Non è mai troppo presto per avvicinare dei bambini alla scienza. O, meglio: per dimostrare loro che il mondo non è sempre come appare a prima vista. Anche perché i bimbi, affascinati dalla magia e dagli effetti speciali, sembrano non vedere l’ora di smentire continuamente quanto hanno appena appreso. Non sono come noi adulti, rigidi e inamovibili nelle nostre convinzioni: sono aperti al cambiamento perché il loro mondo cognitivo non è ancora cristallizzato.

Per questo motivo, illustrare allora alcuni esperimenti che vanno contro il senso comune può avere un effetto straordinario. E, anche se spiegare i fenomeni fisici o chimici che stanno dietro agli esperimenti non è sempre facile, il fascino dei vostri prodigi scientifici vi renderà all’improvviso simile a un Houdini moderno.

Se volete incuriosire i vostri ragazzi e allo stesso tempo far loro capire che lo studio della scienza non è noioso, eccovi allora cinque esperimenti molto semplici che potrete realizzare in casa, senza particolari strumenti. Ma che lasceranno un segno sul vostro piccolo pubblico.

 

1. La carta sul bicchiere d’acqua

A proposito di magia, il primo esperimento della nostra lista lo trovate più facilmente nell’armamentario dei maghi di provincia che non nei libri di scienze.

Ed in effetti qualcosa di magico e stupefacente, in questa piccola esperienza, c’è davvero. Qui di seguito trovate un video che ne illustra bene i principi fisici, ma spieghiamone anche a parole il funzionamento.

Bicchieri d'acqua e pressione atmosferica

Si prende una bottiglia d’acqua o anche, più semplicemente, un bicchiere (meglio se di vetro). Vi si mette dentro dell’acqua, riempiendo più o meno per tre quarti il contenitore, dopodiché ci si appoggia sopra una carta o un altro pezzo di cartone (l’importante è che sia impermeabile), premendolo bene in modo che non passi aria.

A questo punto si gira rapidamente il contenitore tenendoci sempre la carta appoggiata. Quando toglierete la mano dalla carta vi accorgerete che la carta stessa rimane sospesa e attaccata al bicchiere, nonostante la forza di gravità.

Lasciare i bambini a bocca aperta con la pressione

I bambini vi guarderanno stupefatti. Tutti loro – come d’altronde anche noi – si aspettano in genere che rovesciando il bicchiere la carta e l’acqua cadano, come succede quando travasiamo i liquidi da un contenitore all’altro.

Ma come mai avviene il contrario? Non si tratta, ovviamente, di magia, ma di pura e semplice fisica. L’esperimento infatti vi può aiutare a spiegare il ruolo della pressione atmosferica.

Quando il bicchiere è capovolto, sulla carta agisce la normale pressione atmosferica, che va in questo caso dal basso verso l’alto (perché l’aria sta solo al di sotto della carta, visto che sopra c’è l’acqua). Dall’altro lato, c’è appunto il peso dell’acqua, sulla quale tra l’altro l’aria rimanente dentro al bicchiere esercita un’altra pressione.

Ora, visto che la forza derivante dalla pressione atmosferica sulla carta – dal basso verso l’alto – non è inferiore alla somma della forza peso dell’acqua e della pressione dell’aria all’interno del bicchiere, la carta rimane incollata.

In un processo che è simile a quello delle ventose. Fino a quando, almeno, non facciamo passare una bava d’aria tra la carta stessa e l’acqua.

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2. Pagine del libro intrecciate

Il secondo dei nostri esperimenti tira in ballo invece l’attrito, un altro elemento che spesso nella vita di tutti i giorni non consideriamo o diamo per scontato.

Anche in questo caso abbiamo trovato una dimostrazione video – che potete vedere in fondo a questa spiegazione – realizzata da alcuni simpatici studenti di ingegneria, che poi si prodigano in calcoli e spiegazioni. Noi cerchiamo comunque di farvi capire il procedimento anche a parole.

Esperimento: la forza d'attrito

Innanzitutto vi servono due libri piuttosto corposi, come ad esempio due libri di testo delle superiori o, meglio ancora, due elenchi telefonici. Dovrete in un primo momento appoggiarli uno sopra all’altro, e chiedere a uno dei bambini presenti di dividerli: impresa banale e semplicissima.

A questo punto, però, spiegherete che avete un metodo per rendere quella stessa operazione impossibile.

Come provocare l’attrito

Detto questo, inizierete ad “intrecciare” le pagine dei due libri. In buona sostanza, dovrete mettere i volumi uno di fianco all’altro, e sovrapporre una pagina di un libro a una di un altro, per poi aggiungere un’altra pagina del primo libro e poi ancora un’altra del secondo e così via.

In pratica i due libri finiranno per avere le pagine sovrapposte l’uno all’altro, una alla volta.


