Το καρουζέλ της θερμότητας

Κατασκευή ενός καρουζέλ θερμότητας που "δουλεύει" με 4 κεράκια ρεσώ

Heat_carousel_c.jpg

Υλικά που χρειαζόμαστε

  • ένα μικρό ή μεσαίο ταψί αλουμινίου (στις φωτογραφίες έχουμε χρησιμοποιήσει ταψί με διάμετρο 14 εκ.), από το οποίο κόβουμε κυκλικά και αφαιρούμε τον πάτο του
  • ένα πλαστικό καλαμάκι καλής ποιότητας
  • ένα ξυλάκι από σουβλάκι, κατά προτίμηση μακρύ, στα 30 εκ. περίπου
  • ένα καπάκι από πλαστικό μπουκάλι νερού
  • ένα σβόλο πλαστελίνης για τη στήριξη του καρουζέλ στο τραπέζι, ή εναλλακτικά ένα μικρό πλαστικό ποτηράκι με άμμο, ρύζι ή φακές, που μέσα καρφώνουμε το ξυλάκι στήριξης
  • ψαλίδι
  • χάρακα, κατά προτίμηση μικρό και λεπτό, για να μας βοηθήσει στο τσάκισμα των τομέων του αλουμινένιου κύκλου από τον πάτο του ταψιού
  • μαρκαδόρο
  • 4 κεράκια ρεσώ
  • αναπτήρα
  • μικρό πιστόλι θερμοσιλικόνης (και μασούρι θερμοσιλικόνης), το οποίο χρησιμοποιούμε με μεγάλη προσοχή ή/και με τη βοήθεια του δασκάλου ή της δασκαλας

