تبیان

مقدمه

آیا تا به حال به این موضوع فکر کرده اید که چند نوع جاندار در اطراف شما، در حیاط خانه یا پارک محلی تان زندگی می کنند؟ منظور ما از جاندار تنها پرندگان یا سگ ها و گربه ها نیستند. حیوانات انواع و شکل های بسیار مختلفی دارند، از خرس های بزرگ تا سوسک های بسیار کوچک، همه نوعی حیوان هستند که ویژگی های مخصوص به خود را دارند. تفاوت میان حیوانات به ما کمک می کند که آنها را در گروه های مختلف تقسیم بندی کنیم. یکی از انواع تقسیم بندی جانداران شاخه است. آیا می دانید شما به چه شاخه ای تعلق دارید؟ فکر می کنید عنکبوت متعلق به چه شاخه ای باشد؟ در این فعالیت علمی شما تنوع زیستی حیوانات محل زندگی خود را بررسی خواهید کرد تا متوجه شوید بیشتر این جانداران به چه شاخه ای تعلق دارند.

پیش زمینه:

هر حیوان ویژگی های منحصر به فردی دارد. حیوانات بر اساس ویژگی های مشترکی که دارند در دسته هایی به نام شاخه قرار داده می شوند. (این نوع دسته بندی بین رده و فرمانرو قرار دارد. برای اطلاعات بیشتر به لینک های مرتبط در انتهای متن مراجعه کنید.) به طور کلی حدود ۳۵ شاخه تنها در قلمرو حیوانات وجود دارد، اما بیشتر آنها بسیار نادر هستند. دانشمندان برای توصیف اکثر حیوانات از هشت شاخه ی اصلی استفاده می کنند: اسفنجی ها (Porifera)، مرجانیان (Cnidaria)، کرم تخت (Platyhelninthes)، کرم حلقوی (Annelida)، نرم تنان، بندپایان، خارپوستان و شاخه مهره داران. این نام ها ممکن است در نگاه اول عجیب و غریب به نظر بیایند، اما به محض اینکه یک مثال زنده از آنها در نزدیکی محل زندگی خود ببینید، راحت تر آنها را می آموزید.

بسته به اینکه در چه منطقه ای زندگی می کنید، شاخه هایی از حیوانات که بیشتر با آنها برخورد خواهید کرد ممکن است شاخه-مهره داران، بندپایان، نرم تنان و کرم های حلقوی باشند. شاخه مهره داران معروف ترین گروه هستند، اگر چه تعداد جاندارانی که در این گروه جای می گیرند زیاد نیست. آیا می توانید حدس بزنید این شاخه شامل چه حیواناتی می شود؟ آیا تمام مهره داران در این شاخه قرار می گیرند و بدین ترتیب ما انسان ها نیز در کنار سگ ها، گربه ها، خرگوش ها، موش ها، قورباغه ها و سمندرها، حیوانات مزرعه از جمله گاو، گوسفند، مرغ و خروس، و حیوانات باغ وحش از جمله گورخر، شیر، ببر، پاندا، زرافه، خرس قطبی و ... جزو آن هستیم؟

بندپایان جاندارانی شامل حشرات (مانند سوسک، پروانه، مگس، زنبور، ملخ و مورچه) و همچنین هزارپا، عنکبوت، میگو، خرچنگ و بسیاری دیگر هستند. نرم تنان شامل حلزون، صدف، ماهی مرکب و اختاپوس می شوند. کرم های حلقوی (Annelida) کرم هایی قطعه قطعه هستند و شامل کرم های خاکی (که برای باغبانی مورد استفاده قرار می گیرند) و کرم های آبزی می شوند. به نظر شما کدام شاخه از جانداران در محیط زندگی شما رایج تر است؟

  

مواد و وسایل مورد نیاز:

یک برگ کاغذ
مداد یا خودکار
دوربین دیجیتال (اختیاری)
ذره بین (اختیاری)
یک محل مناسب برای انجام مشاهدات

آماده سازی:

مکان انجام مشاهدات خود را انتخاب کنید. در این مکان باید تنوع جانداران وجود داشته باشد. می توانید مشاهدات خود را در حیاط منزل، پارک، کنار دریاچه و ... انجام دهید.
 زمانی مناسب برای انجام مشاهدات خود انتخاب کنید و در صورت نیاز از یک بزرگتر بخواهید شما را همراهی کند.

روش کار:

برگه کاغذ و مداد یا خودکار را به همراه دوربین دیجیتال و ذره بین (اختیاری) به محل انجام مشاهدات خود ببرید. (در صورت نیاز با بزرگتر خود به آنجا بروید.)

 ابتدا یک ناحیه ی کوچک را برای بررسی انتخاب کنید. مثلاً می توانید یک توده از برگ های روی زمین، چند سنگ، چمن، علف-های هرز خشک، یک درخت و ... را مد نظر قرار دهید. (این ها میکروزیستگاه های مختلف هستند.) میکروزیستگاه های دیگر را در دفعات بعدی بررسی خواهید نمود.

در میکروزیستگاهی که مد نظر قرار دادید با دقت به دنبال حیوانات مختلف بگردید. ممکن است برای این کار لازم باشد سنگ-ها را جابه جا کنید تا بتوانید زیر آنها را ببینید. انواع حیواناتی که مشاهده می کنید را روی کاغذ یادداشت کنید. (مثلاً ممکن است پرنده، عنکبوت یا سوسک ببینید.) نگران تشخیص نوع حیوانات در همان لحظه نباشید. اگر موجودی ناشناس دیدید، توضیحی درمورد آن روی کاغذ بنویسید یا از آن عکس بگیرید تا بعد به طور دقیق آن را شناسایی کنید. چه حیواناتی مشاهده می کنید؟ آنها در چه نوع میکروزیستگاهی زندگی می کنند؟ (خشک، مرطوب، سرسبز، سنگی و ...)

حال یک ناحیه ی دیگر را برای مشاهده انتخاب کنید و همین مراحل را در مورد آن انجام دهید. چه حیواناتی در این قسمت می بینید؟ آیا حیواناتی از این قسمت مشابه با قسمت قبلی هستند؟ شرایط زیستی این منطقه ی جدید نسبت به مورد قبلی چه تفاوت هایی دارد؟

همین مشاهدات را در میکروزیستگاه های دیگر نیز انجام دهید. سعی کنید میکروزیستگاه هایی بسیار متفاوت (مثلاً آفتابی در مقابل بدون آفتاب، خشک در مقابل مرطوب و ...) و میکروزیستگاه هایی مشابه (مثلاً هردو در سایه، هر دو خشک و ...) بیابید. در صورت امکان حداقل پنج میکروزیستگاه مختلف را مورد بررسی قرار دهید. آیا به نظر می رسد برخی از حیوانات زیستگاه خاصی را در مقایسه با بقیه ی حیوانات ترجیح می دهند؟ (مثلاً زیستگاه مرطوب یا خشک)

پس از اتمام مشاهدات، سعی کنید حیواناتی که دیدید را بر حسب شاخه تقسیم بندی کنید. بسته به اینکه در چه منطقه ای مشاهدات خود را انجام داده باشید، شاخه هایی که بیشتر با آن رو به رو می شوید شاخه مهره داران، بندپایان، نرم تنان و کرم های حلقوی هستند. به خاطر داشته باشید که شاخه مهره داران شامل تمام مهره داران (از جمله ما انسانها، سگ ها، گربه ها، قوراغه ها، ماهی ها، گاوها، پرندگان و ...)، بندپایان شامل حشرات، هزارپاها، میگوها و ...، نرم تنان شامل حلزون و صدف و کرم های حلقوی نیز شامل کرم خاکی هستند.

کدام شاخه تعداد حیوانات متنوع بیشتری در محل زندگی شما دارد؟ حیوانات کدام شاخه کم یاب تر هستند؟ آیا شاخه ای وجود دارد که هیچ حیوانی متعلق به آن را پیدا نکرده باشید؟ به نظرتان تنوع زیستی در محل زندگی شما چقدر است؟ آیا تعداد زیادی از یک حیوان مشخص در میکروزیستگاهی خاص مشاهده کردید؟

آزمایش های تکمیلی:

در این فعالیت علمی شما میکروزیستگاه های مختلف در یک منطقه را بررسی کردید. می توانید آزمایش های بیشتری انجام دهید و در آنها مناطق دیگری را مورد بررسی قرار دهید تا میکروزیستگاه ها را در این مناطق با هم مقایسه کنید. پارک های محله-ی شما چه تفاوتی از نظر حیوانات موجود در آنها با هم دارند؟ اگر در نزدیکی دریا زندگی می کنید، بررسی کنید که حیوانات ساحل با حیوانات یک پارک دارای درخت و چمن چه تفاوتی دارند. (اگر قصد بررسی منطقه ای دریایی را دارید، حتماً قبل از شروع کار در مورد شاخه های رایج ساکن در این منطقه تحقیق کنید.)

یک نقشه از محل حضور جانوران مختلف در منطقه ای که بررسی کردید تهیه کنید. برای این کار ابتدا نقشه ای از محل مورد بررسی تهیه کنید و در آن مکان های مهم از جمله خانه، بالکن، درختان، باغچه و ... را مشخص کنید. سپس از آن چند کپی بگیرید. حال با داشتن نقشه ها می توانید روی هر کدام محل حضور جانداران مربوط به یک شاخه ی خاص را علامت گذاری کنید. انواع خاص جانداران بیشتر در چه مناطقی یافت می شوند؟ کدام منطقه تنوع زیستی بیشتری دارد؟ کدام منطقه کمترین تنوع زیستی را دارد؟

مشاهده و نتیجه گیری:

آیا در مشاهدات خود بیشتر با بندپایان رو به رو شدید؟

نوع حیواناتی که در این فعالیت علمی می یابید بستگی به مکان مورد بررسی دارد. اما در بیشتر باغچه ها، پارک ها و ... بندپایان شاخه ی رایج در موجوداتی است که مشاهده می کنید. از جمله حیوانات این شاخه مگس، سوسک، عنکبوت، ملخ، هزارپا، مورچه، پروانه، زنبور، جیرجیرک و ... هستند. همچنین ممکن است در بررسی های خود به حلزون نیز برخورده باشید. اگر داخل خاک را گشته باشید احتمالاً چند کرم خاکی نیز دیده اید. چنانچه خودتان را نیز در این شمارش به حساب بیاورید، در این فعالیت حداقل یک موجود از گروه شاخه مهره داران در نتایج خود دارید. دیگر جانداران رایج این شاخه پرندگان، سگ ها و گربه ها هستند.

منبع: How Biodiverse Is Your Backyard?

