aer liniştit/nemişcat poate parcurge distanţe de peste 20 de metri. Cînd loveşte ecranul schimbarea de presiune face ca steagurile să se mişte arătînd ca un cerc.



Jet de aer

 

Copii Expozitie - Jet de AerPune o minge în tubul de aer.
Mişcă încet tubul de aer şi priveşte cum se mişcă mingea.
Cît de mult poţi să înclini tubul pînă să cadă mingea?
Ţine tunul în poziţie verticală şi încearcă să vezi cît este de greu să împingi mingea în afara curentul de aer.
 

Aerul în mişcare din ventilator exercită mai puţină presiune decît aerul nemişcat din exterior şi astfel mingea este împinsă înapoi în curentul de aer. Chiar şi la un unghi considerabil, forţa este suficient de mare încît să contracareze efectul gravitaţiei. Acesta este Efectul Bernoulli, care îşi are numele după cel care l-a descoperit. Acelaşi principiu este folosit şi aerodinamică şi explică cum zboară avioanele. Acesta este motivul pentru care ţiglele de pe casă pot zbura în timpul unei furtuni. Nu se datorează faptului că vîntul intră sub ţigle şi le ridică, ci pentru că vîntul puternic de deasupra ţiglelor are presiune mai mică decît aerul nemişcat de dedesubt şi astfel ţiglele se ridică.


Bile şi bule

 

Întoarce rama invers şi priveşte bilele care cad în tuburi.
Fiecare tub are în el un alt fel de lichid, dar bilele sînt la fel. Bilele cad cel mai rapid în lichidele cel mai puţin dense. Priveşte bulele de aer cum se ridică la suprafaţă - ele se ridică mai repede în lichidele cel mai puţin dense. Observă cum forma bulelor variază în diferitele tuburi.
 

Lichidele sînt diferite ca densitate sau vîscozitate. Cu cît sînt mai vîscoase, cu atît sînt mai rezistente la mişcare. De asemenea rezistenţă creşte cu cît bilele îşi măresc viteză pînă cînd forţa de rezistenţă este egală cu forţa gravitaţională. Mai poţi experimenta acest fenomen cînd alergi prin apă. E mult mai uşor să mergi prin apă, dar cînd încerci să alergi forţa de frînare creşte şi trebuie să depui mai mult efort.

Tuburile conţin:
Apă, Ulei vegetal, Ulei de motor, Detergent de vase, Şampon, Gel de duş




Gaura neagră

 

Copii Expozitie - Gaura NeagraTrimite o bilă (sau o monedă pe muchie) învîrtindu-se pe peretele exterior. Observă cum bila se învîrteşte mai rapid pe măsură ce se apropie de centru.
Încercă să foloseşti cîteva bile pentru a crea un sistem solar. Încearcă să le faci să circule atît pe orbite circulare cît şi pe orbite eliptice (ovale).


Planetele din Sistemul Solar circulă pe orbite eliptice, mişcîndu-se mai rapid cînd sînt aproape de Soare şi mai încet cînd sînt mai departe. Întotdeauna există o viteză specifică pe o orbită - prea repede şi va deraia, prea încet şi va cădea în centru. Forma de pîlnie a acestui puţ produce o forţă în bile asemănătoare gravitaţiei soarelui asupra planetelor. O gaură neagră conţine o cantitate enormă de materie concentrată într-un loc mic. Gravitaţia să este atît de mare încît toate obiectele din apropiere sînt atrase înăuntru, inclusiv lumina. Acesta este motivul pentru care ea pare neagră.




Crează o fîntînă

 

Potriveşte tuburile de plastic şi coţii peste jetul de apă pentru a realiza propria fîntînă.
Observă cum înălţimea orificiului de evacuare afectează fluxul de apă.
Încearcă să menţii toate orificiile de evacuare la aceeaşi înălţime pentru a avea un debit de apă constant.
 


Apa îşi găseşte singură nivelul. Va curge întotdeauna prin orificiul de evacuare aflat cel mai jos. Acest exponat te lasă să experimentezi cu relaţia dintre înălţime şi presiunea apei. Apa se va scurge dintr-un burlan aflat la înălţime însă va ţîşni într-unul aflat mai jos. Dacă conectezi mai multe ţevi apa va curge prin cea mai de jos.

Acasă, presiunea apei de la robinet depinde de nivelul apei din rezervor - fie cel de pe acoperiş, fie cel din reţeaua publică. Ai nevoie de presiune mare sau de o pompă puternică care să ridice apa la înălţime.



Oraşul bătut de vînt

 

Copii Expozitie - Orasul batut de vantVîntul bate printre cuburile care reprezintă blocurile/clădirile unui oraş.
Mişcă blocurile şi priveşte cum diferite forme afectează circulaţia aerului. Curentul de aer este reprezentat de firele colorate.
Vezi cum blocurile amplasate aproape unele de altele pot accelera viteza vîntului.
 

