Jak fizyka pomoże Ci szybciej jeździć na sankach i ulepić super bałwana?
- Tekst: Magdalena Chrobaczyńska-Dyląg i Patrycja Pakońska
Wielu z Was pewnie często mruczy pod nosem, że fizyka to nie jest to, co tygryski lubią najbardziej. A szkoda! Bez niej nie moglibyście ulepić bałwana i korzystać z wielu zimowych przyjemności! Tak, tak, znajomość fizyki bardzo się przydaje podczas śnieżnych miesięcy.
Optymiści cieszą się, że zostało nam jeszcze trochę białego szaleństwa, pesymiści zaś odliczają dni w oczekiwaniu na pierwsze oznaki wiosny. Nie ważne jednak do której grupy się zaliczacie, jedno jest pewne, zima ma wiele wspólnego z… fizyką! Zapraszamy Was do spędzenia z nami całego zimowego dnia, podczas którego postaramy się udowodnić, że fizyka, to nie bałwan, ale fascynująca nauka!
Poranek. Pada, pada śnieg
Obserwacja jest podstawą metody naukowej. Wykorzystajmy ją. Spójrzcie na padający śnieg. Czasem obserwujemy piękne płatki, które można podziwiać… minutami. Innego dnia spadają duże krupy śnieżne. Wydaje się, że niebo jest leniwe i nie chciało mu się drobić płatków. Kiedy tak się dzieje? Wtedy, kiedy niebo zasnuwają chmury kłębiaste, temperatura bliska jest 0°C, a powietrze krąży w górę i w dół, ochładzając się w chmurach i ogrzewając przy powierzchni Ziemi. Inna sytuacja jest w czasie zamieci śnieżnej, wtedy opady śniegu są zwykle obfite, a wiatr podrywa puch leżący na ziemi i unosi go w powietrzu. Wtedy dopiero mamy zamieszanie! Czasem pada jeszcze śnieg ziarnisty lub grad, czyli większe lub mniejsze bryłki lodowe.
Jeśli więc jesteście szczęśliwcami (lub w przypadku pesymistów nieszczęśnikami), u których za oknem skrzy się biały puch, niech to zmobilizuje Was do zastanowienia się czym śnieg właściwie jest? Śnieg to kryształki lodu opadające na ziemię. Powstaje, gdy w chmurach para wodna krystalizuje się, czy raczej resublimuje – tzn. gaz (para wodna) zmienia stan skupienia na stały (lód). Proces ten rozpoczyna się na ziarnie pyłu – możemy powiedzieć, że taki okruch jest niezbędnym fundamentem, by przy odpowiedniej temperaturze, wilgotności i ciśnieniu powstał śnieg, zamknięty (najczęściej) w pięknych sześcioramiennych kryształkach.
Każda wymówka w czasie sprzątania jest dobra, zatem szach mat porządkowi, pedanci! Gdyby nie kurz i inne drobinki nie byłoby przepięknych płatków śniegu!
Ostatnio dodane do Rozoom
Przed południem. Ubierzcie się ciepło!
Wychodzimy na dwór (tudzież na pole)! Czy musimy ubierać wszystkie te warstwy? Co dają nam kolejne warstwy w zimie? Czy polar nas faktycznie grzeje? Skąd bierze ciepło?
Polar, tak naprawdę, jest dobrym izolatorem, czyli słabo przewodzi (przekazuje) ciepło. Ma za zadanie zatrzymać nasze ciepło, aby zostało ono przy ciele, a nie wyfrunęło w świat. Natomiast kurtka przeciwwiatrowa ma pilnować, aby zimno nie dostawało się w okolice naszego ciała. Jest niezłomną barierą zapobiegającą przenikaniu chłodu z zewnątrz. Kurtki zimowe najczęściej składają się z obu warstw. Zatem ubierz ciepłą kurtkę i…opcja 1: „ejże, weźże, wychodźże” na pole lub opcja 2: wyjdź na dwór.
W południe. Lepimy bałwana!
Skoro wszystkie leniuchy są już na zewnątrz, a śniegu jest pod dostatkiem, przydałoby się zbudować bałwana. Garnek jako kapelusz… jest, marchewka na nos… jest, kamyki na oczy i guziki… są. Łatwizna! Pozostaje tylko ulepić bałwana, ale zapewne lata doświadczeń nauczyły Was, że to nie jest takie proste. Czasem śnieg nadaje się dobrze do budowania i organizowania bitwy na śnieżki, a czasem zupełnie się nie klei. Nie chodzi tylko o to, jaki śnieg spadł, ale także o to, że leżąc na ziemi, ulega on zmianom. Wtedy głównym czynnikiem wpływającym na śnieg jest temperatura. Gdy się nieco ociepli, śnieg topnieje, czyli staje się coraz bardziej mokry. Nierzadko wtedy tworzy się idealny materiał do budowli śnieżnych czy produkcji śnieżkowej amunicji. Jednakże śnieg nie może być zbyt rozmokły, złożony z dużej ilości H2O w stanie płynnym, więc musicie być czujnymi obserwatorami i eksperymentatorami. Jak wiadomo z wody trudno ulepić jakąkolwiek kulę, nie mówiąc już o takiej, która wytrzyma trudy śnieżnej wymiany ognia.