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان،تنظیم: نیلوفر یاقوتی

تا به حال سعی کرده اید دمای آب یک استخر را حدس بزنید؟ در یک روز گرم ممکن است آب استخر در ابتدا سرد به نظر برسد، اما هنگامی که در آب غوطه ور شوید دمای آن را حس نخواهید کرد. با این وجود در یک روز سرد آبی با همان درجه حرارت ممکن است از همان ابتدا برایتان دمای بسیار مناسبی داشته باشد. آیا بدن ما مجهز به ابزاری برای تشخیص دمای دقیق است یا تمام این ها به صورت نسبی است؟

 این سوالات ممکن است شما را در مورد نحوه ی جمع آوری اطلاعات از محیط اطراف توسط بدن ما و بررسی و ایجاد درک از جهان کنجکاو کند. فعالیت علمی زیر را انجام دهید و مرتبه ی بعد که می خواهید در یک روز گرم تابستانی در استخر شنا کنید دلیل احساس سرمای اولیه در آن را خواهید دانست.

پیش زمینه:

دستان ما و به ویژه نوک انگشتانمان به خوبی قادر به جمع آوری اطلاعات حسی از محیط اطراف خود هستند. آنها تعداد بسیار زیادی گیرنده های حسی دارند. شرایط خارجی از جمله دما و جنس، این گیرنده ها را به تولید سیگنال های الکتریکی تحریک می کند. این سیگنال ها از طریق یک عصب حسی در طول بازوی انسان به مغز می رسد و در آنجا مورد پردازش و مقایسه با تجربه-های گذشته قرار می گیرد و در نهایت برچسب گذاری می شود. 

هر گیرنده توسط یک محرک خاص به کار می افتد. گیرنده های حرارتی تغییرات دما را شناسایی می کنند. ما مجهز به گیرنده های حرارتی هستیم که توسط شرایط دمایی سرد فعال می شوند. همچنین گیرنده هایی که توسط شرایط دمایی گرم فعال می شوند. گیرنده های گرم با دریافت حس گرما یا انتقال حرارت به داخل بدن سرعت سیگنال های خود را افزایش می دهند. سرد شدن یا خروج حرارت از بدن منجر به کم شدن سرعت سیگنال ها می شود. در مقابل گیرنده های سرما سرعت سیگنال های خود را با سرد شدن افزایش و با گرم شدن کاهش می دهند. 

زمانی که گیرنده ها طولانی مدت در معرض شرایط خاصی مثلاً گرما قرار بگیرند اتفاقی جالب رخ می دهد: گیرنده ها خسته می شوند و فعالیت خود را کاهش می دهند. به همین دلیل پس از گذشت زمان طولانی دیگر آن حس اولیه را نسبت به شرایط ندارید. آیا این کم شدن حس می تواند بر آنچه که پس از آن حس می کنیم تأثیرگذار باشد؟ فعالیت علمی زیر را انجام دهید تا پاسخ این سوال را بیابید.

مواد و وسایل مورد نیاز:

سه ظرف بزرگ به اندازه ای که بتوانید هر دو دست خود را در آنها فرو ببرید.
آب گرم (آب نباید زیاد داغ باشد. قبل از اینکه دستان خود را در ظرف ها ببرید حتماً دمای آب را تست کنید. اگر گرمای آن آزاردهنده است دستان خود را در دمای اتاق نگه دارید و اجازه دهید دمای آب مناسب تر شود.)
آب با دمای اتاق
آب سرد (می توانید چند تکه یخ به آب با دمای اتاق اضافه کنید.)
حوله برای خشک نگه داشتن سطح کار
ساعت برای اندازه گیری زمان

آماده سازی:

یک سطح کار آماده کنید و روی آن یک حوله پهن کنید تا سطح خیس نشود. همچنین هر جسمی که نباید خیس شود را از نزدیکی محیط کار بردارید.
یکی از ظرف ها را با آب خیلی سرد پر کنید. (می توانید تعدادی یخ در آب با دمای معمولی بریزید تا آب سرد آماده شود.)
ظرف دوم را با آب با دمای معمولی پر کنید.
در ظرف سوم آب گرم بریزید. دقت داشته باشید که آب زیاد داغ نباشد. دمای آن باید به گونه ای باشد که بتوانید به راحتی دستانتان را در آن برای مدتی تقریباً طولانی نگه دارید.

روش کار:

دست راست خود را داخل ظرف با آب سرد فرو کنید. دمای آب به نظرتان سرد است یا خیلی سرد؟
دست چپ خود را در ظرف با آب گرم فرو کنید. چه حسی از آب این ظرف دارید؟
پس از ماندن دست هایتان در این ظرف ها به مدت یک یا دو دقیقه، به دمای هر ظرف توجه کنید. آیا آب سرد به همان اندازه که در ابتدا سرد بود اکنون نیز حس می شود؟ آب گرم چطور؟ اگر حس شما از دمای آب داخل ظرف ها عوض شده است، به نظرتان دلیل، تغییر دمای آب در این زمان کوتاه است یا اینکه درک شما از دما تغییر کرده است؟
 
حال به طور همزمان هر دو دست خود را از ظرف آب گرم و ظرف آب سرد بیرون بیاورید و آنها را در ظرف حاوی آب با دمای معمولی فرو کنید. چه حسی از دمای آب داخل این ظرف دارید؟ آیا آب داغ است یا گرم یا ولرم یا سرد یا بسیار سرد؟ اگر تشخیص این مسئله دشوار است، به حسی که از هر کدام از دست هایتان به طور جداگانه دارید توجه کنید. آیا حس دستانتان نسبت به دمای آب یکسان است؟

آزمایش های تکمیلی:

به جای استفاده از دو دست، انگشت اشاره ی یکی از دستانتان را در آب گرم و انگشت وسط همان دست را در آب سرد نگه دارید. سیگنال های حسی ایجاد شده توسط گیرنده های حرارتی در این حالت از یک عصب حسی در طول بازو حرکت می کنند تا به مغز برسند. آیا در این حالت نیز دو انگشت شما تفاوت دما را حس می کنند؟ آیا پس از گذشت یک دقیقه با قرار دادن هر دو انگشت در آب با دمای معمولی مانند قبل دو حس متفاوت از دمای آب خواهید داشت؟ حال با یک انگشت به طور همزمان یک تکه یخ و یک پارچه ی گرم را لمس کنید. آیا در این حالت می توانید حس کنید که نیمی از انگشتتان گرم و نیمی دیگر سرد است؟ با فرو بردن انگشتتان در آب با دمای معمولی چه حسی دارید؟
 
 در این فعالیت علمی دمای آب های سرد و گرم متفاوت است. حال اگر دستانتان را در تماس با اجسامی با دمای یکسان که به ظاهر دمای متفاوتی دارند مانند دستگیره ی فلزی در، فرش و یا یک لباس پشمی قرار دهید چه اتفاقی می افتد؟ تمام این اجسام در دمای اتاق هستند اما به دلیل تفاوت در نحوه ی انتقال حرارت، دمای آنها متفاوت به نظر می رسد. اگر دو دست خود را برای مدت طولانی در تماس با دو جسم به این شکل قرار دهید و سپس جسم سومی را با هر دو دست لمس کنید (مثلاً شیشه) چه حسی خواهید داشت؟

مشاهده و نتیجه گیری:

آیا دست راستتان نسبت به آب با دمای اتاق حس گرما و دست چپ تان حس سرما دارد؟ هنگامی که در ابتدا دست راست خود را در آب سرد قرار می دهید، گیرنده های حرارتی سرما در دست شما سیگنال هایی تولید می کنند که پس از پردازش در مغز این آب  به عنوان آب سرد شناسایی می شود. از طرف دیگر با قرار دادن دست چپ تان در آب گرم، گیرنده های حرارتی گرما سیگنال هایی به مغز ارسال می کنند که در نهایت این آب به عنوان آب گرم شناخته می شود.
 
پس از گذشت مدتی، فعالیت گیرنده های حرارتی داخل دستان شما کم می شود و حس شما نسبت به سردی یا گرمی آب داخل ظرف ها کم می شود. با این وجود با قرار دادن هر دو دست در آب با دمای اتاق مغز دچار اشتباه می شود. دست راست شما در شرایطی وارد آب با دمای اتاق شده است که گیرنده های حرارتی سرما فعالیت کمی دارند و در مقابل گیرنده های حرارتی گرما کاملاً فعال هستند. جریان گرما به دست سرد سبب فعالیت گیرنده های حرارتی گرما می شود. مغز از این اتفاق نتیجه می گیرد که محیط اطراف گرم است. به همین دلیل دست راست شما آب را گرم تر از چیزی که در واقعیت است حس می کند.
 
روندی مشابه در مورد دست چپ شما نیز رخ می دهد که گیرنده های حرارتی گرما در هنگام ورود به آب با دمای اتاق فعالیت کمی دارند و جریان گرما از دست به محیط یعنی آب با دمای اتاق رخ می دهد. به همین خاطر دست چپ شما آب را سردتر از چیزی که در واقعیت است حس می کند.
 
به دلیل حس متفاوتی که دو دست شما از آب با دمای اتاق دارد، در درک دما گیج می شوید. مغز شما اطلاعات متناقضی در مورد دمای داخل ظرف با دمای اتاق در اختیارتان قرار می دهد. نتایج این فعالیت علمی نشان می دهد که درک انسان از دما تحت تأثیر محیط قبلی است که در آن قرار داشته است.

منبع:  SA

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تنظیم: نیلوفر یاقوتی

سومین جشنواره علمی-پژوهشی پژوهش سراهای شهر تهران، ویژه دانش آموزان و هنرجویان دوره های سه گانه تحصیلی شهر تهران در روزهای 14 و 15 اردیبهشت ماه در فرهنگسرای خاوران در حال برگزاری شد.

مدیر پژوهش سراهای دانش آموزی شهر تهران در این باره گفت: در این جشنواره که به مدت دو روز برگزار گردید، 1400 دانش آموز دختر و پسر آخرین یافته های پژوهشی خودشان را به نمایش گذاشتند.

دشتی پور افزود: همچنین بخش نمایشگاهی این جشنواره با حضور موزه علوم و فناوری، ستاد توسعه فناوری و صنایع دانش بنیان دریایی، پژوهشگاه رویان، ستاد توسعه زیست فناوری، انجمن ژنتیک ایران و جامعه گیاه درمانی ایران برگزار شده و با حضور و رقابت 1200 دانش آموز پسر در فرهنگسرای خاوران ادامه یافت.

در کنار این جشنواره و نمایشگاه، ستاد توسعه فناوری و صنایع دانش بنیان دریایی دوره های آموزشی آشنایی با صنایع و فناوری های دریایی را که از برنامه های این روزهای جشنواره دانش آموزیست، برگزار نمود.