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A questo punto dovrete chiedere di nuovo al bambino dell’inizio di dividere i due volumi. Gli risulterà impossibile. Chiederete anche ad altri di provarci, con tutte le loro forze, ma nulla cambierà.

L’attrito che ogni pagina esercita sull’altra, infatti, in questo caso si somma, rendendo praticamente impossibile a forza umana lo scivolamento di un libro sull’altro.

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3. Tappo della Bic dentro alla bottiglietta

Si chiama ludione o, più comunemente, diavoletto di Cartesio. Si tratta di un piccolo strumento (nella forma simile, appunto, a un diavoletto) che viene usato per misurare la pressione dei liquidi e che la tradizione vuole sia stato inventato proprio da Cartesio, il celebre filosofo e matematico.

Anche se in realtà gli studi hanno dimostrato che a crearlo, nel 1648, fu l’italiano Raffaello Magiotti.

Diavoletto di Cartesio

Di “diavoletti” in vetro se ne trovano in commercio, ma per stupire i bambini basta anche un normale tappo di penna Bic. A cui magari sarà opportuno aggiungere un piccolo peso (basta anche una graffetta) per fare in modo che nell’acqua stia in posizione verticale e non orizzontale.

Il procedimento è il seguente: si prende una bottiglietta di plastica e la si riempie quasi del tutto di acqua. Al suo interno si pone poi il tappo della penna, in posizione verticale, in modo che all’interno del tappo vi sia dell’acqua ma rimanga anche dell’aria.

Il diavoletto di Cartesio

Una volta chiusa la bottiglietta, si mostrerà ai ragazzi che una leggera pressione sulle pareti della stessa fa scendere il diavoletto, mentre il rilascio delle pareti lo fa tornare al punto di partenza.

La spiegazione fisica è che schiacciando la bottiglietta si aumenta la pressione del liquido, che quindi entra maggiormente nel tappo della penna comprimendo l’aria che vi era sulla punta. In questo modo il peso del tappo e dell’aria al suo interno rimane invariato, ma ne diminuisce il volume e quindi anche la spinta verso l’alto, e per questo il tappo affonda.

 

4. Ghiaccio da pescare

Usiamo ancora l’acqua per gli ultimi due esperimenti della nostra lista. Nel primo, anzi, oltre all’acqua abbiamo bisogno anche di alcuni cubetti di ghiaccio – che sarà bene preparare per tempo – e uno spago. Prendete un bicchiere e riempitelo di acqua molto fredda.

Inseriteci poi dentro tre o quattro cubetti di ghiaccio. A questo punto, prendete uno spago e immergetelo nel bicchiere, facendo vedere ai bimbi che lo spago tocca i cubetti ma non vi rimane attaccato.

Children Learning Online: Ice fishing experiment

Prendete quindi del normale sale da cucina e spargetelo sopra al cubetto o ai cubetti più superficiali. Appoggiateci quindi sopra lo spago e attendete qualche minuto. Vedrete che quando proverete a tirare di nuovo fuori lo spago, questa volta il filo trascinerà con sé anche i cubetti a cui era appoggiato, come se li avesse pescati.

Anche in questo caso c’è una semplice spiegazione fisica. Il sale, infatti, abbassa la temperatura di congelamento del ghiaccio e quindi quando lo si sparge sopra ai cubetti tende a scioglierli, almeno in superficie. Quando poi questi ricongelano, “catturano” lo spago all’interno del cubetto stesso, che quindi vi rimane attaccato.

 

5. La barca a sapone

Per l’ultimo esperimento abbiamo bisogno di una vasca d’acqua relativamente ampia, dove possa essere organizzata una specie di “corsa”, se così vogliamo chiamarla. L’elemento chiave dell’esperimento è il sapone, per via delle sue proprietà tensioattive.

Come già sapeva Plinio il Vecchio, il prodotto che noi usiamo per lavarci le mani ha infatti la capacità di abbassare la tensione superficiale dei liquidi, agevolando la miscibilità di sostanze tra loro diverse.

Science for kids – Soap boat water experiment – ExpeRimental #14

Per quello che riguarda il nostro esperimento, questa proprietà può essere molto utile per generare del movimento apparentemente dal nulla. Nella versione più semplice dell’esperienza, basta creare una barchetta di carta (impermeabile) e porla sull’acqua.


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Dopo essersi messi un po’ di sapone liquido sul dito, lo si immergerà nell’acqua subito prima della barchetta, e immediatamente la si vedrà partire per allontanarsi dal dito.

Un surfactante all’opera

Ancora più efficace – almeno dal punto di vista scenico – è però la seconda versione dell’esperimento. Si costruisce una sagoma di barca con un pezzo di cartoncino leggero e poi con un cotton fioc o con un pennellino se ne bagna di sapone l’estremità posteriore, in modo che tocchi l’acqua. La barchetta partirà a tutta velocità.

 

Segnala altri semplici ma interessanti esperimenti per bambini nei commenti.