Jak zatem ulepić idealną kulę na bałwana? Najlepiej ją utoczyć tzn. lepimy śnieżkę i następnie zaczynamy ją toczyć po nieudeptanym polu śnieżnym, pilnując, aby równomiernie nabierała masy. Uwaga, przypominamy! Lepienie bałwana to nie tylko zabawa zarezerwowana dla dorosłych, pozwólcie także na zabawę dzieciakom!
Po południu. Na sanki!
Zapewne przy lepieniu bałwana nieco zmarzliście. Dlatego jeśli nie macie przy sobie jakiegoś rozgrzewającego płynu, proponujmy się nieco poruszać. Nadszedł czas na sanki! Przed nami fizyczne znaki zapytania.
Też lubicie dużą prędkość? No to zastanówmy się, które czynniki zminimalizować, żeby zjeżdżać szybko. Po pierwsze ubij trasę. Możecie to zrobić na różne sposoby, może przyda się jabłuszko? Co da ubicie trasy? Zmniejszy się tarcie, skuteczniej, bo bez oporów puszystego śniegu, ślizgać się będą płozy, jabłuszka, narty czy buty – obojętne na czym chcecie jeździć. Inne czynniki wpływające na prędkość sanek to temperatura śniegu, kształt płóz oraz opory powietrza Twojej sylwetki na sankach. Na wyścigach przyjmijcie pozycję opływową.
Późne popołudnie: Pora na narty!
Jeśli ktoś z Was nie lubi sanek, może przekona Was inny sport związany z zimową aurą – narty!* Jak jeździć na nartach, by móc dojechać do celu, czyli… jak skręcać (byle nie kostkę)? W zależności od umiejętności narciarskich używamy różnych mechanizmów wywołujących skręt. Może to być obciążenie narty, która jest ustawiona pod kątem (tzw. pług) lub skręt stóp, gdy jeździcie z nartami ułożonymi równolegle. W obu tych przypadkach zostaje ślad ślizgowy, czyli „zamiatanie” śniegu za sobą. Natomiast najtrudniejszy i najszybszy skręt, wykorzystywany przez zaawansowanych narciarzy to jazda na bocznych krawędziach, polegająca na tym, że narty tną śnieg zostawiając w nim dwie rysy. Wtedy prędkość jest większa, bo najmniejsza powierzchnia styku między nartami a podłożem, czyli mniejsze tarcie. Pamiętajcie, że gdy skręcacie to w ruchu po łuku działa siła odśrodkowa na narciarza i w związku z tym jego sylwetka powinna równoważyć tę siłę żeby się nie przewrócił. W związku z tym, przyjmujemy układ dośrodkowy, czyli kolana i biodra kierujemy do wewnątrz skrętu (w górę stoku), a tułów na zewnątrz (w dół), aby zrównoważył resztę.
*Teraz (styczeń 2020) najważniejsze jest oczywiście zapobieganie rozprzestrzenianiu się wirusa i stosowanie się do zaleceń dotyczących zamknięcia stoków. Natomiast z pewnością będzie je można wykorzystać później, kiedy miejsca do fantastycznego szusowania zostaną otwarte. A tymczasem można popróbować w parku na górce. Pamiętając oczywiście o dystansie i maseczkach!
Wieczorem. Curling!
Mamy nadzieję, że rozgrzaliście się nieco uprawiając zimowe sporty. Zasługujecie na odpoczynek. Usiądźcie na kanapie, włączcie telewizor i zrelaksujcie się teraz przy oglądaniu… curlingu. Pamiętajcie, że nasz dzień upływa w zimowo-fizycznej aurze, więc żadne “Tańce z gwiazdami” nie wchodzą w grę! Koniec dnia ma być ewidentnie zimowo-fizyczny.
Siedząc wygodnie przed ekranem i oglądając curling, zadajcie sobie pewnie pytanie: o co w tym chodzi? po co te szczotki?
Celem gry w curling jest umieszczenie swoich kamieni bliżej środka (w tzw. domu) i zarazem niedopuszczenie by znalazły się tam kamienie przeciwnika. Można je przesuwać lub omijać. Liczy się precyzja i taktyka. Kamienie, którymi gramy suną po tafli lodu. Nie jest to jednak taka sama tafla, jak ta do uprawiania łyżwiarstwa figurowego. Grający w curling potrzebują chropowatego lodu, dlatego przed rozgrywką dodatkowo spryskują go wodą, aby kropelki zamarzły. Gracz wypuszczający kamień nadaje mu odpowiednią rotację i prędkość, co powoduje, że kamień porusza się po torze zakrzywionym. Ze względu na to, iż pomiędzy zamarzniętymi drobinami, a spodem kamienia występuje tarcie, kropelki ścierają się i zmienia się tor oraz prędkość kamienia. Szczotkując zawodnicy, niwelują chropowatość i podgrzewają nieco lód, co wpływa na tarcie, a zatem na kierunek ruchu i odległość, którą pokona kamień.
Czy teraz już macie mniejsze wątpliwości, że fizyka jest wokół nas, nawet w bałwanie i na sankach? 😊
Autorki tekstu: Magdalena Chrobaczyńska-Dyląg i Patrycja Pakońska
rysunki w tekście: Magdalena Chrobaczyńska-Dyląg
Tekst przygotowany na potrzeby działań edukacyjnych Zespołu Wystaw i Laboratoriów MCN Cogiteon.