پژوهش های دانش آموزی سایت تبیان
تنظیم: نیلوفر یاقوتی

مسابقه ی تیله ها در مایعات

مقدمه:

آیا تا به حال در یک صبح سرد زمستانی سعی کرده اید مقداری عسل یا شیره ی مربا از بطری بردارید تا با صبحانه تان بخورید؟ آیا به این نکته دقت کرده اید که انجام این کار در یک روز گرم تابستانی آسان تر است؟ با سرد شدن مایع ویسکوزیته یا مقاومت آن در برابر جریان افزایش می یابد. ویسکوزیته خاصیتی از مایع است که می تواند در کاربردهای مختلف بسیار مهم باشد، از جمله نحوه ی جریان یافتن شیره ی مربا در بطری، جریان خون در بدن انسان و یا نحوه ی خروج گدازه ها از یک آتشفشان. در این فعالیت علمی شما مطالبی در مورد ویسکوزیته خواهید آموخت.

پیش زمینه:

شما اصطکاک را همواره در دنیای اطراف خود تجربه می کنید. اصطکاک باعث می شود کفش های شما به کف زمین گیر کنند تا زمین نخورید. اصطکاک باعث ایستادن دوچرخه پس از گرفتن ترمز می شود. این نوع از اصطکاک نیرویی مقاوم در برابر حرکت میان دو جسم جامد است. مایعات نیز دارای اصطکاک هستند، نه تنها در مقابل مواد جامد (مثلاً آب در برابر لیوان) بلکه اصطکاک داخلی در مقابل خود مایع. این اصطکاک داخلی ویسکوزیته نام دارد. مایعات مختلف ویسکوزیته ی خاص خود را دارند، به این معنا که برخی مایعات آسان تر از برخی دیگر جریان پیدا می کنند. برای درک بهتر یک تفنگ آب پاش را تصور کنید که با آن آب را به اطراف شلیک می کنید. اگر به جای آب داخل تفنگ عسل یا شیره ی مربای سرد باشد چه اتفاقی می افتد؟

دانشمندان روش های مختلفی برای اندازه گیری ویسکوزیته ی مایعات دارند. یکی از این روش ها ویسکومتری سقوطی (falling sphere viscometer) است که در آن یک کره (مثلاً تیله) را در لوله ای پر از مایع مد نظر می اندازید. با اندازه گیری مدت زمانی که طول می کشد تا تیله پایین برود و مسافتی که پایین می رود می توان ویسکوزیته ی مایع را محاسبه کرد. شما در این فعالیت علمی محاسبات ریاضی انجام نخواهید داد اما نحوه ی حرکت تیله در مایعات مختلف را با هم مقایسه می کنید. آیا ویسکوزیته بر سرعت پایین آمدن تیله در لوله تأثیرگذار است؟ فعالیت علمی زیر را انجام دهید تا پاسخ این سوال را بیابید.

این مساله در مورد آب با درجه گرماهای متفاوت نیز درست است.

مواد و وسایل مورد نیاز:

 حدود ده عدد تیله ی هم اندازه
 حداقل دو لیوان شیشه ای شفاف بلند هم اندازه (هر چه این لیوان ها بلندتر باشند بهتر است.)

 مایعات موجود در آشپزخانه که اجازه ی استفاده از آنها را داشته باشید، مانند آب، شیره ی مربا، عسل، روغن زیتون، روغن گیاهی و ...
 صافی
 یک سطح صاف که ریختن مایعات (آب، روغن و ...) روی آن اشکالی نداشته باشد. همچنین می توانید روی سطح کار خود چیزی پهن کنید تا کثیف نشود.
 چند کاسه یا ظرف اضافی و یک قیف (برای نگه داشتن و استفاده ی مجدد از مایعاتی که در آزمایش استفاده می کنید، در صورتی که نمی خواهید آنها را دور بریزید.) (اختیاری)
داوطلب برای کمک در بررسی نحوه ی حرکت تیله ها در مایعات مختلف (اختیاری)

آماده سازی:

اگر می خواهید مایعات مورد استفاده در این آزمایش را برای مصارف بعدی نگه دارید. حتماً تیله ها و لیوان ها را قبل از شروع کار با آب و صابون خوب بشویید و آنها را به طور کامل خشک کنید. بدین ترتیب مایعات مورد استفاده آلوده نمی شوند.
 یک سطح کار صاف آماده کنید که ریختن قطرات مایع (مانند آب، روغن و ...) روی آن اشکال نداشته باشد.

روش کار:

هر کدام از دو لیوان شیشه ای (یا تعداد بیشتر در صورت تمایل) را با یکی از مایعات مختلفی که آماده کرده اید پر کنید، ارتفاع این مایعات در لیوان ها باید یکسان باشد. (برای جلوگیری از ریختن مایع هنگام انداختن تیله در لیوان ها بهتر است کمی از سر لیوان ها را خالی بگذارید.)
 به نظرتان کدام مایع ویسکوزیته ی بیشتری دارد؟ آیا در هنگام ریختن آنها در لیوان ها می توانید این مسئله را تشخیص دهید؟ به نظرتان سرعت حرکت تیله در این مایعات متفاوت خواهید بود؟
 یک تیله در هر دستتان بگیرید و دستانتان را بالای لیوان ها درست در بالای سطح مایع نگه دارید.
 لیوان ها را با دقت نگاه کنید. آماده ی این باشید که ببینید کدام تیله زودتر به انتهای لیوان می رسد. اگر داوطلبی برای کمک دارید از او نیز بخواهید با دقت لیوان ها را بررسی کند.
 تیله ها را درست در یک زمان رها کنید.

 کدام تیله زودتر به انتهای لیوان برخورد می کند؟
 کدام تیله برنده ی این مسابقه ی سرعت است؟ آیا نتایج با چیزی که پیش بینی می کردید یکسان است؟
 همین مراحل را با چند تیله ی دیگر انجام دهید تا از صحت نتایج خود مطمئن شوید. (هر بار از تیله های تمیز و خشک استفاده کنید.)
 اگر بیشتر از دو مایع برای آزمایش دارید، نحوه ی سقوط تیله در آنها را نیز بررسی کنید.
 تیله ها در کدام مایع سریع تر به کف لیوان می رسند؟ در کدام لیوان حرکت تیله ها آهسته تر از بقیه است؟

آزمایش های تکمیلی:

به نظرتان اگر در این فعالیت علمی از تیله هایی با جنس های مختلف (برای مثال فلزی و شیشه ای) و یا اندازه های متفاوت استفاده کنید نتایج چه تغییری می کند؟
 
 اگر دمای مایع را تغییر دهید چه اتفاقی می افتد؟ از یک بزرگتر بخواهید مقداری شیره ی مربا را در یخچال قرار دهد تا سرد شود و مقداری را روی شعله ی گاز یا داخل مایکروویو گرم کند. اگر این آزمایش را روی این دو مایع با دمای متفاوت انجام دهید چه اتفاقی می افتد؟ دما چه تأثیری بر ویسکوزیته ی مایع دارد؟ آیا تأثیر دما بر ویسکوزیته در برخی مایعات بیشتر از بقیه است؟
مشاهده و نتیجه گیری:
در هنگام ریختن مایعات داخل لیوان ها احتمالاً متوجه شده اید که برخی از آنها سخت تر حرکت می کنند. این مایعات دارای ویسکوزیته ی بیشتری هستند. همچنین می توانید در مورد این مایعات در مصارف روزمره فکر کنید. به عنوان مثال، اگر روی پنکیک آب بریزید چه اتفاقی می افتد؟ آیا آب نیز مانند شیره ی مربا به آرامی روی سطح پنکیک پخش می شود یا به سرعت حرکت می کند؟ اگر بخواهید یک لیوان شیره ی مربا بنوشید چه رخ می دهد؟ صرف نظر از مزه ی آن و درست نبودن این کار، آیا نوشیدن یک لیوان شیره ی مربا مانند نوشیدن یک لیوان آب است؟
 
در این فعالیت علمی باید مشاهده کرده باشید که تیله ها در مایعات با ویسکوزیته ی بیشتر (مانند شیره ی مربا) بسیار آهسته تر از مایعات با ویسکوزیته ی کم (مانند آب) به سمت پایین حرکت می کنند. دلیل آن است که مایعات با ویسکوزیته ی بالاتر مقاومت بیشتری در برابر جریان دارند، به همین دلیل حرکت تیله از میان آنها بسیار دشوار است. با این وجود ممکن است تشخیص تفاوت میان ویسکوزیته ی برخی مایعات دشوار باشد، به خصوص اگر ارتفاع لیوان ها خیلی زیاد نباشد. به همین دلیل لازم است چندین بار حرکت تیله در مایع را بررسی کنید و در صورت امکان از یک همراه بخواهید تا در این کار به شما کمک کند.

تمیز کردن:

اگر قصد نگه داشتن مایعات برای مصارف بعدی را دارید، با کمک یک بزرگتر آنها را در ظرف های اصلی خود بریزید. (برای این کار با صافی تیله ها را از مایع جدا کنید.) چنانچه قصد نگه داشتن مایعات را ندارید، با کمک یک بزرگتر آنها را دور بریزید. دقت داشته باشید که ریختن برخی مایعات ویسکوز مانند روغن در سینک می تواند سبب گرفتگی لوله ها شود.

منبع:  Marble race-in Liquid!

بخش پژوهش های دانش آموزی سایت تبیان، تنظیم: نیلوفر یاقوتی

 آیا تا به حال یک وسیله ی الکترونیکی را به طور اتفاقی خیس کرده اید که در نتیجه ی آن وسیله از کار بیفتد؟ اگر قبل از آسیب رسیدن به قطعات داخلی دستگاه بتوان به طریقی رطوبت آن را خشک کرد بسیار عالی است. موادی وجود دارند که می توانند رطوبت را از محیط اطراف خود جذب کنند. ممکن است هنگام خرید کفش یا یک وسیله ی الکترونیکی با بسته ای کوچک در داخل آنها مواجه شده باشید که روی این بسته ها عبارت: «ژل سیلیکا، غیر قابل خوردن» نوشته شده است. این بسته ی کوچک از آسیب رسیدن به کالا توسط رطوبت جلوگیری می کند.

در این فعالیت علمی شما با استفاده از یک خیار بررسی خواهید کرد که مواد مختلف در جذب رطوبت از محیط خود چگونه عمل می کنند. ممکن است از مشاهده ی تغییرات ایجاد شده در خیار در مجاورت با نمک، شکر یا بیکینگ پودر تعجب کنید. همچنین خواهید آموخت در صورت خیس شدن یک وسیله ی الکترونیکی چگونه از خراب شدن آن جلوگیری کنید.

پیش زمینه:

برخی مواد می توانند رطوبت آب را از محیط اطراف خود جذب کنند، این مواد جاذب نام دارند. مولکول های آبی که توسط این مواد جذب می شوند می توانند در خلل و فرج ماده قرار بگیرند و پیوندی ضعیف با مولکول های ماده برقرار کنند یا می توانند به آب تبلور تبدیل شوند که آب داخل یک ساختار بلوری مانند نمک است. برخی مواد آنقدر آب به خود جذب می کنند که خود در محلول حل می شوند. این مواد آب شونده نام دارند.

