המדען הצעיר: מי צף ומי שוקע?

לא צריך הפקה ענקית כדי להפוך את המטבח למעבדה קטנה. תלו שלט: "המטבח של ד"ר עידו", פנו משטח עבודה קטן ותראו איך הילדים מרותקים לפעילות. בדרך הם גם ילמדו מהו משקל סגולי

במעבדתו של ד"ר תומר שגן המדען, מכינים אופל וגיא קישוט למסיבה: כוס שכבות נוזלים בשלל צבעים. אבל איזה נוזל למטה ואיזה מהם למעלה? ואיך לארגן את שאר הנוזלים שביניהם? בואו לגלות את סוד שכבות הנוזלים הצבעוניים. 

 

 

עוד ניסויים במדען הצעיר:

• משחקים עם האובלק - נוזל או מוצק?
• כדורי קרח צבעוניים
• בקבוק סערה בים
• רחפות בלונים
• כך הופכים את צבע הפרחים
• קסמן של בועות הסבון

 

ציוד וחומרים:

• כוס שקופה.
• סרגל.
• סירופ מייפל או סירופ שוקולד.
• תרכיז צהוב (לימון או אשכוליות).
• מים עם מעט צבע מאכל אדום או מים עם מעט תרכיז אדום.
• שמן סויה או חמניות.
• שמן זית.
• ספירט (כ-70% אלכוהול במים) עם מעט צבע מאכל כחול.
• חלב.
• כף.
• ניילון נצמד.

 

אופן ההכנה:

1. מודדים את גובה הכוס ומחלקים ל-7 כדי לדעת מה הגובה שנמלא בה מכל נוזל.

 

2. יוצקים לכוס, לפי הסדר, את הנוזלים הבאים. חשוב לצקת באיטיות, כדי למנוע ערבול הנוזלים שבכוס.

• סירופ מייפל או סירופ שוקולד.
• תרכיז צהוב (לימון או אשכוליות).
• מים עם מעט צבע מאכל אדום או מים עם מעט תרכיז אדום.
• שמן סויה או חמניות.
• שמן זית.
• ספירט (כ-70% אלכוהול במים) עם מעט צבע מאכל כחול.

ניתן להוסיף חלב כף חלב על הספירט.

 

3. מכסים בניילון נצמד ומניחים לקישוט.

 

והמשחק מתחיל:

• כשמוסיפים את הנוזלים הנ"ל לפי הסדר ובאיטיות הם מסתדרים בשכבות ולא מתבוללים האחד באחר. ברגע שמוסיפים את החלב - חלק ממנו מתקשה בספירט ו"נתקע" למעלה והשאר שוקע עד לגבול שבין השמן והמים. הקישוט הססגוני הזה מחזיק מעמד זמן לא מבוטל אם לא מערבבים את שכבות הנוזלים שבכוס.

 

• ניתן להוסיף נוזלים אחרים (כגון תמיסת מלח, קטשופ ורוטב סויה) או אפילו מוצקים (כגון צימוקים, דובדבנים, פקק שעם, חרוזי פלסטיק וחרוזי זכוכית). שאלו את הילדים מה יקרה והמתינו להשערותיהם לפני הבדיקה. ניתן לתעד ההשערות ו/או התוצאות בציור צבעוני או לצלם את הכוס הצבעונית.

 

אז מה בעצם קורה פה?

מה גורם לחומר לצוף על חומר אחר? האם זהו הגוון או עוצמת הצבע, סמיכות החומר, כמות החומר ביחס לחומר האחר? מי החומר אותו יוצקים ראשון לכוס?

 

אז ככה: אף אחד מהגורמים הללו לא משפיע בכלל על סדר הציפה של הנוזלים. כל אלו ועוד רבים אחרים שייכים לתפיסות שגויות שנאספות עם השנים במוחות הילדים וחלקן נשארות עימנו לכל החיים.

 

מי שרואה שהים כהה בעומק או שבכוס השתייה החמה של ההורים הצבע בתחתית כהה מזה שלמעלה, עלול לחשוב שהכהה שוקע בבהיר. מי שרואה חומר צמיג כמו תרכיז שוקע בכוס המים שהוא שותה, עלול לחשוב שכך לגבי כל החומרים הסמיכים. מי שרואה מעט שמן צף על המים בסיר המרק, עלול לחשוב שזה בגלל שיש הרבה מים ורק מעט שמן.

