Εργαστηριακός Όμιλος Φυσικής και Χημείας

Τη Δευτέρα 24 Φεβρουαρίου συγκεντρωθήκαμε για ακόμη μια φορά στο εργαστήριο φυσικής του σχολείου μας. Εκεί μας ζητήθηκε να εκτελέσουμε ένα πείραμα που είχε να κάνει με την τριβή και συγκεκριμένα για τον υπολογισμό της οριακής τριβής που ασκείται σε ένα σώμα.
Αυτό το πείραμα κατά τη γνώμη μου ήταν το πιο κατανοητό και εύκολο από όσα έχουμε κάνει μέχρι στιγμής στη φυσική γιατί ακόμα και τα παιδιά της Α λυκείου γνώριζαν τα περισσότερα θεωρητικά πράγματα. Το πείραμα λοιπόν συντελέστηκε με όργανα τα οποία έχουμε χρησιμοποιήσει αρκετές φορές και στο παρελθόν. Αυτά ήταν μια αμαξοστοιχία, δηλαδή ένα ξύλινο αμαξάκι χωρίς ροδάκια, αλλά με μια μεταλλική επιφάνεια έτσι ώστε να κινείται πιο εύκολα, ένα δυναμόμετρο με το οποίο θα μετρούσαμε τη δύναμη που ασκούμε στο σώμα, βαρίδια τα οποία θα προσθέταμε σταδιακά στο αμαξάκι για να αυξηθεί η μάζα του, μεταλλικούς άξονες για να μπορούμε να τοποθετήσουμε τα προηγούμενα και μια ξύλινη βάση.
Το πρώτο πράγμα που κάναμε ήταν να ζυγίσουμε όλα τα σώματα-αντικείμενα που είχαμε στην διάθεσή μας και ύστερα να τα τοποθετήσουμε στο χώρο σύμφωνα με τις οδηγίες των καθηγητών μας. Επόμενο βήμα μας ήταν να αρχίσουμε τις μετρήσεις με απόλυτη προσοχή για να αποφύγουμε τα λάθη. Αυτό που έπρεπε να μετρήσουμε ήταν η μέγιστη τιμή της δύναμης που μπορούσε να ασκηθεί στο σώμα, που κάθε φορά αυξανόταν η μάζα του,από το χέρι μας μέσω του δυναμομέτρου . Αφού τελειώσαμε και αυτό το κομμάτι και καταγράψαμε τις μετρήσεις για κάθε σώμα στο φύλλο εργασίας, υπολογίσαμε για κάθε μέτρηση ξεχωριστά το συντελεστή της οριακής τριβής κάθε “νέας” αμαξοστοιχίας με τον τύπο μορ=Τορ/Ν. Τα αποτελέσματα, λόγω αναπόφευκτων πειραματικών λαθών, ήταν όλα διαφορετικά αλλά κοντά στην τιμή 0,21. Τέλος φτιάξαμε τη γραφική παράσταση. Η γραφική παράσταση ήταν ευθεία γραμμή όπως άλλωστε περιμέναμε με τέτοιες τιμές.
Η πραγματοποίηση και αυτού του πειράματος με μεγάλη επιτυχία μας έφερε ικανοποίηση και χαρά, ενώ ακόμα μας έφερε και γνώσεις και συλλογισμούς για την οριακή τριβή που συμπεράναμε πως δεν αλλάζει τελικά.

Δευτέρα 3/2/14
Η 14η συνάντηση του ομίλου μας, πραγματοποιήθηκε στο Εργαστήριο Χημείας. Τίτλος άσκησης: «Παρασκευή Σαπουνιών» . Ήμασταν χωρισμένοι σε ομάδες 3 ατόμων. Αρχικά, η κυρία Μυλωνά μας έκανε μία μικρή παρουσίαση για την ιστορία του σαπουνιού ( κάτι που όπως μάθαμε υπήρχε από τα αρχαία ακόμα χρόνια). Μας μοίρασαν φύλλα εργασίας με τις οδηγίες παρασκευής του σαπουνιού. Το μόνο που έμενε να κάνουμε, ήταν να ακολουθήσουμε τις οδηγίες.
Αρχικά ζυγίσαμε το ελαιόλαδο και το υδροξείδιο του νατρίου (NaOH). Διαλύσαμε το NaOH σε νερό (5ml), προσθέσαμε αλκοόλη (20ml) στο ελαιόλαδο, και μετά ανακατέψαμε τα δύο αυτά μείγματα μαζί. Έπειτα, σε ποτήρι ζέσεως, τοποθετήσαμε το διάλυμα στο γκαζάκι, το ανακατεύαμε για 5’ με 10’ λεπτά ( κάποιες ομάδες χρειάστηκαν περισσότερο χρόνο για να πήξει το μείγμα τους ) και στην συνέχεια το βγάλαμε από την φωτιά. Το διάλυμα έπρεπε να έχει μία κολλώδη υφή. Το αφήσαμε να “ξεκουραστεί” για 10’. Στην συνέχεια οι οδηγίες έλεγαν να προσθέσουμε 100ml νερό. Κάποιες από τις ομάδες μας (οι πιο γρήγορες) ακολούθησαν τις οδηγίες, κάποιες άλλες όμως αντί για σκέτο νερό πρόσθεσαν τσάι ( για να προσθέσει άρωμα). Ξαναβάλαμε το ποτήρι στο γκαζάκι και ανακατέψαμε καλά. Σε αυτό το σημείο η κάθε ομάδα διάλεξε μυρωδικά για το σαπούνι της. Επιλέξαμε ανάμεσα σε πορτοκάλι, κανέλλα, γαρύφαλλο, θυμάρι, λεβάντα κ.α. ( πρέπει να σημειώσουμε πως το γαρύφαλλο και η κανέλλα μπορεί να είχαν πολύ ωραία μυρωδιά, αλλά έδωσαν μία περίεργη όψη στο σαπούνι μας…τα σαπούνια ήταν καφέ σαν κεφτεδάκια…) Προσθέσαμε 100ml κορεσμένου διαλύματος NaCl (εξαλάτωση). Αφού το μείγμα ομογενοποιήθηκε,
“ βουτήξαμε” το ποτήρι σε παγωμένο νερό. Παρατηρήσαμε ότι το μείγμα άρχισε να διαχωρίζεται. Τέλος ‘’στραγγίξαμε’’ το διάλυμα με διηθητικό χαρτί, και αυτό που μας έμεινε ήταν το σαπούνι. Βάλαμε το σαπούνι σε θήκες από ρεσό, και μετά από 3-2 μέρες το σαπούνι μας ήταν έτοιμο για χρήση!