فایده ی این مواد چیست؟ مواد جاذب به وفور در اطراف ما یافت می شوند. برخی از معمول ترین آنها شامل چوب، آجر و پشم هستند. از آنجا که مواد جاذب به خوبی آب را جذب می کنند، از این مواد به عنوان عوامل خشک کننده یا جاذب استفاده می شود، مانند بسته های کوچک ژل سیلیکا که برای خشک نگه داشتن محصولات بسیار کارآمد است. برای تعیین میزان جذب این مواد دانشمندان مقدار آب جذب شده توسط آنها را بسته به میزان رطوبت محیط اندازه می گیرند. شما نیز می توانید چند مورد از این مواد را در خانه مورد آزمایش قرار دهید. اکنون زمان شروع فعالیت و بررسی نحوه ی جذب رطوبت توسط مواد مختلف فرا رسیده است.

مواد و وسایل مورد نیاز:

خیار
شکر
بیکینگ پودر
نمک
ترازوی آشپزخانه (اختیاری)
چاقو (هنگام استفاده از آن باید یک بزرگتر همراهتان باشد.)
چهار عدد بشقاب کوچک
قاشق چای خوری
ساعت
یک میز کار با سطح صاف به اندازه ای که بتوانید تمام وسایلتان را روی آن قرار دهید.

آماده سازی:

خیار با پوست را بردارید و با کمک یک بزرگتر چهار حلقه با ضخامت برابر از آن با چاقو ببرید. ضخامت این برش ها باید حدود نیم سانتیمتر باشد. ظاهر برش های خیار چگونه است؟ آیا رطوبت آنها زیاد است؟ با لمس آنها چه حسی به شما دست می دهد؟ برش ها نرم هستند یا سفت؟ با بلند کردن برش های خیار سختی آنها همچنان باقی می ماند؟ اگر به ترازوی آشپزخانه دسترسی دارید، وزن هر برش خیار را اندازه بگیرید و آن را یادداشت کنید.
هر کدام از برش های خیار را در بشقابی جداگانه قرار دهید تا مراحل بعدی را روی آنها انجام دهید.

روش کار:

یک قاشق چای خوری نمک بردارید. آن را لمس کنید، نمک چه میزان خشک است؟ این نمک را با دقت روی برش اول خیار بریزید. دقت داشته باشید که نمک از روی خیار پایین نریزد و ترجیحاً در مرکز برش خیار باشد. به نظرتان چه اتفاقی برای خیار و نمک رخ می دهد؟
 
 یک قاشق چای خوری شکر بردارید و آن را با انگشتانتان لمس کنید. مشخصات فیزیکی آن چگونه است؟ حال این مقدار شکر را روی برش دوم خیار بریزید. به نظرتان با گذشت زمان چه تغییری در شکر یا خیار رخ خواهد داد؟
 
 یک قاشق چای خوری بیکینگ پودر بردارید. آن را لمس کنید، چه مشخصاتی دارد؟ بیکینگ پودر را روی برش سوم خیار بریزید. به نظرتان در این حالت چه اتفاقی رخ خواهد داد؟
 
 برش چهارم خیار نمونه ی کنترلی شماست، به این معنا که هیچ ماده ای روی آن ریخته نمی شود و برای مقایسه ی نتایج استفاده خواهد شد. آن را به همان صورت در بشقاب باقی بگذارید.
 
 هر چهار برش خیار را به مدت سی دقیقه بررسی کنید. دقت کنید که چه اتفاقی برای مواد قرار گرفته روی برش های خیار رخ می دهد. همچنین می توانید هر از گاهی با استفاده از یک قاشق چای خوری مواد روی خیارها را به پایین فشار دهید. (دقت داشته باشید که پس از فشار دادن ماده ی روی هر برش خیار، قاشق را قبل از به کار بردن برای برش بعدی تمیز کنید.) آیا تغییری در مواد مشاهده می کنید؟ با گذشت زمان چه اتفاقی برای آنها می افتد؟
 
 
 در طول این سی دقیقه نمک، شکر و بیکینگ پودر را هر پنج دقیقه یک بار با انگشتانتان لمس کنید. (بعد از لمس هر ماده و قبل از لمس ماده ی بعدی دست خود را تمیز کنید.) مواد با گذشت زمان چه تغییری می کنند؟
 
 اگر مواد روی برش های خیار خیس شده اند، آنها را با قاشقی تمیز بردارید و به همان مقدار نمک، شکر یا بیکینگ پودر خشک تازه روی برش های خیار مربوط بریزید. تعداد دفعات تعویض ماده ی روی هر برش خیار را یادداشت کنید. کدام یک از این سه ماده زودتر خیس می شوند؟ به نظرتان چند مرتبه لازم است نمک، شکر و بیکینگ پودر روی برش های خیار را عوض کنید؟
 
 پس از گذشت سی دقیقه مواد روی برش های خیار را به طور کامل بردارید و دقت کنید که روی هر برش خیار چه ماده ای قرار داشته است. با انگشت تمام مواد باقی مانده روی برش های خیار را بردارید. با لمس برش های خیار چه احساسی دارید؟ آیا خیارها دچار تغییر شده اند؟
 
 پس از تمیز کردن تمام برش های خیار، در صورتی که به ترازوی آشپزخانه دسترسی دارید هر برش را وزن کنید تا متوجه تفاوت آن با قبل شوید. وزن برش های خیار پس از گذشت سی دقیقه دچار افزایش شده است یا کاهش؟ برش خیار مربوط به کدام ماده دچار تغییر بیشتری شده است؟ دلیل آن چیست؟
 
 در انتها برش های خیار را از وسط نصف کنید و بافت و ضخامت هر کدام را با نمونه ی کنترلی خود مقایسه کنید. آیا بافت و ظاهر خیارها تغییری کرده است؟ ضخامت برش های خیار دچار تغییر شده است؟ کدام ماده تأثیر بیشتری بر برش های خیار داشته است؟ این مشاهدات چه چیزی را در مورد توانایی جذب رطوبت مواد مختلف بیان می کند؟

آزمایش های تکمیلی:

شما در این فعالیت علمی نمک، شکر و بیکینگ پودر را مورد بررسی قرار دادید. می توانید مواد دیگری که قابلیت جذب دارند را نیز به همین روش آزمایش کنید.
 
 در طول انجام این فعالیت برخی از برش های خیار رطوبت زیادی را از دست می دهند. به نظرتان راهی برای برگرداندن رطوبت به آنها وجود دارد؟ پس از اتمام آزمایش هر برش خیار را از شب داخل یک لیوان آب قرار دهید. آیا تغییری در این خیارها در صبح روز بعد مشاهده می کنید؟

مشاهده و نتیجه گیری:

آیا برش های خیار کوچک می شوند؟ خیار کنترلی در طول سی دقیقه ترد و مرطوب باقی می ماند زیرا ۹۶ در صد خیار را آب تشکیل داده است. در مورد برش هایی که روی آنها نمک، شکر و بیکینگ پودر قرار دارند، با گذشت زمان از رطوبت خیارها کاسته و به رطوبت مواد روی آنها افزوده می شود. احتمالاً تعداد دفعات تعویض نمک در طول سی دقیقه از همه بیشتر بوده است. پس از گذشت این زمان برش های خیار مورد آزمایش در مقایسه با برش کنترلی ضخامت و وزن کمتری دارند. حتی ممکن است برخی از آنها در ظاهر نیز کوچکتر به نظر برسند.

چند دلیل برای کوچک شدن برش های خیار وجود دارد. یک دلیل خاصیت جذب کنندگی موادی است که استفاده کرده اید. نمک توانایی بسیار بالایی در جذب رطوبت از محیط خود دارد. در رطوبت های نسبی بالای ۷۵% نمک حتی می تواند در آبی که جذب می کند حل شود. شکر نیز خاصیت جذب کنندگی رطوبت دارد و با مولکول های آب محیط پیوندی ضعیف ایجاد می کند. این خاصیت به هنگام پختن کیک و شیرینی بسیار مفید است.
 
آیا دقت کرده اید که اگر یک کلوچه ی ترد برای مدتی در فضای آزاد قرار بگیرد نرم می شود؟ دلیل آن است که شکر رطوبت هوا را جذب می کند و کلوچه مرطوب می شود. اگرچه بیکینگ پودر قابلیت کمتری در جذب رطوبت دارد، همچنان مقداری رطوبت را از برش خیار خارج می کند.
 
علاوه بر قدرت جذب، فرآیند اسمز نیز به خارج شدن رطوبت از خیار کمک می کند. آب داخل خیار نمک یا شکر زیادی در خود ندارد، اما آب قسمت بالایی برش خیار دارای غلظت زیادی از نمک یا شکر است. به منظور جبران این عدم تعادل، آب داخل خیار به مناطق دارای غلظت بالای نمک یا شکر نقل مکان می کند. به این فرآیند اسمز گفته می شود. همین فرآیند باعث تشنگی انسان پس از خوردن غذای شور یا شیرین می شود. مقدار زیاد نمک یا شکر داخل غذا آب سلول های شما را جذب می کند و مغز فرمان می دهد که آب بیشتری بنوشید.

حال به سوالی که در ابتدای بحث مطرح کردیم بپردازیم: چگونه می توان با جذب رطوبت از خراب شدن وسایل الکترونیکی جلوگیری کرد؟ در صورت خیس شدن وسیله، پس از خاموش کردن و خشک کردن بیرون آن، وسیله را داخل کیسه ای دردار قرار دهید و مقداری ماده ی جاذب رطوبت قوی در کیسه بریزید. قدرت جذب رطوبت این ماده باعث خشک شدن اجزای داخلی وسیله می شود.

تمیز کردن:

می توانید از برش های خیار به عنوان کود استفاده کنید. در غیر این صورت برش های خیار، نمک، شکر و بیکینگ پودر را داخل سطل زباله بیندازید.

‌منبع:  Moisture Capture with Desiccants

بخش پژوهش های دانش آموزی سایت تبیان،تنظیم: نیلوفر یاقوتی

قوانین پایه در عکاسی

مقدمه:

آیا به ثبت لحظات مهم و خاطره انگیز با دوربین عکاسی علاقه دارید؟ ثبت عکس های زیبا از اتفاقات مهم زندگی بسیار با ارزش است. و در مقابل اگر عکسی که می گیرید آن چیزی نباشد که در نظر داشته باشید، بسیار ناامید خواهید شد. ممکن است برایتان سوال شده باشد که چرا بعضی عکس ها بسیار زیبا و مسحورکننده هستند، درحالیکه برخی دیگر خسته کننده و با جذابیت کمترند. ایجاد یک تصویر تأثیرگذار ساده تر از آن است که فکر می کنید.
برخی از قوانین ترکیب بندی (Composition) قرن هاست که مورد استفاده قرار می گیرند، مانند قانون یک سوم و قانون میانگین طلایی. آیا تنها این قوانین در عکس های تأثیرگذار رعایت می شوند یا اینکه نکات دیگری نیز باید رعایت شوند؟ آیا با کار بدون این قوانین می توان عکس های بهتری گرفت؟ آیا اشکال دیگر هنر مانند نقاشی نیز از همین قوانین پیروی می کنند؟

در این فعالیت علمی شما آثار عکاسی را بررسی خواهید کرد و در مورد کاربرد این قوانین ترکیب بندی در آنها تحقیق خواهید نمود.

