تجارب عملية توضح للأطفال مفهومي المقاومة في الهواء والماء

1999 أطفالنا والعلوم في المرحلة الابتدائية

KFAS

المقاومة في الهواء والماء الفيزياء

بعض القوى تقاوم الحركة، وقد يكون إدراك الأطفال لمقاومة الهواء أكبر من إدراكهم لمقاومة الماء، ويحتاج المعلم لزيادة هذا الوعي والإدراك، ومساعدة الأطفال على توضيح هذا المفهوم وتعريفه.

فإذا لوّح الأطفال بمروحة ورقية أو قطعة كرتونية أو رقاقة من الفلين الذي يستخدم في عمل الأسقف في الهواء، فسيشعرون كيف يجب دفع المروحة ضد الهواء، وكيف يقاوم الهواء ذلك الدفع، وعندما يلوح الأطفال بالبطاقات، فسيشعرون بالفرق بين حمل البطاقات على وجهها أو على جانبها بالنسبة لاتجاه الحركة، وما أن يتعرفوا على الفرق فقد يصبحون قادرين على اقتراح السبب..

وقد يختبرون أحجاما مختلفة من البطاقات لإدراك أن المساحة الأصغر تتحرك خلال الهواء بسهولة أكبر، ويجب أن يحمل الأطفال البطاقات في هذا النشاط بالطريقة ذاتها، ويلوحوا بكل بطاقة بنفس العدد من المرات.

ويمكن إجراء تجربة بسيطة لمعرفة العلاقة بين شد الجاذبية الأراضية ومقاومة الهواء.. في هذه الحالة يحتاج كل طفل لبطاقتين بحجم البطاقات البريدية، ويقف الطفل على كرسي حاملا البطاقات مسطحة، ثم يسقطها تلقائيا، فتتطايح البطاقتان ملامستان الأرض بنفس الوقت، ثم تُحمّل البطاقات بنفس العدد من مشابك الورق، ولكن بطرق مختلفة، فيمكن تحميل إحدى البطاقات بثمانية مشابك مرتبة بالتساوي حول الحواف، في حين تُحمل البطاقة الأخرى بالثماني مشابك على حافة واحدة، وعندما تسقط البطاقتان ثانية يلاحظ الأطفال كيف تتحرك البطاقتان خلال الهواء، وأيهما تصل إلى الأرض أولا.

 

ويمكن التوسع في هذه الخبرة بصنع البراشوتات، ويجب أن يقرر الأطفال كيف يمكن تقويم نجاح كل براشوت.

فقد يقررون أن يكون التقويم على أساس توقيت هبوط البراشوت من ارتفاع معين، أو اختبار مدى سهولة الهبوط عن طريق قياس عمق الحفرة المطبوعة على سطح الرمل وقت الارتطام، وقد يختبرون مواداً أو أحجاماً مختلفة لقبة البراشوت، وخلال ذلك يجب أن تكون الحمولة متشابهة لضمان ضبط التجربة، كأن تكون بكرات من القطن على سبيل المثال.. وقبل الاختبارات يجب أن يتنبأ الأطفال بما سوف يحدث، وهذا سيساعدهم على ربط تجاربهم السابقة مع المواقف الجديدة.

والبراشوتات الحقيقية لها ثقب صغير في أعلى قبة البراشوت، ويستطيع الأطفال استنتاج أهمية ذلك عن طريق تجربة بعض البراشوتات مع الثقب فيها، وبعضها الآخر بلا ثقوب، ويلاحظون كيفية تمايلها خلال الهواء.

ويستطيع الأطفال جمع صور لأشياء تزيد من تأثير مقاومة الهواء أو تقللها، فإذا كان الجسم انسيابيا فإنه سينطلق في الهواء بصورة أفضل.. وعرض صور للسيارات السريعة سيوضح كيف أنها صممت لتقليل تأثير مقاومة الهواء.

والإنسان ليس الكائن الحي الوحيد الذي يستخدم تأثير مقاومة الهواء، فالطيور سريعة الطيران انسيابية الشكل، وذلك حتى تخترق الهواء بسهولة، وخفاش الفاكهة له غشاء جلدي كبير بين أطرافه الأمامية وجسمه، مما يمكنه من الانزلاق خلال الهواء، وبعض البذور مثل بذور الهندباء البرية لها شعر يعمل مثل البراشوت للمساعدة على الانتشار.

 

وبالرغم من أن الأطفال قد لا تكون عندهم تلك الخبرة الشخصية الكبيرة عن الحركة في الماء، إلا أن من السهل توضيح تأثير مقاومة الماء، فالعديد من المدارس تملك أوعية كبيرة لقياس السعة. 

فإذا أُسقطت كرة الصلصال في احدى تلك الأوعية المليئة بالماء، وأخرى أُسقطت من نفس الارتفاع في الهواء، فسيستطيع الأطفال ملاحظة تأثير الماء على معدل السقوط، ثم يستطيعون بعد ذلك توقيت معدل سقوط قطع مختلفة الشكل من الصلصال في الماء، ومحاولة تفسير سبب اختلاف معدل السقوط، فالشكل الأكثر انسيابية سيسقط أسرع.

ويجب أخذ مقاومة الماء بالحسبان عند تصميم القوارب، فيستطيع الأطفال صنع مجموعة من القوارب مختلفة الشكل، ثم توقيت أيهم يتحرك في الماء بصورة أفضل، ويمكن استخدام قطع من الميزاب (gutter) [ماسورة بالوعة]، كما هو موضح في شكل (10-9) لاختبار القوارب.

فيقطع الأطفال أشكالاً مختلفة من خشب البلزا، ويتنبؤون بأدائها المحتمل، ثم توقت التجارب لإيجاد مدى سرعة انتقالها في الميزاب بوساطة الثقل المعلق بأسفل الميزاب..

ويمكن إعادة إجراء التجارب للتأكد من صحة النتائج. ويجب أن يختبر الأطفال تشكيلة متنوعة من الخشب، من حيث أطوالها وسمكها وعرضها وخشونتها لإيجاد العوامل التي تخلق أسرع القوارب أو أبطئها.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]