מדע בכפית - שיווי משקל בתפוחים

את החידות תכננתי ערב קודם, ורגע לפני שנרדמתי העברתי בראש תרחישים לתשובות אפשריות של הילדים ורמזים שניתן לרמוז מבלי להוביל לפתרון. כמובן שהמציאות הייתה שונה לחלוטין ממה שתכננתי, והילדים ללא רמזים הגיעו לפתרונות יצירתיים ומגוונים.

בניסויים מובנים אפשר לראות את הניצוץ בעיניי הילדים, כמו קוסם העומד על במה. פוסט כזה כבר כתבתי בראש השנה שעבר. יש באתר גם פוסט לראש השנה העוסק בחושים. לעומת זאת, חידות זה עולם אחר, כאשר חדים חידות או נותנים לילדים אתגר מדעי, כיף לראות את החשיבה היצירתית, העצמאית ושוברת הגבולות שכבר קצת נעלמה אצלנו המבוגרים.

מה צריך?

תפוח עץ

סכין

קרש חיתוך

שיפוד עץ (מומלץ לקטום את החלק החד)

מהלך הניסוי

שלב ההכנה

חותכים את התפוח לשמונה חתיכות, נסו עד כמה שניתן שהחתיכות יהיו בגודל אחיד.

במידה והילדים מספיק בוגרים להשתמש בסכין חדה, ניתן לאפשר להם לבצע שלב זה בעצמם.

חידה 1  

לארוחת החג אני רוצה לחתוך תפוחים על מנת שכל האורחים יטבלו תפוח בדבש. יש ברשותי שני פלחי תפוחים ושיפוד עץ, איך אני יכולה לדעת האם חתכתי את שני הפלחים בגודל (משקל) זהה?

פתרון

ראשית, יש למצוא היכן נמצא מרכז השיפוד. ניתן לעשות זאת על ידי איזון השיפוד על האצבע, כמו כן ניתן להשתמש בסרגל או מטר.

בעזרת הסכין מסמנים חריץ קטן במרכז השיפוד. נועצים פלח תפוח בכל אחד מצדי השיפוד ומאזנים את השיפוד על האצבע, כאשר האצבע נמצאת במרכז השיפוד. כאשר השיפוד מאוזן - החתיכות שוות במשקלן, אם הוא לא מאוזן - בהצלחה בוויכוח מי קיבל יותר.

חידה 2

נועצים על גבי שיפוד עץ פלח של תפוח בצדו האחד ושני פלחים בצדו השני.

האם יש באפשרותי לאזן אותם עם האצבע בלבד? אם כן, היכן אניח את האצבע? במרכז, קרוב לפלח האחד, או קרוב לשני פלחי התפוחים?

פתרון

ניתן לאזן את התפוחים על ידי מיקום האצבע לא במרכז אלא קרוב לצד הכבד יותר, הצד עם שני התפוחים.

חידה 3

בדומה לחידה 2, נועצים שני פלחי תפוח בצד אחד של השיפוד ופלח תפוח בצדו השני.

האם ניתן לאזן את התפוחים כאשר האצבע נמצאת במרכז הקיסם?

פתרון  

ניתן לאזן את התפוחים. בהינתן שלא ניתן להזיז את האצבע צריך להזיז את התפוחים. ניתן להזיז את זוג התפוחים קרוב יותר למרכז  (לאצבע). פתרון נוסף שהוצע על ידי ילדיי הינו, להזיז תפוח אחד מזוג התפוחים יחסית למרכז.

למה?

על מנת לדעת אם התפוחים זהים במשקלם, ותסלחו לי שאיני נכנסת לדקויות של משקל ומסה, אנו בודקים האם הם נמצאים בשיווי משקל על גבי שיפוד עץ. במצב של שיווי משקל שני צדדי המקל מפעילים כוחות שווים על מרכז המסה. בניסוי זה אפשר לראות שהכוחות הפועלים על מרכז המסה תלויים במסת הגוף ובמרחקו מהמרכז (מומנט). נסו לחשוב על נדנדה, במידה ועל הנדנדה יושבים במרחק זהה מהמרכז, שני ילדים במשקל זהה, הנדנדה תהייה מאוזנת. אם אחד הילדים יתיישב רחוק יותר מנקודת המרכז, תיטה הנדנדה לכיוונו והוא ימצא עצמו קרוב לקרקע. זהו בעצם הבסיס לכיצד עובדים מנופים. הפילוסוף היווני ארכימדס היה הראשון לחקור תחום זה, משפט מפורסם שלו הינו: "תנו לי מנוף מספיק ארוך, ונקודת משען להניחו עליה, ואניף את העולם".

שתהיה לכולם שנה טובה, שנדע למנף את לימוד ילדינו ולהפוך רגעי יום יום לחוויות לימודיות!