پیش زمینه:

در کلاس های عکاسی برخی از قوانین ساده ی ترکیب بندی به هنرجویان آموزش داده می شود تا بتوانند عکس های جذابی بگیرند. یکی از این قوانین مهم قانون یک سوم است. برای به کارگیری این قانون کافی است به منظره یاب دوربین عکاسی خود نگاه کنید و قاب تصویر (فریم) را هم به صورت عمودی و هم به صورت افقی به سه قسمت مساوی تقسیم کنید. حال سعی کنید اجسامی که مد نظر دارید در تصویر روی این خطوط تقسیم کننده یا در محل تقاطع آنها باشند. در برخی دوربین های عکاسی می توانید این خطوط را در منظره یاب مشاهده کنید.

قانون دیگر که نسبت به قانون یک سوم کمتر معروف است اما به همان میزان کارآیی دارد قانون میانگین طلایی است. در این قانون تأکید بر قطر قاب است. برای استفاده از این قانون به صورت ذهنی یک قطر از قاب را تصور کنید که از یک گوشه به گوشه ی مقابل خود کشیده شده است. همچنین تصور کنید این خط توسط دو نقطه به سه قسمت مساوی تقسیم شده است. حال این نقطه ها را به گوشه های باقی مانده از قاب تصویر متصل کنید. در مورد این قانون نیز باید عناصر اصلی تصویر را در امتداد این خطوط یا محل تقاطع آنها (نقطه ها) قرار دهید. اکنون که با دو مفهوم اصلی در ترکیب بندی آشنا شده اید، وقت آن رسیده است که عکس های چاپ شده ی عکاسان را بررسی کنید و ببینید که در چه مواقعی آنها از این قوانین استفاده کرده اند و در چه حالاتی این قوانین را به کار نبرده اند.
 

مواد و وسایل مورد نیاز:

یک کتاب عکس (بهتر است کتابی را انتخاب کنید که در آن آثار عکاسان مختلف با سبک های متفاوت وجود داشته باشد. البته در صورت تمایل می توانید آثار یک عکاس را مورد بررسی قرار دهید. همچنین می توانید عکس هایی در رابطه با موضوعی خاص مانند طبیعت را انتخاب کنید. در صورتی که به کتاب عکس دسترسی ندارید از عکس های داخل مجلات یا روزنامه ها استفاده کنید.)

 دو ماژیک دائمی با رنگ های متفاوت
 دو فیلم یا طلق شفاف
 خط کش
 کاغذ و خودکار

آماده سازی:

یک اندازه ی خاص برای عکس هایی که می خواهید بررسی کنید انتخاب کنید. این اندازه باید کوچکتر از اندازه ی طلق تان باشد و عکس های زیادی در این ابعاد در اختیار داشته باشید. 
 
با ماژیک دائمی به اندازه ی ابعاد مورد نظرتان برای عکس یک قاب روی طلق شفاف بکشید.
 
دو خط عمودی موازی با هم طوری در قاب روی طلق بکشید که قاب به سه نوار افقی مساوی تقسیم شود. از این خطوط برای بررسی قانون یک سوم در جهت افقی استفاده خواهید کرد.
 
دو خط عمودی موازی با هم را طوری در قاب روی طلق رسم کنید که قاب به سه نوار عمودی مساوی تقسیم شود. از این خطوط برای بررسی قانون یک سوم در جهت عمودی استفاده خواهد شد.
 
با یک ماژیک دائمی با رنگ متفاوت محل تقاطع خطوط افقی و عمودی را به صورت نقطه علامت بزنید. با استفاده از این نقاط بررسی خواهید کرد که آیا عناصر اصلی تصویر در محل تقاطع خطوط افقی و عمودی قرار دارند یا خیر. طلقی که آماده کردید برای بررسی کامل قانون یک سوم است.
 
حال با ماژیک دائمی روی طلق دوم الگوی قانون میانگین طلایی را رسم کنید. ابتدا به اندازه ی ابعاد مورد نظرتان یک قاب روی طلق رسم کنید.
 
یک قطر از این مستطیل را با وصل کردن دو گوشه ی مقابل هم از آن رسم کنید. به نظرتان چرا تنها به یک قطر نیاز دارید؟ قاب را بچرخانید. آیا تفاوتی مشاهده می کنید؟ اگر آن را برگردانید چه اتفاقی می افتد؟
 
دو نقطه از قطر را پیدا کنید که طول آن را به سه بخش مساوی تقسیم کنند. این دو نقطه را با ماژیک دائمی با رنگ متفاوت علامت بزنید.
 
حال با ماژیک اول هر کدام از این دو نقطه را با یک خط مستقیم به نزدیک ترین گوشه ی آن متصل کنید. اکنون الگوی قانون میانگین طلایی برای بررسی عکس ها آماده است.
 
جدولی برای ثبت نتایج خود به این صورت آماده کنید: روی یک کاغذ ستونی برای هر کدام از این پنج مورد تشکیل دهید: قانون یک سوم افقی، قانون یک سوم عمودی، قانون یک سوم افقی و عمودی، قانون میانگین طلایی و بدون قانون.

روش کار:

 عکس های داخل کتاب را نگاه کنید. سعی کنید در مورد عکس هایی که هم اندازه با ابعاد انتخابی شما هستند قانون استفاده شده را حدس بزنید. آیا خطوطی واضح در عکس می بینید که مطابق با خطوط افقی یا عمودی یک سوم باشند؟ سوژه ی اصلی عکس روی خط یک سوم افقی قرار دارد یا خط یک سوم عمودی یا در محل تقاطع این خطوط؟ در این صورت احتمالاً عکس از قانون یک سوم پیروی می کند. برای بررسی قانون میانگین طلایی به دنبال تصویری خاص در امتداد قطر باشید. آیا سوژه ی اصلی عکس در طول بخش های سه تایی روی قطر قرار دارد؟
 
 در ادامه شما هر عکسی که بررسی می کنید را در یکی از ستون های جدول قرار می دهید. توجه داشته باشید که توضیح کاملی از عکس ها در جدول بنویسید زیرا ممکن است لازم باشد مجدداً به عکس ها رجوع کنید. بهتر است شماره ی صفحه، عنوان عکس، تاریخ آن و نام عکاس را یادداشت کنید. 
 
طلق مربوط به قانون یک سوم را روی عکس قرار دهید. آیا تصویر از قانون یک سوم افقی، یک سوم عمودی یا هر دو پیروی می کند؟ توجه داشته باشید که وجود تنها یک خط یک سوم افقی یا عمودی نیز برای پیروی از این قانون ها کافی است. اگر یک سوژه ی اصلی عکس در محل تقاطع خطوط افقی و عمودی قرار دارد آن را جزو دسته ی پیروی کننده از قانون یک سوم افقی و عمودی به حساب بیاورید. اگر عکسی از قانون یک سوم پیروی می کند آن را در ستون مناسب خود در جدول قرار دهید. اگر قانون مربوط به عکسی تا این مرحله شناسایی شد می توانید دو مرحله ی بعد را رد کنید و به عکس دیگری بپردازید.
 
طلق مربوط به قانون میانگین طلایی را روی عکس قرار دهید. آیا تصویر از قانون میانگین طلایی پیروی می کند؟ فراموش نکنید که می توانید الگو را برگردانید تا تصویر را در جهت قطر دوم نیز بررسی کنید. در صورت پیروی عکس از این قانون اطلاعات مربوط به آن را در ستون مربوط به خود یادداشت کنید و بدون انجام مرحله ی بعد به سراغ عکس دیگری بروید.
 
 چنانچه عکس از هیچ کدام از این قوانین پایه ای ترکیب بندی پیروی نمی کند اطلاعات مربوط به آن را در ستون بدون قانون یادداشت کنید.
 
 عکس های بیشتری را بررسی و طبقه بندی کنید و تا جایی که می توانید اطلاعات جدولتان را افزایش دهید. اطلاعات بیشتر دید بهتری در مورد پیروی عکس ها از قوانین ترکیب بندی می دهد.
 
 پس از جمع آوری اطلاعات کافی تعداد عکس های مربوط به هر ستون را بشمارید و عدد را در پایین هر ستون بنویسید. آیا این اعداد الگوی خاصی را نشان می دهند؟ آیا یک قانون بیشتر از قوانین دیگر در عکس ها استفاده می شود؟
 
 به طور کلی از میان عکس های بررسی شده چه تعداد از قوانین ترکیب بندی پیروی می کنند؟ این تعداد در مقایسه با تعداد عکس هایی که از هیچ قانونی پیروی نمی کنند چگونه است؟ از این بررسی ها چه نتیجه ای می گیرید؟ آیا پیروی از این قوانین در تمام عکس ها اجباری است یا این قانون ها صرفاً راهنمایی هایی برای بهتر شدن عکس ها هستند؟ حتی ممکن است به این نتیجه رسیده باشید که عکس های بررسی شده آثاری هنری هستند که از هیچ قانونی پیروی نمی کنند.

آزمایش های تکمیلی

 یک نمودار میله ای یا دایره ای برای تعداد کل عکس های پیروی کننده از قوانین در مقابل عکس هایی که از هیچ قانونی پیروی نمی کنند رسم کنید. آیا نتیجه گیری بر اساس نمودار تصویری آسان تر از مقایسه ی اعداد است؟ آیا با بررسی نمودارها می توانید کسری از کل عکس ها که از قانونی پیروی می کنند یا نمی کنند را حدس بزنید؟ همچنین می توانید یک نمودار میله ای یا دایره ای از تعداد عکس های پیروی کننده از هر قانون به طور جداگانه رسم کنید. آیا درک این نمودار آسان تر از درک اعدادی است که به دست آورده اید؟
سعی کنید با یک دوربین عکاسی این قوانین را در عکاسی به کار ببرید. به نظرتان استفاده از این قوانین ظاهر عکس هایتان را تغییر خواهد داد؟ همچنین می توانید کادر عکس های خود را به صورت دیجیتالی با نرم افزارهای ویرایش عکس عوض کنید تا تصویر از یک قانون ترکیب بندی پیروی کند. آیا اعمال این تغییرات تأثیری بر ظاهر عکس هایتان می گذارد؟

تمرکز این فعالیت علمی بر روی عناصر اصلی عکس است. عکاسان می توانند ترکیب بندی های متفاوتی برای پس زمینه، پیش زمینه و سوژه ی عکس به کار ببرند. آیا می توانید برخی از قوانین ترکیب بندی استفاده شده توسط عکاسان برای بخش های مختلف عکس را شناسایی کنید؟
بررسی کنید که آیا برخی از قوانین در سبک خاصی از عکاسی بیشتر به کار می روند یا خیر. به نظرتان این قوانین تأثیر یکسانی بر انواع عکس ها دارند؟
 قوانین یک سوم و میانگین طلایی در عکاسی بسیار شناخته شده هستند. به نظرتان این قوانین در انواع دیگر کارهای هنری نیز کاربرد دارند؟ در این زمینه بیشتر تحقیق کنید.