Aerul formează turbulenţe cînd trece de obstacole. Asta face ca vîntul să bată mai cu putere pe lîngă clădiri. Dacă plasezi două clădiri apropiate se poate forma un curent de aer rapid care trece printre ele. Aerul circulă mai lin pe lîngă clădirile curbe decît pe lîngă cele cu colţuri.

Arhitecţii nu ţin cont întotdeauna de aceste efecte şi pot exista zone între clădiri unde vîntul bate cu o putere uimitoare - adesea suficient de puternic pentru a doborî bicicliştii. Alte zone sînt relativ calme.



Aripa zburătoare

 

Foloseşte panoul albastru pentru a bloca fluxul de aer de deasupra aripii şi vezi ce efect are.
Ce se întîmplă dacă blochezi aerul care circulă pe dedesubt?
Avioanele şi păsările au toate această suprafaţă curbă. Se numeşte aerodinamică (aerofoil).


Curentul de aer face ca aripa să se ridice. Poţi folosi panoul albastru pentru a bloca curentul de aer care trece pe sub aripă şi vei vedea ca ea tot zboară. Daca blochezi curentul de aer care trece peste aripa ea nu va mai zbura.

Forma aerodinamică a aripii este importantă. Aerul se mişcă mai repede deasupra decît pe dedesubtul aripii. Efectul Bernoulli (pe care l-aţi putut observa la Jetul de aer) arată că aerul care se mişcă mai rapid are o presiune mai mică decît aerul care se mişcă mai încet. Presiunea aerului de deasupra aripii este mai mică decît presiunea aerului care trece pe dedesubt şi astfel aripa de ridică. Acesta este principiul care face ca avioanele şi păsările să zboare.




Roata giroscopică

 

Copii Expozitie - Roata Giroscopica

Roteşte roata de bicicletă şi ridic-o de pe cadru. Începe cu roată în poziţie verticală, apoi încercă să o răsuceşti/să o dai peste cap/răstorni
Ce simţi?
O să ţi se pară dificil să întorci roata invers. Cînd o întorci apare o forţă care împinge contra ta şi vei simţi asta în muşchi. Tocmai experimentezi efectul de giroscop.


O roată care se învîrteşte rapid este folosită ca giroscop pentru a pilota vapoare şi avioane - odată ce începe să se învîrtească arătînd spre nord va indica nordul mereu indiferent de poziţia vasului.




Roata anti gravitaţională

 

Învîrteşte roata repede.
Încearcă să arunci săculeţul cu fasole pînă nimereşti unul care să rămînă înăuntrul roţii. (Asta este destul de uşor cînd descoperi talentul de a îl arunca.)
În timp ce roata încetineşte săculeţii cu fasole vor părea imponderabili şi plutesc deasupra roţii înainte să cadă.
 

Cînd sacul atinge mărginea roţii acesta este împins în direcţie circulară. Dacă roata se învîrteşte suficient de repede sacul se lipeşte de roată. Dar în timp ce roata încetineşte şi îşi pierde momentumul sacul îşi pierde avîntul şi începe să cadă. Sacul pare că nu are greutate ("sfidează gravitaţia") şi pentru o perioadă scurtă pluteşte în partea de sus a roţii înainte să cadă. Poţi simţi acest efect cînd eşti într-o maşină care merge repede peste un pod foarte arcuit sau într-un lift care coboară rapid.


Cîmpurile magnetice

 

Copii Expozitie - Campurile MagneticeAşează tava cu bucăţile metalice deasupra magneţilor şi scutur-o uşor pentru a descoperi forţă invizibilă a cîmpurilor magnetice.
Observă efectul pe care îl au magneţii asupra busolelor.
Aşează magnetul mobil deasupra busolei de pe masă şi observă efectul.


Magneţii au cîmpuri de forţă invizibile în jurul lor. Magneţii se pot atrage unul pe celălalt sau se pot respinge - depinde de cum sînt aranjaţi polii lor. Polii identici se resping iar cei opuşi se atrag. Un magnet dreptunghiular are poli opuşi la fiecare capăt. Un magnet în formă de cerc are poli opuşi pe fiecare fată. Pămîntul însuşi este un magnet uriaş. Sîntem înconjuraţi de un cîmp magnetic deşi nu unul foarte puternic. Poţi observa asta cu o busolă al cărei ac arată mereu spre de polul nord magnetic.


Pendulul magnetic

 

Leagănă magnetul agăţat de sfoară uşor deasupra magneţilor aşezaţi în blocuri.
Magneţii sînt aranjaţi astfel încît să respingă pendulul. Observă cum cîmpul magnetic invizibil afectează balansarea pendulului.
Rearanjează blocurile de magneţi în altă ordine.