Στις 27/1, τη 13η συνάντηση του ομίλου μας, συγκεντρωθήκαμε στο εργαστήριο φυσικής όπου εκτελέσαμε ένα πείραμα στο οποίο υπολογίσαμε την αδρανειακή μάζα ενός σώματος και ύστερα την συγκρίναμε με την βαρυτική του μάζα…δυστυχώς αυτό το πείραμα δεν εξελίχθηκε ακριβώς όπως περιμέναμε.
Ας τα πάρουμε από την αρχή, οι έννοιες αδρανειακή και βαρυτική μάζα συχνά θεωρούνται ταυτόσημες, όμως στην πραγματικότητα διαφέρουν. Συγκεκριμένα, η αδρανειακή μάζα υπολογίζεται σύμφωνα με τον 2ο Νόμο του Newton, δηλαδή m=F/a, ενώ η βαρυτική μάζα είναι αυτή που προσδιορίζει το βάρος ενός σώματος και προκύπτει από τη σχέση: W=mgm=W/g.
Εκτός από αυτό, το πείραμα είχε και μια επιπλέον δυσκολία γιατί έπρεπε να το στήσουμε εμείς οι ίδιοι ώστε να καταφέρουμε να το εκτελέσουμε. Στη διάθεσή μας είχαμε: ένα ξύλινο αμαξάκι χωρίς ροδάκια με μια μεταλική επιφάνεια που γλιστρούσε εύκολα, μια φωτοπύλη, μια τροχαλία, νήμα όπου δέσαμε στην μια άκρη του το αμαξάκι και στην άλλη ένα βαρίδιο και 3 επιπλέον βαριδιάκια που τα προσθέταμε σταδιακά στο αμαξάκι ώστε να αυξηθεί η μάζα του.
Με μια μεζούρα μετρήσαμε μια σταθερή απόσταση του αμαξιδίου από τη φωτοπύλη απ’ όπου το αφήναμε συνεχώς να κινηθεί με τη βοήθεια του βάρους που του ασκούσε το βαρίδιο που ήταν δεμένο στην άλλη άκρη του νήματος που τα ένωνε. Είχαμε κολλήσει και ένα κομματάκι χαρτόνι πάνω στο αμαξάκι το οποίο ήταν αυτό που πέρναγε μέσα από τη φωτοπύλη. Αφού πήραμε όλες τις μετρήσεις μας, υπολογίσαμε τελικά το Τ, δηλαδή το χρόνο που έκανε το αμαξάκι να φτάσει από την αρχική του θέση μέχρι τη φωτοπύλη και τέλος έπρεπε να κάνουμε τη γραφική παράσταση του T2-M, όπου Μ η μάζα του αμαξιδίου μόνο του και ύστερα με την προσθήκη των 3 βαριδίων, το ένα μετά το άλλο.
Εκεί αρχίσανε να φανερώνονται τα προβλήματα, γιατί ενώ η γραφική παράσταση έπρεπε να μας βγει ευθεία, μας βγήκε καμπύλη! Τελικά συνειδητοποιήσαμε ότι η τριβή δεν είναι αμελητέα! Γενικότερα, όσο περισσότερο αυξάναμε το βάρος του αμαξιδίου τόσο μεγαλύτερη ήταν η τριβή, επομένως και τόσο μεγαλύτερο έβγαινε το πειραματικό σφάλμα…
Τουλάχιστον έτσι, αν και το πείραμα δεν μας βγήκε, καταλάβαμε το πόσο σημαντική είναι η δύναμη της τριβής και κυρίως πόσο εύκολο είναι να γίνουν πειραματικά λάθη όταν θεωρούνται πολλές δυνάμεις αμελητέες!