مشاهده و نتیجه گیری:

آیا در برخی از عکس ها یکی از این قوانین رعایت شده است و برخی دیگر از عکس ها از هیچ قانونی پیروی نمی کنند؟ تناسب عنصری مهم در ترکیب بندی و یک ابزار عالی برای ایجاد تصویری متعادل و جذاب است. اما تنها این عنصر اهمیت ندارد، بلکه عناصر دیگری از جمله شکل و رنگ و ... نیز باید در نظر گرفته شوند. نتیجه آن که قوانین یک سوم و میانگین طلایی اگرچه بسیار مفید هستند، در تمام عکس ها رعایت نمی شوند. تصمیم در این زمینه به عهده ی عکاس است که قصد گرفتن چه عکسی را دارد.

احتمالاً متوجه شده اید که این دو قانون پایه ای ترکیب بندی در برخی از عکس ها بسیار کاربرد دارند. اما در برخی دیگر از عکس ها مانند کلوزآپ که در آنها تقارن اهمیت دارد باید سوژه ی اصلی عکس در مرکز تصویر باشد. عکاسان حرفه ای ممکن است از قوانین ترکیب بندی بر اساس نسبت طلایی استفاده کنند که منجر به ایجاد تصاویری جذاب می-شود. در مورد نسبت طلایی بیشتر تحقیق کنید و نمونه های هنری با استفاده از این اصل را بیابید.

منبع: Comelling Compositions

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تنظیم: نیلوفر یاقوتی

پل ماکارونی

مقدمه:

 آیا تا به حال ماکارونی (اسپاگتی) پخته اید؟ رشته های ماکارونی بسیار دراز هستند، به همین دلیل برخی افراد آنها را از وسط نصف می کنند تا راحت تر در قابلمه جا شوند. رشته های ماکارونی چگونه می شکنند؟ این مسئله چه ارتباطی با علم دارد؟ به نظر می رسد مهندسان و دانشمندان نحوه ی شکستن مواد هنگام خم شدن را بررسی می کنند. اگر چه مهندسان حرفه ای بیشتر در مورد اجسامی مانند تیرآهن های به کار رفته در یک پل بررسی انجام می دهند، شما می توانید فعالیتی سرگرم کننده با ماکارونی انجام دهید!

پیش زمینه:

هنگامی که یک رشته ی ماکارونی (یا هر جسم دیگر) را خم می کنید چه اتفاقی می افتد؟ با خم کردن یک ماده دو اتفاق رخ می دهد: بخش هایی از آن تحت کشش قرار می گیرد، یعنی در حال جدا شدن از هم هستند. سایر بخش ها نیز تحت فشار (فشردگی) قرار می گیرند. برخی مواد تحت کشش یا فشردگی آسان تر می شکنند. به همین دلیل مطالعه ی نحوه ی شکستن مواد برای مهندسان و دانشمندان علم مواد مهم است.

 درک بهتر جزییات این موضوع به آنها امکان ساخت سازه هایی را می دهد که نمی شکنند. پل مثال مناسبی در این باره است. با عبور اتومبیل ها از روی یک پل، وزن آنها به پل فشاری به سمت پایین وارد می کند و در نتیجه پل کمی خم می شود. این مسئله مواد سازنده ی پل را تحت کشش و فشردگی قرار می دهد. وظیفه ی مهندسان طراحی پل به گونه ای است که تحت این نیروها نشکند.

شما در این فعالیت علمی میله ای متشکل از رشته های ماکارونی خواهید ساخت. با آویزان کردن وزنه از این میله رشته های ماکارونی خم می شوند و برخی رشته ها تحت کشش و برخی دیگر تحت فشردگی قرار می گیرند. اینکه کدام رشته ها زودتر می شکنند بستگی به خواص فیزیکی ماکارونی دارد. به نظرتان کدام رشته های ماکارونی زودتر می شکنند؟ فعالیت علمی زیر را انجام دهید تا پاسخ این سوال را بیابید!

 مواد و وسایل مورد نیاز:

یک بسته ماکارونی
دو جسم با ارتفاع یکسان مانند دو صندلی، میز یا جعبه ی مقوایی بزرگ
 قیچی (در هنگام استفاده از آن از یک بزرگتر کمک بگیرید.)
 نخ
گیره ی کاغذ
لیوان پلاستیکی یا کاغذی بزرگ
اجسامی به عنوان وزنه (مانند سکه)

کش لاستیکی یا نوار چسب
 عینک ایمنی برای محافظت از چشمانتان در مقابل تکه های ماکارونی که به اطراف پرتاب می شوند. (این مورد اختیاری است اما توصیه می شود آن را تهیه کنید.)

آماده سازی:

دو صندلی، میز یا جعبه ی مقوایی هم ارتفاع را طوری کنار هم قرار دهید که فاصله ی میانشان چند سانتیمتر (کمتر از طول رشته های ماکارونی) باشد.
با کمک یک بزرگتر دو سوراخ کوچک در مقابل هم روی دیواره ی لیوان کاغذی یا پلاستیکی در زیر لبه ی آن ایجاد کنید. 
یک نخ را از دو سوراخ رد کنید و دو سر نخ را گره بزنید تا یک دسته برای لیوان داشته باشید. (به این ترتیب لیوان به یک سطل کوچک تبدیل می شود.)
یک گیره ی کاغذ را به شکل حرف C یا S دربیاورید تا با استفاده از آن نخ متصل به لیوان را به دسته ی ماکارونی آویزان کنید.

روش کار:

یک رشته ماکارونی را روی شکاف میان دو صندلی (یا میز و یا جعبه) قرار دهید.
با استفاده از قلابی که از گیره ی کاغذ ساختید لیوان را از رشته ی ماکارونی آویزان کنید.
حال به آرامی داخل لیوان وزنه اضافه کنید (مثلاً سکه). به نظرتان قبل از شکستن ماکارونی چه مقدار وزن می توان به لیوان اضافه کرد؟ 
به اضافه کردن وزن ادامه دهید. اگر از وزنه های سنگین مانند سکه استفاده می کنید، در هنگام انداختن سکه با دست لیوان را نگه دارید. پس از انداختن سکه دستتان را به آرامی کنار بکشید تا وزن لیوان بر ماکارونی وارد شود. (اگر با دست لیوان را نگه ندارید ممکن است ماکارونی در اثر انداختن وزنه سریع تر بشکند.)
 وزنه ها را اضافه کنید تا رشته ی ماکارونی بشکند. (در صورتی که رشته ی ماکارونی قبل از شکستن خم شد و به پایین افتاد فاصله ی میان دو صندلی، میز یا جعبه را کمتر کنید.)
حال پنج رشته ماکارونی را به هم ببندید. می توانید برای این منظور انتهای این رشته ها را با کش لاستیکی یا نوار چسب به هم بچسبانید. به نظرتان این دسته ی پنج تایی از رشته های ماکارونی چه وزنی را تحمل می کنند؟ آیا وزنی که تحمل می کنند حدوداً پنج برابر وزنی است که یک رشته ماکارونی تحمل می کند یا بیشتر یا کمتر؟
دسته ی پنج تایی ماکارونی را روی شکاف میان دو صندلی یا میز قرار دهید و مراحل قبل را تکرار کنید. به خاطر داشته باشید که وزنه ها را یکی یکی اضافه کنید. اتفاقاتی که می افتد را خوب مشاهده کنید و به صداهایی که می شنوید دقت کنید. آیا قبل از شکسته شدن کل دسته می توانید شکستن یک رشته ی تنها را ببینید یا صدای آن را بشنوید؟ اولین رشته هایی که می شکنند در بالای دسته قرار دارند یا پایین؟
همین مراحل را با دسته ای متشکل از ده رشته ماکارونی انجام دهید. (اگر لیوان بزرگتر و وزنه های بیشتری در اختیار دارید تعداد رشته های دسته را افزایش دهید.)
 با دقت بررسی کنید که رشته هایی که زودتر می شکنند در کدام قسمت از دسته قرار دارند. به نظرتان کدام رشته ها تحت کشش و کدام رشته ها تحت فشردگی هستند؟

آزمایش های تکمیلی:

 آیا نحوه ی قرار گرفتن رشته های ماکارونی در کنار هم داخل دسته بر وزنی که دسته تحمل می کند تأثیر می گذارد؟ چنان چه رشته های ماکارونی را آزادانه کنار هم بگذارید و تنها با یک نخ آنها را در کنار هم نگه دارید، عملکرد دسته چه تفاوتی با حالتی دارد که رشته های ماکارونی با چسب یا کش لاستیکی محکم در کنار هم قرار داشته باشند؟
آزمایش را با دسته های بزرگتر (تعداد رشته های ماکارونی بیشتر) انجام دهید. برای این کار به ظرف بزرگتر (مانند سطل به جای لیوان پلاستیکی) نیاز خواهید داشت. همچنین می توانید به جای وزنه داخل لیوان آب بریزید. در این حالت دقت داشته باشید آزمایش را جایی انجام دهید که در صورت ریختن آب روی زمین مشکلی پیش نیاید.

مشاهده و نتیجه گیری:

در این فعالیت علمی باید مشاهده کرده باشید که رشته های پایینی در دسته زودتر می شکنند. این رشته ها تحت کشش قرار دارند (در حال جدا شدن از هم هستند). رشته های ماکارونی خشک شکننده هستند، به این معنا که به جای خم شدن تمایل به شکستن سریع دارند. (در مقابل این مواد، مواد با خاصیت انعطاف پذیری هستند که قابلیت کشیده شدن را دارند و قبل از شکستن می توانند تغییر شکل دهند.) در نتیجه، هنگامی که یک تکه از ماکارونی بشکند، تکه های دیگر نیز به سرعت دچار شکستگی می شوند. این نوع از شکست ماده چیزی است که مهندسان از وقوع آن در سازه هایی مانند پل جلوگیری می کنند. فاکتورهای بسیار دیگری نیز در طراحی یک پل ایمن برای تحمل وزن های زیاد اهمیت دارند.