Τι θα κάνουμε
Παίρνουμε ένα αλουμινένιο ταψί μικρού ή μεσαίου μεγέθους και κόβουμε περιμετρικά τον πάτο του με ένα ψαλίδι, ώστε να πάρουμε ένα κυκλικό δίσκο. Καλύτερα να γυρίσουμε ανάποδα το ταψί και να κόβουμε με το ψαλίδι από την έξω μεριά έτσι, ώστε να έχουμε μια καλύτερη εικόνα της περιφέρειας του κυκλικού δίσκου (βλ. παρακάτω φωτογραφίες). Αν έπειτα από το κόψιμο η περιφέρεια του αλουμινένιου δίσκου είναι τραχιά από το ψαλίδισμα, μπορούμε να την ισιώσουμε τρίβοντας με το νύχι του αντίχειρά μας πάνω στον κύκλο. Παρατηρούμε ότι ο κυκλικός δίσκος που έχουμε μπροστά μας είναι ήδη χωρισμένος σε 8 κυκλικούς τομείς, δηλαδή σαν να έχουμε μια μικρή πίτσα με οκτώ κομμάτια (8 κυκλικούς τομείς). Από τη μία μεριά του ταψιού, που ήταν το εσωτερικό του οι γραμμές των κυκλικών τομέων είναι βαθουλώματα και από την άλλη εξογκώματα. Ίσως είναι καλύτερα να κόψουμε από τη μεριά των βαθουλωμάτων, δηλαδή από το αρχικό εσωτερικό μέρος του ταψιού.
Παίρνουμε ένα καπάκι από πλαστικό μπουκάλι νερού και το τοποθετούμε με το μάτι στο κέντρο του κύκλου που σχηματίζουν οι γραμμές των τομέων του και μοιάζει με ένας εσωτερικός κύκλος. Εκεί, με ένα μαρκαδόρο, ζωγραφίζουμε ένα κύκλο με οδηγό το πλαστικό καπάκι. Απομακρύνουμε το καπάκι και βλέπουμε τον κύκλο. Στη συνέχεια αρχίζουμε να κόβουμε με το ψαλίδι του τομείς του αλουμινένιου δίσκου μέχρι εκεί που συναντούν την περιφέρεια του μικρού κύκλου από το καπάκι που σχεδιάσαμε προηγουμένως (βλ. σχετικές φωτογραφίες παρακάτω).
Στη συνέχεια, θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε το λεπτό χάρακα που έχουμε για να τσακίσουμε τα πτερύγια του καρουζέλ σε καθένα από τους οκτώ (8) τομείς του κυκλικού δίσκου που κόψαμε. Β΄Τοποθετούμε τον χάρακα από τη μία μεριά πάνω στο σημείο που τελειώνει το κόψιμο του κάθε τομέα και συναντά την περιφέρεια του μικρού κύκλου και το άλλο μέρος του χάρακα, κάπως διαγώνια στο απέναντι σημείο που τελειώνει ο κυκλικός τομέας και εφάπτεται με την αρχή του επόμενου (βλ. σχετικές φωτογραφίες). Ανασηκώνουμε το αλουμινόχαρτο του δίσκου και τσακίζουμε ελαφρά πάνω στο χάρακα. Η γωνία που θα θέλαμε να σχηματίσουμε για κάθε πτερύγιο δεν θα πρέπει να ξεπερνά τις 30 μοίρες σε σχέση με το επίπεδο του αλουμινένιου κυκλικού δίσκου. Αν τσακίσουμε λίγο παραπάνω, μπορούμε να γυρίσουμε ανάποδα το δίσκο μας και να πιέσουμε λίγο στο κέντρο και στην περιφέρεια, ώστε τα πτερύγιά μας να πάρουν την επιθυμητή κλίση. Τσακίζουμε και τους οκτώ τομείς για να έχουμε οκτώ πτερύγια συνολικά, τσακισμένα προς την ίδια κατεύθυνση.
Έπειτα, αναποδογυρίζουμε το δίσκο μας και ενδεχομένως πιέζουμε λίγο για να φέρουμε τα πτερύγια στην επιθυμητή θέση. Υπολογίζουμε, με το μάτι, περίπου το κέντρο του δίσκου και το σημειώνουμε με το μαρκαδόρο με μια παχιά τελεία. Φυσικά μπορούμε να βρούμε ακριβώς το κέντρο και από τις 2 μεριές του κυκλικού δίσκου από την αρχή και να το έχουμε σημαδέψει κατάλληλα. Εκεί, στο κέντρο, λοιπόν, θα πρέπει να κολλήσουμε με θερμοσιλικόνη ένα καλαμάκι πλαστικό περίπου 10 εκ. Το καλαμάκι το κολλάμε εξωτερικά, διότι δεν θέλουμε να έχουμε από μέσα σιλικόνη που να μας δημιουργήσει περισσότερες τριβές κατά την περιστροφή του καρουζέλ πάνω στο ξυλάκι. Κολλάμε πρώτα από τη μία μεριά στα δεξιά, το κρατάμε λίγο για να κρυώσει η θερμοσιλικόνη και έπειτα το κολλάμε και από την άλλη στα αριστερά του (βλ. σχετικές φωτογραφίες)
Το καρουζέλ είναι τώρα έτοιμο να το τοποθετήσουμε στο ξυλάκι από σουβλάκι. Προτιμάμε ένα μακρύ ξυλάκι, γύρω στα 30 εκ., το οποίο στηρίζουμε μέσα σε ένα σβόλο πλαστελίνης που προσαρμόζουμε πάνω στο τραπέζι ή σε ένα κυπελλάκι με άμμο, ρύζι, φακές κλπ. Προφανώς μπορείτε να σκεφτείτε και δικούς σας τρόπους στήριξης. Περνάμε το κολλημένο πλαστικό καλαμάκι με το καρουζέλ μέσα στο ξυλάκι και το αφήνουμε να ισορροπήσει. Ενδεχομένως να χρειάζεται κάποια μικρή ρύθμιση ή/και προσαρμογή σε αυτή τη φάση.
Στη συνέχεια, τοποθετούμε τα 4 κεράκια ρεσώ κάτω από τον αλουμινένιο δίσκο του καρουζελ, τα ανάβουμε και το καρουζέλ αρχίζει να περιστρέφεται (β. φωτογραφίες).

Ερωτήματα

Τι κάνουν τα φλεγόμενα κεράκια ρεσώ στον αέρα που υπάρχει γύρω τους;
Τι νομίζετε ότι συμβαίνει στον αέρα που θερμαίνεται;
Το καρουζέλ αρχίζει να περιστρέφεται αμέσως μόλις ανάψουμε τα κεράκια ρεσώ;
Αν όχι, γιατί νομίζετε ότι συμβαίνει αυτό;
Τι νομίζετε ότι κάνει το καρουζελ να γυρίζει γύρω γύρω;
Τι μπορούμε να κάνουμε για να περιστρέφετε πιο γρήγορα ή πιο αργά;
Τι θα συμβεί αν βάλουμε 2 ή 3 κεράκια ρεσώ; … ή ακόμα 5 ή 6;
Θα μπορούσαμε να κρεμάσουμε μικρά στολίδια στο καρουζέλ και με ποιο τρόπο; Τι πρέπει να προσέξουμε;
Τι μπορούμε να κάνουμε για να φτιάξουμε καλύτερα την κατασκευή μας;
Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε διαφορετικά υλικά και ποια;
Δοκιμάστε εναλλακτικές κατασκευές καουζελ και πείτε μας αν δουλεύουν καλύτερα και πώς …

