Bilimi Eve Getiren Aktiviteler 5: Şişede Kendi Tornadonuzu Yaratın!

Bilimi Eve Getiren Aktiviteler 5: Şişede Kendi Tornadonuzu Yaratın!
 

Anahtar Kavramlar
• Tornado
• Girdap
• Kasırga

Su dolu bir şişenin boşaltılması ne kadar sürer?

Bir şişe suyu en hızlı şekilde nasıl boşaltabiliriz?

Sadece birkaç saniye içinde bir şişe suyun nasıl boşaldığını öğrendiğinizde havanın ve suyun bilimsel özelliklerinden bazılarını da keşfetmiş olacaksınız.
Evde yapacağınız bu STEM aktivitesinde kapaklı bir boş şişe kullanarak önce bir “tornado kapağı” tasarlayacaksınız. Sonra, tasarlayacağınız bu kapak sayesinde şişenin içindeki suda bir girdap oluşturarak tornado modeli yapacaksınız. Bu model, bir tornado girdabının nasıl oluştuğunu ve hareket ettiğini görmenizi sağlayacak.

Gerekli Malzemeler
 İki tane 1 litrelik boş şişe
 Kapağı delmek için çivi
 Çiviyi ısıtmak için ısıtıcı
 Silikon yapıştırıcı
 Bant

Ne yapıyoruz?
1- İki tane boş plastik şişe ile başlayın. Eğer küçük ellere sahipseniz küçük boyutlu şişeleri tercih etmeniz faydalı olacaktır. İki şişeninde aynı boyutta olduğundan emin olun.

2- Şişelerin kapaklarını şekilde görüldüğü gibi silikon yapıştırıcı yardımıyla yapıştırınız. Daha sonra ısıttığınız çivi yardımıyla kapağın ortasında delik açmanız gerekmektedir. Deliğin boyutu yaklaşık olarak bir kurşun kalem genişliğinden biraz daha geniş olabilir.

3- Bir şişeye 2/3 oranında su doldurun ve hazırladığınız kapağı takın.
4- İkinci şişeyi hazırladığınız kapağın diğer ucuna takın. Su sızdırmaz hale getirmek için şişeleri sıkıca kapattığınızdan emin olun. İki kapak arasında açıklık varsa silikon yapıştırıcı kullanarak destekleyin.

5- Şişeyi hızlı bir şekilde çevirin ve dik olarak durması için bir masaya koyun. Birkaç damla su alttaki şişeye akabilir ancak fazla değil. Şişeyi dairesel hareketle sallamaya başlayın. Bir noktada bir büküm oluşacak ve su alttaki şişeye spiral olarak akmaya başlayacak.
6- Sizce de oluşan bu girdap tıpkı bir tornado gibi görünmüyor mu?
7- Etkileyici bir mini tornado oluşturmak için birkaç deneme yapmanız gerekebilir.
8- Şişeden şişeye suyun ne kadar sürede akacağını hesaplayın.

Bilimsel Sorgulama
1. Şişeleri döndürmeden üst şişedeki su alttaki şişeye ne kadar sürede akar?
2. Şişeleri döndürdükten sonra üst şişedeki suyun alttaki şişeye akması ne kadar zaman alır?
3. Şişenin tamamına su doldursaydınız ne olurdu? Sizce neden şişeye 2/3 oranında su koyulması tavsiye edilmiş olabilir?
4. Suyu bir şişeden diğerine en hızlı nasıl aktarabilirsiniz? Deneyerek karar verin. Mesela sallamayı, döndürmeyi, sıkmayı deneyebilirsiniz. En hızlı yöntem hangisi?
5. Aynı miktar su kullandığınız daha büyük şişe tercih etmiş olsaydınız bu durum suyun diğer şişeye akma süresini nasıl etkilerdi?
6. Suya birkaç damla bulaşık deterjanı eklerseniz bu durum suyun diğer şişeye akma süresini nasıl etkileyecektir?
7. Suya bir miktar bitkisel yağ ilave ederseniz nasıl bir fark olacaktır?