منبع:  Spaghetti Beams

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تنظیم: نیلوفر یاقوتی

رقص قطره ها

مقدمه:

آیا تا به حال به حرکت قطره های باران روی شیشه ی پنجره توجه کرده اید؟ برخی از این قطرات تنها هستند و برخی دیگر به هم می پیوندند و قطره های بزرگتری تشکیل می دهند. آیا برایتان سوال شده است که چرا این قطره ها به شیوه های مختلف رفتار می کنند؟ کنترل پخش مایعات روی سطوح، یا خیس شدن، بسیار مهم است. در بعضی کاربردها به سطحی با خاصیت دفع مایع نیاز دارید، مانند کاپشن ضد آب.

در موارد دیگر نیاز دارید مایع به طور یکدست روی سطح پخش شود، مانند رنگ دیوار. اما آیا می توان رفتار قطره های آب روی سطحی خاص را پیش بینی کرد؟ این قطره روی سطح نیز به صورت قطره باقی می ماند یا پخش می شود؟ پیش بینی رفتار در حالتی که آب همراه با ماده ای دیگر باشد بسیار پیچیده تر است. در مواردی نتایج غیر منتظره و جالب حاصل می شوند. فعالیت علمی زیر را انجام دهید تا خودتان این موضوع را تجربه کنید.

پیش زمینه:

چه چیزی تعیین کننده ی رفتار یک مایع روی سطوح است؟ پاسخ به نظر آسان است: رفتار وابسته به نوع مایع و سطح است. سطوح مختلف دارای ساختارهای مولکولی متفاوت هستند که روی رفتار آب یا مایعات دیگر بر روی آنها تأثیرگذار است. موادی مانند شیشه که آب را به خود جذب می کنند هیدروفیل یا آبدوست نام دارند و آب روی این سطوح به آسانی پخش می شود. سطوح دیگر مانند تفلون یا برگ گیاهان رفتاری درست مخالف این دارند و آب گریز یا هیدروفوب نام دارند. آب روی این سطوح به صورت قطره درمی آید. شکل قطره روی هر سطح اطلاعات زیادی در مورد خواص این سطح بیان می کند.

در مایعات کشش سطحی خاصیت تعیین کننده ی شکل قطره هاست. مولکول های مایع در یک قطره علاقه دارند به مولکول های اطراف خود بچسبند. بدین ترتیب مولکول های داخل قطره به هم متصل هستند. اما در سطح قطره تعداد مولکول های مایع کمتر است که این مسئله منجر به تشکیل پیوندهای قوی تر میان مولکول های سطحی می شود. با کشیده شدن مولکول های سطح به داخل قطره توسط مولکول های زیرین، قطره تشکیل می شود. ممکن است از کنار نمونه هایی از کشش سطحی مایعات بدون توجه عبور کرده باشید، مانند تشکیل قطرات کوچک آب بر روی پنجره، برگ گیاهان پس از بارش باران یا حرکت برخی حشرات روی سطح آب. در این فعالیت علمی به نمونه ای از اثرات کشش سطحی می پردازیم و عوامل موثر بر رفتار قطرات را بررسی خواهیم کرد.

مواد و وسایل مورد نیاز:

- یک بزرگتر برای کمک در انجام آزمایش
- آب
- دستمال کاغذی مخصوص آشپزخانه
- کاغذ سفید
- شیشه ی مخصوص میکروسکوپ (لام) و انبردست (اختیاری)
- یک سطح شیشه ای صاف و مقاوم در برابر حرارت مانند ظرف پیرکس (کاملاً سالم و بدون ترک)
- رنگ خوراکی مایع (که ماده ی اصلی تشکیل دهنده ی آن پروپیلن گلیکول باشد.)
- قطره چکان
- دستگیره ی آشپزخانه
- اجاق گاز
- کاغذ مومی (wax paper)
- عینک ایمنی (برای حفاظت از چشم در هنگام انجام آزمایش)
- ماژیک دائمی

آماده سازی:

- چند دستمال کاغذی مخصوص آشپزخانه روی سطح کار خود پهن کنید تا از کثیف شدن آن جلوگیری شود.
 
- با کمک قطره چکان یک خط شامل پنج قطره آب روی کاغذ مومی بریزید. این قطره ها باید تقریباً هم اندازه باشند.
 
- یک رنگ خوراکی (آبی، سبز، قرمز یا زرد) انتخاب کنید و یک قطره ی غلیظ از این رنگ خوراکی از ظرف حاوی رنگ در کنار خط شامل پنج قطره آب بریزید.
 
- به کمک قطره چکان مقدار کمی رنگ از این قطره ی روی سطح بردارید و آن را به دقت داخل اولین قطره ی آب از پنج قطره بریزید. با داخل کشیدن و بیرون ریختن مرتب قطره توسط قطره چکان محتویات آن را به خوبی مخلوط کنید.
 
- حال مقدار کمی از این قطره ی اول را با قطره چکان بردارید و با دقت در قطره ی دوم از پنج قطره بریزید.
 
- همین مراحل را برای پنج قطره انجام دهید. در انتها باید شش قطره شامل غلظت های مختلف رنگ خوراکی داشته باشید.
 
- قطره چکان را با آب تمیز بشویید.
 
- این مراحل را با یک سری جدید از قطره های آب و یک رنگ خوراکی دیگر (آبی، سبز، قرمز یا زرد) انجام دهید. به خاطر داشته باشید که قبل از عوض کردن رنگ خوراکی و انجام این مراحل از ابتدا، حتماً قطره چکان را بشویید. کاغذ مومی را موقتاً کنار بگذارید، در مراحل بعدی به آن نیاز خواهید داشت.
 
- از بزرگتر خود بخواهید اجاق گاز را روشن کند.
 
- عینک های ایمنی خود را به چشم بزنید.
 
- از بزرگتر خود بخواهید ظرف پیرکس را با دستگیره نگه دارد. مساحتی در حدود سه در شش سانتیمتر از کف ظرف را به مدت ۳۰ تا ۴۵ ثانیه به آرامی از میان شعله عبور دهید. شعله باید به شیشه ی ظرف برخورد کند. محلی از ظرف که با شعله در تماس است را به خاطر بسپارید زیرا فعالیت خود را در این قسمت انجام می دهید. (توجه: هنگام عبور دادن ظرف از میان شعله بسیار دقت کنید. ترک های میکروسکوپی می توانند منجر به شکسته شدن ظرف هنگام قرار گرفتن در معرض حرارت شوند. حتماً از شیشه ی مقاوم به حرارت (پیرکس) استفاده کنید. تمام افراد حاضر در محل آزمایش باید عینک ایمنی به چشم داشته باشند.)
 
- اگر لام میکروسکوپ دارید، می توانید به جای ظرف پیرکس لام را به مدت سی ثانیه از شعله ی گاز رد کنید.
 
- مراقب باشید زیرا شیشه بسیار داغ می شود. با دقت ظرف پیرکس یا لام را روی سطح کار خود قرار دهید. (سمتی از شیشه که در تماس با شعله قرار داشته است باید رو به بالا باشد.) اجازه دهید شیشه به مدت ده دقیقه خنک شود.

روش کار:

- پس از اینکه شیشه کمی خنک شد، یک کاغذ سفید روی سطح کار خود قرار دهید. ظرف پیرکس یا لام را روی کاغذ بگذارید. به خاطر داشته باشید سمتی از شیشه که در تماس با شعله بوده است باید رو به بالا باشد.
 
- با قطره چکان تمیز یک قطره آب خالص روی سطح شیشه بریزید. چه اتفاقی برای قطره می افتد، آیا روی سطح پخش می شود یا شکل قطره ای خود را حفظ می کند؟
 
- حال قطره ای کوچک از قطره ی غلیظ رنگ خوراکی را با کمک قطره چکان از روی کاغذ مومی بردارید (هر رنگی که می خواهید) و با دقت آن را روی شیشه بریزید. رفتار این قطره چگونه است؟ آیا این قطره با قطره ی آب خالص تفاوت دارد؟ آیا تفاوتی دیگر میان این دو قطره مشاهده می کنید؟
 
- حال قطره ای از رنگ خوراکی با همین غلظت را در کنار قطره ی رنگ قبلی روی شیشه بریزید. این دو نباید در تماس با هم باشند اما فاصله ی میان شان باید حدود سه تا شش میلیمتر باشد. این دو قطره چه رفتاری دارند؟ آیا در جای خود ثابت هستند یا حرکت می کنند؟ اگر قطره ها حرکت می کنند، جهت حرکتشان چگونه است و چه اتفاقی برای آنها می افتد؟
 
(راهنمایی: اگر هیچ اتفاقی برای قطره ها رخ نمی دهد احتمالاً دمای شیشه پایین تر از حد مجاز است. در این صورت شیشه را پاک کنید و مجدداً آن را روی شعله گرم کنید. استفاده از لام بهتر از ظرف پیرکس است. همچنین می توانید محل قرار گرفتن دو قطره روی شیشه را عوض کنید زیرا در برخی قسمت ها نتیجه ی بهتری حاصل می شود.)
- قطره چکان را بشویید و یک قطره رنگ خوراکی غلیظ (هر رنگی که دوست دارید) روی سطح شیشه بریزید.
 
- مجدداً قطره چکان را بشویید. سپس با آن کم غلظت ترین قطره روی کاغذ مومی با رنگی متفاوت از قطره ی غلیظ را بردارید و در کنار قطره ی غلیظ روی شیشه بریزید، به طوری که دو قطره با همدیگر تماس نداشته باشند. رفتار این دو قطره مشابه با رفتار دو قطره ی غلیظ همرنگ است؟ تفاوت ها در چیست؟
 
- حال چندین قطره در رنگ ها و غلظت های متفاوت از روی کاغذ مومی بردارید و به صورت اتفاقی و رندوم روی سطح گرم شیشه بریزید. دقت کنید که قبل از تعویض رنگ یا غلظت قطره ها باید قطره چکان را بشویید. همچنین سعی کنید قطراتی با اندازه های مختلف روی شیشه تشکیل دهید. چه اتفاقی برای قطره ها رخ می دهد؟ آیا رنگ و غلظت سبب تغییر رفتار آنها می شود؟ آیا می-توانید الگوی رفتاری خاصی در مورد این قطره ها تشخیص دهید؟
 
- آیا می توانید روش های دیگری برای ایجاد تغییر در رفتار قطره ها روی سطح شیشه ای یا هر سطح دیگری پیدا کنید؟ قطره ها روی تمام سطوح حرکت نمی کنند، اما می توانید در شکل و نحوه ی پخش آنها روی سطوح تغییر ایجاد کنید. سطوحی مانند کاپشن ضد آب، برگ گیاهان، پلاستیک یا یک میز چوبی را امتحان کنید. به نظرتان وجود مواد صابونی، روغن زیتون یا الکل تغییری در شکل قطره های تشکیل شده روی سطوح ایجاد می کند؟ اگر زبری سطوح را تغییر دهید چه اتفاقی برای قطره ها می افتد؟ (رنگ های خوراکی و مواد روغنی روی سطوح ایجاد لک می کنند، در نتیجه هنگام استفاده از آنها مراقب باشید.)

