Wirtualne laboratorium WL‑S
Pływalność ciał w cieczach o różnych gęstościach
Zapoznaj się z instrukcją wirtualnego laboratorium, z której dowiesz się, jakie jest jego wyposażenie i jakie czynności możesz w nim wykonywać. Zaplanuj i przeprowadź dwa eksperymenty.
W pierwszym porównasz gęstości trzech cieczy, korzystając z pięciu klocków, wykonanych z różnych substancji.
Drugi eksperyment polega na zidentyfikowaniu tych pięciu substancji. W rezultacie rozwiążesz zagadkę przygotowaną przez pracowników laboratorium.
Przyjemnej i pouczającej zabawy!
Porównywanie gęstości cieczy
Celem doświadczenia jest eksperymentalne określenie, bez korzystania z tablic gęstości, która z trzech cieczy, spirytus, woda i gliceryna, ma gęstość najmniejszą, która zaś największą.
Dodatkowym Twoim zadaniem będzie rozstrzygnięcie, czy postawiony cel można osiągnąć bez korzystania ze wszystkich pięciu dostępnych w laboratorium substancji.
Najmniejszą gęstość ma spirytus, następnie gliceryna, największą gęstość ma zaś woda.
Do dyspozycji masz pięć numerowanych próbek substancji stałych, o nieznanych, choć różnych gęstościach.
Trzy badane ciecze są wlane do szklanek. Nie korzystaj z talerzyków umieszczonych pod szklankami - przydadzą się one dopiero w drugiej części eksperymentu.
Podczas pracy miej na uwadze cel dodatkowy: czy w laboratorium występuje nadmiar próbek?
Opracuj we własnym zakresie kolejność wykonywania czynności w laboratorium, prowadzących do osiągnięcia celu. Sporządzony plan pracy wpisz do dziennika badań.
Nie zaglądaj do tabeli gęstości substancji - uczynisz to dopiero po rozstrzygnięciu problemu.
Nie zwracaj uwagi na licznik wykonanych ruchów - przyda się on dopiero w drugiej części eksperymentu.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D9Ll4thS6
Przeprowadź obserwacje zgodnie z planem. Po każdej próbie zanotuj w dzienniku jej wynik.
Gdy uznasz, że cel masz osiągnięty i że potrafisz ocenić słuszność hipotezy, zapisz swoje konkluzje w odpowiedniej sekcji dziennika badań.
Zajrzyj do tablic dostępnych w laboratorium i sprawdź, czy Twoje wnioskowanie jest poprawne.
Laboratorium jest wyposażone w pięć klocków o różnych gęstościach. Za ich pomocą można porównać gęstości cieczy w szklankach. Określ minimalną liczbę klocków, za pomocą których można dokonać tego porównania. Uzasadnij, że gęstości klocków w takim minimalnym zestawie nie mogą być dowolne. Podaj warunek, jaki spełniać muszą te gęstości.
Zapisz swoje rozumowanie w sekcji „Minimalny zestaw klocków” w dzienniku badań.
Porównywanie gęstości ciał stałych
Celem doświadczenia jest zidentyfikowanie pięciu substancji, z wykorzystaniem trzech znanych cieczy oraz tablic gęstości.
Dodatkowym Twoim zadaniem będzie rozstrzygnięcie, czy postawiony cel można osiągnąć bez korzystania ze wszystkich trzech dostępnych w laboratorium cieczy.
W zadanych warunkach cel jest możliwy do osiągnięcia, tylko gdy w cieczy najgęstszej tonie co najwyżej jedna substancja.
Dysponujesz trzema szklankami z różnymi cieczami. Do zidentyfikowania masz pięć ponumerowanych próbek substancji stałych. Korzystaj z tabeli, w której podane są ich nazwy oraz gęstości. Uwzględnij jednak, że numery są przypisywane każdej z substancji losowo. Przypisanie to zmienia się, gdy rozpoczynasz nowy eksperyment.
Podczas pracy miej na uwadze cel dodatkowy: czy w laboratorium występuje nadmiar różnych cieczy?
Opracuj we własnym zakresie kolejność wykonywania czynności w laboratorium, prowadzących do osiągnięcia celu. Sporządzony plan pracy wpisz do dziennika badań.
W pierwszej próbie nie zwracaj uwagi na licznik wykonanych ruchów. Skoncentruj się na osiągnięciu celu.
Dopiero w kolejnych próbach postaraj się minimalizować liczbę ruchów.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D9Ll4thS6
Przeprowadź obserwacje zgodnie z planem. W razie potrzeby poczyń odpowiednie notatki.
Gdy powiedzie Ci się identyfikacja próbek, zapisz swoje spostrzeżenia dotyczące skuteczności opracowanego planu. Rozważ ewentualne jego modyfikacje pod kątem minimalizacji liczby ruchów.
Gdy uznasz, że potrafisz ocenić słuszność hipotezy, zapisz swoje konkluzje w odpowiedniej sekcji dziennika badań.
Na koniec, jeśli lubisz logiczne łamigłówki, podaj algorytm na osiągnięcie celu w jak najmniejszej liczbie ruchów.
Laboratorium jest wyposażone w trzy ciecze o różnych gęstościach. Za ich pomocą można dokonać identyfikacji próbek. Określ minimalną liczbę cieczy, za pomocą których można dokonać tej identyfikacji w obrębie tych pięciu próbek. Uzasadnij, że gęstości cieczy (gęstość cieczy) w takim minimalnym zestawie nie mogą (nie może) być dowolne. Podaj warunki (warunek), jaki spełniać muszą te gęstości (musi ta gęstość).