Ekstra Araştıralım
• İsteğe bağlı olarak suyu renklendirebilirsiniz ya da suya bir tutam parlatıcı ekleyebilirsiniz.
• Suya bir damla bulaşık deterjanı ekleyerek deneyin. Bu sefer şişeden şişeye ne kadar sürede su akacağını hesaplayın ve normal su ile elde ettiğiniz verilerinizi karşılaştırın. Elde ettiğiniz sonuçlar bilimsel sorgulama kısmında yer alan 6. soru için yaptığınız tahminlerinizi destekler nitelikte mi?
• Suya renkli lamba yağı ekleyerek de deneyi tekrarlayabilirsiniz.
• Farklı boyutlarda şişeler kullanmayı deneyin. Bunun zamanı nasıl etkileyeceğini belirleyin. Şişeden şişeye ne kadar sürede su akacağını hesaplayın.
• Hava ve su arasındaki farklı belirleyin.

Bunlar sadece birkaç fikir bunlarla sınırlı değilsiniz. Farklı değişkenleri belirleyin ve deneyin. Unutmayın. Her test için bir defada yalnızca bir değişkeni değiştirebilirsiniz. Örneğin, farklı büyüklükteki şişeleri test etmek istiyorsanız diğer tüm faktörlerin aynı kalmasını sağlayın.

Bilimsel Görüş
Küvetten veya lavabodan suyun akışını izlediyseniz eğer daha önce bir girdap gördünüz demektir. Bir girdap, sıvıların ve gazların merkez çizginin etrafında sarmallar halinde hareket etmesine neden olan bir hareket türüdür. Şişeyi dairesel hareketle döndürmek, mini bir kasırga gibi görünen bir su girdabı oluşturur. Bu deneyde delikten su geçtiğinde yerçekiminin etkisiyle dairesel bir hareket oluşmaktadır. Su, merkezkaç kuvveti nedeniyle girdabın çevresinde hızla dönmektedir.

Girdap oluştuğunda alt şişedeki hava daha kolay üst şişeye taşınabilir. Bu durum suyun akışını hızlandırır ve suyun alttaki şişeye kolayca akmasını sağlar. Çünkü suyun akması alt şişeye akması için alt şişedeki havanın yukarı çıkması gerekir.

Deneyi yaparken şişenin ortasına baktığınızda ortadaki “tornadonun gözü” olarak bilinen deliği göreceksiniz.
Şişede girdap oluşturmazsanız eğer içerisindeki suyun aşağıdaki şişeye inmesi daha fazla zaman alır.
Kuzey yarım kürede yer alan ülkelerde spiralin yönü sağa dönerek akarken güney yarım kürede yer alan ülkelerde ise tam tersi yönde sola dönerek akmaktadır. Spiral şeklinde akan su aşağı şişeye inerken de spiral olarak dönmeye devam eder çünkü açısal momentumunu hemen kaybetmez.



Etkinlik Önerisi

9-10 Eylül 2017 tarihlerinde Hacettepe Üniversitesi, Beytepe Kongre Merkezinde 3. sü düzenlenecek olan STEM & Makers Fest/Expo Festivalinde, Hacettepe STEM & Maker Lab. Ekip üyesi Tuğba ECEVİT`in liderliğiyle yapılacak olan STEM & Makers Lab. Uygulamaları Atölyesinde “Şişede Kendi Tornadonuzu Yaratın!” etkinliğinin de yer aldığı çok sayıda etkinliğe yer verilecektir. 7`den 70`e herkes, öğrencilerimiz, ebeveynlerimiz, öğretmenlerimiz ve akademisyenlerimiz davetlidir.
 

Yazar Hakkında:

Dr. Tuğba Ecevit
Yüksek lisans eğitimini Kimya bölümünde, doktora eğitimini Hacettepe Üniversitesi İlköğretim Bölümü Fen Eğitimi alanında tamamladı | Uzmanlık alanı fen eğitimi ve kimyadır | Bilim iletişimi, informal ortamlarda bilim eğitimi, yaşam kimyası ve polimer kimyası araştırma alanları içerisindedir | Ayrıca çocuklar için eğlenerek öğrenebilecekleri evde bilim, mutfakta bilim, eğlenceli kimya deneyleri ve bilim şovları düzenlemektedir.
tubaecevit@hacettepe.edu.tr