Magneţii sînt aşezaţi cu polii asemănători unul spre altul pentru a se respinge. În timp ce magnetul se leagănă şi intră în cîmpul lor este respins. Deşi forţele care acţionează sînt ştiute este imposibil să prezici unde va fi pendulul într-un anumit timp. Acest fenomen este numit haos.
Alte sisteme precum sistemul meteo (vremea) se comportă în acelaşi mod. Schimbări minore undeva în sistem pot avea repercusiuni semnificative mai tîrziu. Dacă bate aripa unui fluture în Deşertul Gobi, poate fi uragan în Kansas, Dorothy!



Cursa roţilor

 

Copii Expozitie - Cursa rotilorUrcă cele două roţi în vîrful şinelor şi dă-le drumul.
Care crezi că va atinge vîrful şinelor prima?
Care va ajunge cel mai sus pe partea cealaltă?


Amîndouă ating aceeaşi înălţime pe partea cealaltă deşi merg cu viteze diferite. Roţile pornesc din acelaşi punct şi au aceeaşi greutate, aşa că ambele au aceeaşi energie potenţială. În timp ce se învîrtesc această energie potenţială este convertită în energie kinetică (şi apoi din nou în energie potenţială cînd se opresc pe partea cealaltă). Roată cu discurile grele de metal aproape de centru se învîrteşte mai repede decît cea cu discurile aproape de marginea exterioară. Cea de-a doua roată are o inerţie mai mare.

Skater-ii se folosesc de aceste principii, îşi strîng braţele sau le deschid în funcţie de cît de repede vor să se rotească. Principiul este folosit şi în volanţi (Piesă mare în formă de roată, de obicei foarte grea, montată pe arborele motor al unor maşini cu piston, care serveşte ca element de reglare a mişcării şi de uniformizare a turaţiei); pe de altă parte bicicletele de curse au roţi foarte subţiri pentru o acceleraţie rapidă.




Vizualizează solicitările din materiale

 

Priveşte prin ecran şi răsuceşte sau îndoaie una din formele de plastic. O să poţi vedea linii colorate acolo unde se concentrează solicitarea materialului (la colţuri sau în punctele de uzură)
Observă cum se acumulează presiunea în colţurile ascuţite. Rotunjirea colţurilor scade presiunea.
Vapoarele şi podurile cedează datorită presiunii acumulate la colţuri. Cînd materiale ca cele folosite pentru căştile de protecţie sînt zgîriate şi solicitate ele nu mai au rezistenţa necesară în caz de impact.


Presiunea e vizibilă cu ajutorul luminii polarizate printr-un ecran special care lasă să treacă lumina doar într-o direcţie. Acest material e folosit la ochelarii de soare pentru a reduce strălucirea orbitoare a soarelui. Poţi să încerci acasă să examinezi o riglă de plastic, de exemplu. Dacă ţii două perechi de ochelari de soare în unghiul corect una faţă de cealaltă, nu vei putea vedea prin ele.



Sticlele vîrtej

 

Întoarce sticlele cu gura în jos. Observă că apa nu curge direct pe fundul sticlei.
Învîrteşte apa din partea de sus a sticlei şi priveşte ce se întîmplă.


O formă de spiră permite apei să curgă în sticla de jos. Este numit vîrtej de apă, vîltoare sau ochi de apă. Vîrtejurile se formează natural. Vîrtejurile foarte mari pot provoca distrugeri vapoarelor, le pot chiar scufunda. Poţi vedea vîrtejuri în miniatură în cada de baie cînd scoţi dopul. Tornadă este un vîrtej violent în aer.

Simpla scuturare a sticlei permite unor cantităţi mici de apă să schimbe locul cu aerul, dar un vîrtej permite acest schimb continuu. Aerul este forţat în sus pe centru, în timp ce apa curge pe exterior. Deşi apa începe cu o învîrtire înceată, ea prinde viteză în timp ce coboară şi prinde viteză din ce în ce mai mare cînd e forţată printr-o deschizătură mică.



Liftul electromagnetic

 

Apăsă butonul albastru pentru a trimite un curent electric prin bobina albastră. Ce se întîmplă cu tijă de metal?
Acum încearcă să ridici tija prin toate cele trei bobine.


Cînd un curent electric circulă prin bobină creează un cîmp magnetic în jurul ei. Astfel bobina se comportă ca un magnet atragand tijă de metal. Pentru a pune tija sus trebuie să descoperi succesiunea corectă de magneţi. De fiecare dată trebuie a ridici tija şi apoi să îi dai drumul pentru a putea să urce - dar fără să o scapi.

Electromagneţii au multe întrebuinţări cum ar fi ca sonerii de casă electrice, hard drive pentru computer, motoare electrice, ridicarea fiarelor vechi, chiar scoaterea aşchiilor de metal din răni.