 

כל ההתנסויות האלו עלולות להטמיע תפיסות שגויות בראשו של ילדכם. ברגע שתפיסה שגויה התנחלה לה בראשו של ילד, די קשה להוציאה והדבר דורש לפעמים הרבה מעבר להוכחה פשוטה שהתפיסה היא שגויה. מעורב בדבר גם רגש – ולא רק. לעומת זאת, קל בהרבה פשוט למנוע ממנו תפיסות שגויות שכאלו מלכתחילה על ידי הסבר והדגמה של מקרים בהם הוא לא נפגש בדרך כלל בחיי היום-יום שלו.

 

למשל: ששמן זית צף על שמן סויה, למרות שהוא כהה ממנו; ששמן צף על מים, למרות שהוא סמיך מהם; שגם כשמטפטפים מעט מים לכוס שמן הם שוקעים מטה.

 

בואו נחזור לניסוי: הגורם היחיד שקובע מה צף על מה הוא המשקל הסגולי! מהו משקל סגולי? כמובן שנחסוך הסבר קליל זה מילדינו הרכים והוא נועד לכם ההורים בלבד. אם נשקול קוביית מים בנפח של 1 סמ"ק נגלה שבתנאים סטנדרטיים היא תשקול 1 גרם. לעומת זאת, אם נשקול קוביית ברזל שנפחה זהה (1 סמ"ק), נגלה שהיא שוקלת מעט יותר מ-7 גרמים. כך ניתן לשקול כל חומר ולגלות את משקלו הסגולי. כל חומר יצוף על חומרים שמשקלם הסגולי גבוה משלו – ולהיפך.

 

ניתן לחלק את הנוזלים שבכוס לשתי קבוצות: חומרים המתבוללים במים וחומרים שומניים. אם ננער את כוס השכבות שהכנו ונמתין מעט נגלה שתי פאזות: פאזה מימית שתכלול את המים והנוזלים הבלילים במים ופאזה שומנית שתכלול את כל השאר. החלבונים שבחלב עוברים "דנטורציה" בספירט ומתקבל גוש "גבינה" ושאר החלב ש"הצליח" לעבור את הספירט "ללא פגע" שוקע עד למקום המתאים לו – בין המים לשמן – היות ומכיל המון מים ומעט שמן.

 

ולקינוח: פתחו והמציאו עם ילדכם משקה צבעוני וטעים, מקושט בחתיכות פרי המרחפות בשכבות הטעימות - שיוגש בארוחה המשפחתית הבאה לכל הסובבים את השולחן!

 

עוד כמה דברים:

• כדי להעלות את רמת הקושי לגדולים שבילדיכם מומלץ לעודדם לבחון בעצמם בכל פעם שני נוזלים בנפרד כדי לגלות מי צף על מי וכך להגיע לסדר הצפיפויות הנכון.

 

• חשוב להסביר לילדים אודות נוזלים מסוכנים בסביבה הביתית, כדי שלא יתפתו לחזור על הניסוי בווריאציות מסוכנות. כדאי להפוך את המטבח למשך ביצוע הניסוי ל"מעבדה ביתית" ולהתייחס אליו כאל אזור בו חלים כללי זהירות מתאימים. ניתן לתלות בכניסה למטבח שלט: "זהירות – מעבדה למדעי הטבע בהנהלת ד"ר עידו (שם הילד)". כמובן שההורים הם עוזרי המחקר – דבר שיירשם בתווית שתחובר לחולצתם. להורים הכיפיים שביניכם - מומלץ לפנות לטובת העניין מגירה לצורכי מחקר, בה ישתמש הילד במעבדה הביתית שלו.

 

• מומלץ להשתמש בניסוי בכוס גבוהה וצרה כדי ללמד הילד לא לבזבז חומרים אלא להשתמש בכמות הנחוצה לניסוי בלבד.

 

ד"ר תומר שגן - ד"ר שגן-דע (PhD בהנדסה גנטית וביוכימיה ופוסט-דוקטורט באפידמיולוגיה), מכשיר אנשי חינוך וילדים בתחום המדעים החווייתיים במכללות, מרכזי מחוננים, מרכזי מורים, מרכזי מדעים, האוניברסיטה פתוחה, מתנ"סים, בתי ספר וגני ילדים.