Τι συμβαίνει;
Τα καρουζέλ που κατασκευάσαμε γυρίζουν εξαιτίας της θερμότητας! Τα κεράκια ρεσώ είναι μια πηγή θερμότητας που θερμαίνει τον αέρα τριγύρω. Ο θερμός αέρας διαστέλλεται, δηλαδή μεγαλώνει ο όγκος του και έτσι γίνεται ελαφρύτερος, με την έννοια του λιγότερο πυκνός, από τον πιο κρύο αέρα μέσα στο δωμάτιο. Ο θερμός αέρας κινείται ανοδικά, δηλαδή κατακόρυφα προς τα πάνω και έτσι δημιουργείται ένα ρεύμα θερμού αέρα, το οποίο ρέει τριγύρω και μέσα από το καρουζέλ κάνοντάς το να στριφογυρίζει εξαιτίας του σχήματος της φτερωτής με τα τσακισμένα πτερύγια στους κομμένους τομείς του κυκλικού δίσκου. Το σημείο που στηρίζουμε το καρουζέλ με το κολλημένο καλαμάκι μέσα στο στηριγμένο ξυλάκι, είναι ουσιαστικά το κεντρικό σημείο της περιστροφής του και δημιουργεί ελάχιστες τριβές από τη μικρή επαφή του πάνω στον κυκλικό δίσκο, με αποτέλεσμα να κινείται ελεύθερα και να είναι ευαίσθητο ακόμα και σε ένα μικρό ανοδικό ρεύμα θερμού αέρα. Οφείλουμε να προσέξουμε ώστε να μην τρυπήσουμε τον αλουμινένιο δίσκο του καρουζέλ, αλλά απλά να στηρίξουμε το μυτερό ξυλάκι μέσα στο κολλημένο πλαστικό καλαμάκι σε ένα σημείο περιστροφής, ουσιαστικά σε μια πολύ μικρή επιφάνεια τριβής (βλ. παρακάτω βίντεο).

Διδακτική αξιοποίηση

Τα καρουζέλ της θερμότητας μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως απλές κατασκευές για παιχνίδι και για πειραματισμό. Το κόστος κατασκευής τους είναι μικρό και έτσι όλα τα παιδιά της τάξης μπορούν να φτιάξουν καρουζέλ θερμότητας, με διαθέσιμα υλικά πάνω στα θρανία τους, είτε ατομικά είτε σε ζευγάρια. Επιπλέον, μπορούν να ζωγραφίσουν ή να βάψουν με παρκαδόρους τα αλουμινένια καρουζέλ τους ή ακόμα να κραεμάσουν μικρά αυτοσχέδια ή έτοιμα στολίδια. Τα κεράκια ρεσώ μπορούν να τα φέρουν και από το σπίτι. Προσοχή, όμως, στη χρήση των κεριών ρεσώ, αν και γενικά θεωρούνται ασφαλή. Καλό θα είναι να έχουμε κοντά μας λίγο νερό ή μια βρεγμένη πετσέτα ή ένα μικρό πυροσβεστήρα, για κάθε ενδεχόμενο. Το πείραμα εντάσσεται στην ενότητα "Θερμότητα" της Στ΄ τάξης και συγκεκριμένα στη μεταφορά της θερμότητας με ρεύματα [Φύλλο Εργασίας 2]. Με την ίδια τεχνική, μπορείτε να κατασκευάσετε κι εσείς τα δικά σας καρουζέλ από πολύχρωμα χαρτόνια ή διάφορα μεγέθη αλουμινένιων δίσκων από ταψιά και φόρμες για κέικ ή ό,τι άλλο δημιουργικό σκεφτείτε και να τα μοιραστείτε με άλλα παιδιά και εκπαιδευτικούς.

Δείτε παρακάτω ένα βίντεο με την κατασκευή και τη λειτουργία του καρουζέλ της θερμότητας

cc.jpg
Εκτός αν ορίζεται διαφορετικά, το περιεχόμενο αυτής της σελίδας διανέμεται σύμφωνα με την άδεια Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 License