طفو وترسيب السوائل المختلفة
31/01/2000
تاريخ
تهتم الوحدة السابعة من المنهج -الذي يدور حول السوائل - بالأدوات التي ترسب أو تطفو في سوائل أخرى غير الماء. لقد سبق لنا إجراء التجارب مع التلاميذ لكن الاستنتاجات كانت مبهمة (يكون تنقل الأدوات أبطأ بصورة مخففة بسبب قوام هذين السائلين، وعلى العكس ليس هناك فرق بين قدرة الأدوات المنغمسة في السوائل المختلفة). صحيح أن هدف الوحدة يتمثل في ملاحظة حركة الأدوات في مختلف السوائل وقوام هذه السوائل من أجل استنتاج أن خواص السائل هي التي تحدد حركة الأدوات المغموسة فيه. غير أنه لا تظهر فكرة الكثافة بشكل واضح في هذه الوحدة بينما لاحظ الأطفال أنه يمكن تركيب الزيت والماء، إذا فكثافتهم مختلفة. هل يجب أن نثبت للأطفال أن الأداة الطافية على سطح الماء يمكن أن ترسب في الزيت، وهل هذا صحيح؟ (لم نقم بالتجارب الكافية في هذا المجال).
04/02/2000
تاريخ
الطفو فوق سوائل مختلفة، لقد قمت بتقسيم السؤال إلى جزئين وأفكر قليلا في حل هذا الموضوع في الفصل المدرسي. 1- هل الأداة التي تطفو فوق سطح الماء تترسب في الزيت؟ يمكن تركيب السائلين غير القابلين للامتزاج في بعضهم البعض. والسائل الأكثر كثافة هو الذي يرسب في القاع. فلنأخذ على سبيل المثال 3 سوائل، الماء والزيت والكحول، يمكننا القول بأن الزيت يطفو على سطح الماء أو أن الكحول يطفو على سطح الزيت. ويتشابه قانون حركة السوائل مع قانون حركة الأدوات الصلبة المصمتة في الماء. من بين هذه الأدوات، تلك المكونة من مادة كثافتها أعلى من 1، وهي تترسب في السوائل (مثل الزجاج والحديد)، أما المواد الأخرى فتطفو مثل الثلج، الخشب (وهذا أمر عادى)، الشمع والأدوات التي ترسب في الماء (d > 1) ترسب بالتأكيد في كافة السوائل التي تكون كثافتها أقل من 1 (الزيت والكحول في المثال الموضح). وعلى العكس من ذلك، الأداة التي تطفو على سطح الماء (d < 1) تطفو أيضا على سطح الزيت (وتلك الكثافة تعتمد على طبيعة الزيت: زيت عباد الشمس أو اللفت أو الزيتون وتعتمد خصوصاً على درجة الحرارة).
أما إذا كانت كثافة المادة أعلى من كثافة الزيت فسوف ترسب. لنأخذ مكعباً من الثلج، فهو يطفو على الماء، وكذلك على الزيت (إذا فكثافته أقل من كثافة الزيت، أو على الأقل نوعية الزيت الذي استخدمه)، لكنه يرسب في الكحول في 90 °م. وإذا ما وضعناه في أنبوب به خليط من ااسوائل الثلاث، نرى أنه يعبر مستوى الكحول ويتوقف عند الزيت. إذا نلاحظ قطرات الماء السائلة التي تنفصل عن مكعب الثلج، بما أنها أكثر كثافة من الزيت لتنضم للماء في المستوى الأسفل. (ويظهر ذلك بمنظر جميل...). كذلك الحال بالنسبة للأداة المصنوعة من الخشب (على سبيل المثال من البلوط). لكي تطفو أداة ما على سطح الماء وترسب في الزيت، يجب أن تكون كثافتها متوسطة فيما بين 1 وكثافة الزيت، وليس من السهل الحصول على مثل تلك الأداة، فمن الأفضل تصنيعها! لذلك يمكننا على سبيل المثال أن نأخذ زجاجة من الأنواع التي تحتوي على عينات من العطور ونضيف لها الماء حتى تصبح في حدود الطفو على السطح. (إذا تكون كثافتها قريبة من 1 أو تفوق كثافة الزيت). وتلك الأداة تطفو على سطح الماء، ولكن ترسب في قاع الزيت، وبالأحرى على سطح الكحول. 2- هل يجب إثبات ذلك للتلاميذ؟ طبعا لا يمكن فهم تعريف الكثافة بصورة كاملة بالنسبة لتلاميذ المرحلة الابتدائية. لكن يمكننا – على الرغم من ذلك – مساعدة التلاميذ على اكتشاف قوانين حركة الأدوات في مختلف السوائل. (لم أقم باختبار ذلك في الفصل المدرسي لكن طريقة التفكير التي ألهمني بها السؤال والموضوع ولدت لدى الرغبة في المجادلة). ويمكننا تكوين عمود من السوائل المرجعية (بافتراض عدة سوائل، على سبيل المثال الكحول والزيت والماء) بتحضير 3 أوعية كل منها يحتوي على ثلاثة أنواع من السوائل التي نتحدث عنها، (مكعب الثلج وكرة من الخشب وكرة من الزجاج وكرة من الصلب والزجاجة الصغيرة المذكورة آنفا) في الإناء الذي يحتوي على الماء، ويمكن للتلاميذ اختبار حركة الأدوات ثم التنبؤ بحركتها في الزيت والكحول ثم القيام بالتجربة. إذا يمكننا مراجعة تنبؤاتهم بوضع الأدوات في العمود الذي يحتوي على ثلاثة سوائل معا. ومن ثم نستنتج أنه إذا تم تركيب السوائل بهذه الطريقة، الأداة التي ترسب في الماء يجب أن ترسب أيضا في السوائل التي فوقها، أما الأداة التي تطفو فوق سطح الماء يمكن أن ترسب في الزيت. والأداة التي ترسب في الزيت لابد أن ترسب في الكحول أيضا. التفكير في الموضوع، (بطريقة أعمق من السؤال المطروح) بفضل سؤالكم نظرت من قريب إلى منهج التبصر حول السوائل لاسيما تلك الخاصة بالطفو. فبخصوص الطفو فوق سطح الماء، نأسف لأننا تناولنا الموضوع بطريقة سطحية ولم ندع التلاميذ إلى البحث عن تفسير للموضوع. بالتأكيد لم يتم إدراك مفهوم الكثافة تماما لكن من السهل التوصل إلى تفسير بالصورة التالية: " هناك مواد تطفو (الخشب والشمع والبوليسترين والفلين) وهناك مواد ترسب (الحديد والزجاج والألمونيوم). فالأداة المصنوعة من مادة طافية دائما ما تطفو. أما الأداة التي ترسب إذا كانت مصمتة فهي تطفو إذا كانت فارغة من الداخل أي تطفو أو ترسب على حسب لحجم الفراغ بداخلها".