Zapisz swoje rozumowanie w sekcji „Minimalny zestaw klocków” w dzienniku badań.
Proste doświadczenie ilustrujące działanie siły wyporu możesz wykonać w domu. Zastosuj następujące postępowanie:
1. Przygotuj świeże, surowe jajko oraz słoik o objętości około 200 ml. Zadbaj, by miał on szczelną zakrętkę. Sprawdź, czy jajko swobodnie mieści się w słoiku i czy jest możliwe pełne jego zanurzenie w wodzie.
2. Wlej wodę z kranu do słoika, by przykryć jajko i dolej jeszcze około centymetra wody więcej.
Jajko pozostanie na dnie słoika. Jak można wykorzystać kuchenną sól, by spowodować wypłynięcie jajka na powierzchnię wody? Zaplanuj czynności drugiej części tego doświadczenia, w którym uzyskasz ten efekt.
Jeśli je wykonasz, opisz jego przebieg. W przeciwnym razie postaraj się ten przebieg przewidzieć. W obu przypadkach uzasadnij pokrótce wynik obserwacji.
Uważa się, że im jajko starsze, tym jego gęstość jest mniejsza. Ma to być skutkiem parowania wody przez skorupkę jajka.
Zaplanuj eksperyment, który pozwoliłby w sposób możliwie wiarygodny rozstrzygnąć, czy opisane tu przekonanie jest słuszne. Zapisz swój plan, wraz z komentarzami, w przygotowanym polu.
Laboratorium pozwala wykonać serię obserwacji pływalności ciał stałych w cieczach. Bazując na analizie wyników tej obserwacji, przeprowadzisz dwuczęściowe rozumowanie.
W części pierwszej, wstępnej, przewidzisz możliwe zachowania ciał w dwóch cieczach na podstawie informacji o ich zachowaniu w jednej z nich.
W drugiej części dokonasz identyfikacji ciał na podstawie ich zachowania w trzech różnych cieczach.
Cel (problem naukowy): Identyfikacja nieznanych materiałów na podstawie obserwacji ich pływalności w cieczach o znanych gęstościach.
W wirtualnym laboratorium znajdują się trzy szklanki z trzema różnymi cieczami, od lewej: ze spirytusem, z wodą i z gliceryną. Do dyspozycji mamy też pięć prostokątnych ciał oznaczonych, od lewej, numerami od jeden do pięć. Nie zostały jednak ujawnione materiały, z których te ciała są wykonane. Przypisanie numerów do ciał jest losowe i po uruchomieniu nowego eksperymentu zmienia się. Każde ciało można zanurzyć w każdej z cieczy i stwierdzić, czy tonie ono, czy pływa. Twoim zadaniem jest wykorzystanie wyników przeprowadzonych obserwacji i danych zawartych w tabeli gęstości oraz ustalenie, na tej podstawie, z jakiego materiału wykonane jest każde z ciał. Każde z nich możesz wtedy umieścić w jednym z pięciu pojemników opisanych nazwą materiału. Są to, kolejno od lewej, aluminium, bursztyn, lód, mahoń, topola; tabelę z ich gęstościami wyświetlasz przyciskiem w prawym górnym rogu. Po obsadzeniu wszystkich pojemników pojawia się przycisk „SPRAWDŹ”, a po jego przyciśnięciu ujawniane zostają materiały, z których wykonane są poszczególne ciała. Na górze ekranu pojawia się przycisk „SPRÓBUJ PONOWNIE”. W lewym górnym rogu ekranu znajduje się licznik pokazujący w ilu ruchach zadanie zostało wykonane.
Spośród trzech cieczy dostępnych w wirtualnym laboratorium najmniejszą gęstość ma spirytus, największą zaś gliceryna. Wykorzystujesz jedynie cztery spośród dostępnych w laboratorium ciał stałych i w ramach wstępnego rozpoznania badasz, ile spośród nich utonie w każdej z trzech cieczy. Badanie przeprowadzasz bez znajomości gęstości tych czterech ciał.
Oznaczmy symbolem liczbę ciał, które utonęły w wodzie w ramach próby opisanej w poprzednim poleceniu. Przeprowadzasz analogiczne badanie i wrzucasz te cztery ciała do gliceryny. Stwierdzasz, że utonęło spośród nich.
W zasadniczym eksperymencie wrzucasz każde z czterech ciał do każdej z cieczy. W tabeli 1 notujesz wynik każdej z dwunastu prób w postaci symbolu „p” gdy ciało pływało w cieczy bądź symbolu „t” gdy ciało tonęło. Ciała oznaczono literowymi symbolami. Twoim zadaniem będzie rozpoznanie materiałów, z jakich wykonano te ciała.
Oznaczenie ciała | w spirytusie | w wodzie | w glicerynie |
|---|---|---|---|
a | t | p | p |
b | t | t | t |
c | p | p | p |
d | t | t | p |
W tabeli 2. zawarto informacje o gęstościach trzech cieczy oraz czerech ciał użytych w doświadczeniu. Ujawniono w niej materiały, z jakich wykonane są ciała.
Substancja | Gęstość (kg/mIndeks górny 33) |
|---|---|
Ciecze | |
Spirytus | 789 |
Woda | 1000 |
Gliceryna | 1259 |
Ciała stałe | |
Aluminium | 2700 |
Bursztyn | 1060‑1100 |
Lód | 917 |
Topola | 350‑500 |
Bursztyn – 1. d, 2. b, 3. a, 4. c
Lód – 1. d, 2. b, 3. a, 4. c
Topola – 1. d, 2. b, 3. a, 4. c