مشاهده و نتیجه گیری:

در این فعالیت علمی باید انواع رفتارها را روی سطح شیشه ای مشاهده کرده باشید. به احتمال زیاد قطره ی آب خالص به سرعت روی سطح پخش می شود. حرارت دادن به شیشه سبب نامساعد شدن شرایط برای تشکیل قطره می شود و در نتیجه پخش شدن مایع روی آن محتمل تر است. با این وجود رنگ خوراکی غلیظ علاوه بر آب حاوی ماده ی شیمیایی به نام پروپیلن گلیکول است. ترکیب این دو ماده سبب تشکیل قطره هایی کروی تر می شود که باید متوجه آنها روی سطح شیشه ای شده باشید. آب سطحی در این قطره ها سریع تر از پروپیلن گلیکول تبخیر می شود و در عین حال کشش سطحی بیشتری نیز دارد. این تفاوت ها منجر به جریان متقارن آب در قطره می شود که باعث تثبیت قطره و جلوگیری از پخش آن می شود.

ممکن است مشاهده کرده باشید که قطره ی رنگ خوراکی کمی روی سطح شیشه ای حرکت می کند. با قرار دادن قطره ی دوم رنگ خوراکی در کنار قطره ی اول، این دو به هم نزدیک می شوند. دلیل این حرکت آن است که یک قطره بر تبخیر آب قطره ی دوم تأثیر می گذارد و جریان آب داخلی آن را نامتعادل می کند. نتیجه حرکت قطره ها به سوی هم در اثر عدم تعادل است. وقتی دو قطره به هم می رسند، ترکیب آب/پروپیلن گلیکول آنها رفتار دو قطره را تعیین می کند. اگر دو مخلوط یکسان باشند قطره ها به هم متصل می شوند و قطره ای بزرگتر تشکیل می دهند. اما اگر دو قطره رنگ خوراکی با غلظت های بسیار متفاوت را در کنار هم قرار دهید، مشاهده خواهید کرد که یک قطره به دنبال دیگری حرکت می کند. دلیل این اتفاق تفاوت در کشش سطحی دو قطره است. قطره ی با کشش سطحی کمتر (غلظت رنگ خوراکی بیشتر) به دنبال قطره ی با کشش سطحی بیشتر (غلظت رنگ خوراکی کمتر) حرکت می کند. با قرار دادن چندین قطره در غلظت ها و رنگ های مختلف حرکت های جالبی را روی سطح گرم شیشه مشاهده می کنید.

تمیز کردن:

ظرف پیرکس یا لام را به خوبی بشویید تا رنگ های خوراکی پاک شوند. سطح کار خود را با آب و صابون تمیز کنید و حتماً در انتهای کار دستان خود را بشویید.

منبع: Dancing Droplets  

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تنظیم : نیلوفر یاقوتی

مسابقه کدکاپ

مسابقه مقدماتی کدکاپ روز چهارشنبه ۱۵ اردیبهشت برگزار شد.

در ابتدا توضیحاتی در رابطه با این مسابقه خدمت شما عرض می کنیم.
همانگونه که قبلا خدمتتان عرض کردیم، هدف اصلی از برگزاری چنین مسابقه ای، افزایش مهارت برنامه نویسی در سرتا سر ایران عزیزمان بود. مسابقات برنامه نویسی بسیاری در سطح کشور برگزار می شود که به دلایل مختلف، از جمله بعد مسافت، سطح بالا و یا پایین مسابقات و غیره، شرکت در آن برای همه ی افراد علاقه مند به برنامه نویسی امکان پذیر نبوده است.

حال ما سعی کردیم استاندارد جدیدی از مسابقه ی برنامه نویسی را تعریف کنیم و هدف مان شرکت حداکثری افراد برنامه نویس در این مسابقه بود. سعی کردیم سوالات نه آنقدر آسان باشد که برنامه نویسان کم تجربه تر از مسابقه زده شوند و نه آنقدر سخت باشد که فقط افراد با توانایی بالای برنامه نویسی و الگوریتمی قادر به پاسخگویی به سوالات باشند. در کنار آن سعی کردیم با ایجاد فضای پرسش و پاسخ مناسب، مشکلات دوستانی که شاید دفعات اولی است که در چنین مسابقه ای شرکت می کنند را حل کنیم.

 همه ی این ها را گفتیم تا به بیان این موضوع برسیم که ما در آغاز راهی طولانی و مهم برای افزایش سطح مهارت برنامه نویسی، الگوریتیمی و حل مسئله در کشورمان هستیم و از هیچ تلاشی در این زمینه دریغ نمی کنیم و از همه ی نظرات تان برای بهبود عملکردمان استفاده می کنیم. می دانیم که اشکلات زیادی در همین کارهایی که تا بحال انجام داده ایم وجود دارد. امیدواریم هرچه زودتر با تلاش بیشتر خودمان و کمک های مشاوره ای و فنی شما دوستان به آنچه که باید برسیم.

اما اطلاعاتی در رابطه با مسابقه، شما شرکت کنندگان محترم در این مسابقه مجاز به استفاده از زبان های برنامه نویسی پایتون، جاوا، ++C و C بوده اید و در طول ۱۴ ساعت زمان مسابقه، ۶۲۱۷ بار کد پاسخ مورد نظرتان را فرستاده اید.

 از ۶۲۱۷ کد ارسال شده، زبان های C و ++C با ۴۰۲۳ ارسال حدود ۶۵ درصد ارسال ها را داشته است. بعد از این زبان ها، زبان پایتون(۲و۳) با ۱۱۱۷ ارسال، حدود ۱۸ درصد ارسال ها و زبان جاوا با ۹۸۷ ارسال، حدود ۱۶ درصد ارسال ها را داشته اند. آسان ترین مسئله ی مسابقه، مسئله هوپ بوده است که توسط ۲۹۰ تیم و سخت ترین سوال مسابقه، مسئله ی آبیاری نوین بوده است که توسط ۱۱ تیم حل شد.

همان طور که خدمت تان عرض کردیم. از مسابقه ی مقدماتی، ۲۵۰ نفر به مرحله ی نهایی راه پیدا می کنند. کشف تقلب در Quera انجام شده است و ۲۵۰ نفر نهایی بعد از اعمال نتیجه ی کشف تقلب بر جدول امتیازات معرفی می شوند. اما تا قبل از کشف تقلب، تا رتبه ی ۱۴۵، ۲۵۳ نفر شامل ۱۰۶ تیم و ۴۱ نفر هستند که مجوز حضور در مرحله ی نهایی را کسب کرده اند. اما نتیجه ی قطعی راه یافتگان را تا امشب خدمتان عرض می کنیم. همچنین تست کیس های مسابقه ی مقدماتی همراه با نتیجه ی نهایی در اختیارتان قرار می گیرد.

در پایان  مجددا از شما بابت حضورتان در این مسابقه سپاسگزاریم. همچنین از اینکه به خاطر تعداد زیاد ایمیل های دریافتی در این چند روزه، امکان پاسخگویی به تعدادی از ایمیل ها فراهم نشد عذرخواهی می کنیم.
با سپاس فراوان

منبع: http://www.codecup.ir/

بخش پژوهش های دانش آموزی سایت تبیان، نظیم: نیلوفر یاقوتی

کدکاپ

مسابقه برنامه نویسی کدکاپ شریف به مراحل پایانی خود نزدیک می شود و شرکت کنندگان برای حضور در مرحله ی نهایی مسابقه باید در مسابقه ی مقدماتی شرکت کنند تا با کسب حد نصاب لازم به مرحله ی نهایی راه یابند.
تاریخ برگزاری مسابقه ی مقدماتی، چهارشنبه ۱۵ اردیبهشت از ساعت ۸ صبح الی ۲۲ می باشد.
این مسابقه به صورت آنلاین برگزار می شود و ۲۵۰ نفر برتر به مرحله ی نهایی مسابقه که به صورت حضوری در دانشگاه صنعتی شریف برگزار می شود راه می یابند.
جوایز مسابقه ۶۰ سکه بهار آزادی به ۱۰ تیم برتر به همراه اعطای ۱۰۰ گواهینامه به ۱۰۰ نفر برتر می باشد.دوستان گرامی برای ثبت نام در مسابقه از لینک زیر استفاده فرمایید.

770 نفر در مسابقه مقدماتی شرکت کردند و در حال مسابقه می باشند. هم اکنون در حال برگزاری یکی از بزرگترین مسابقات انلاین تاریخ کشور می باشیم...

مسابقه مقدماتی اصلی جهت راهیابی به فینال مسابقات از ساعت 8 صبح امروز آغاز شده است. در حال حاضر 710 نفر در این مسابقه شرکت کرده اند و 250 نفر برتر به مرحله نهایی راه پیدا خواهد کرد. ( روابط عمومی مسابقات کدکاپ)

ثب نام مسابقه مقدماتی جهت راهیابی به مرحله فینال  آغاز شد.هم اکنون می توانید در مسابقات ثبت نام کنید.
دوستان گرامی برای ثبت نام در مسابقه از لینک زیر استفاده فرمایید.

https://quera.ir/overview/contest

برای ثبت نام در مسابقه تمرینی دوم از لینک زیر استفاده نمایید. لطفا به دوستان و همکلاسی های برنامه نویس خودتون هم اطلاع رسانی فرمایید.

https://quera.ir/overview/contest

منبع      :http://www.codecup.ir

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تنظیم: نیلوفر یاقوتی

طراحی سد

مقدمه:

ممکن است تا به حال به کاربردهای مختلف آب از جمله برای نوشیدن، آشپزی، شست و شو و غیره زیاد فکر کرده باشید. اما آیا می دانستید می توان با استفاده از آب برق تولید کرد؟ فعالیت سرگرم کننده ی زیر را انجام دهید تا در مورد نیروی هیدروالکتریک (برق آبی) بیشتر بیاموزید.

 پیش زمینه:

به دلیل وجود گرانش، تمام اشیا و مواد با بالا رفتن از سطح زمین دارای انرژی پتانسیل می شوند. با سقوط این اجسام به سمت زمین انرژی پتانسیل به انرژی جنبشی یا حرکتی تبدیل می شود. در مورد آب می توان از سقوط آن یک توربین را که مانند پروانه است به چرخش درآورد. اگر این توربین در حال چرخش به یک ژنراتور الکتریکی متصل باشد، می تواند تولید برق کند. برق تولید شده از آب در حال سقوط نیروی هیدروالکتریک (برق آبی) نام دارد. (هیدرو به معنای آب است.)

اما چگونه می توان به طور بهینه از انرژی آب در حال سقوط بهره برداری کرد؟ برای تولید میزان برق زیاد، نیاز به مقدار زیادی آب در حال سقوط با سرعت بالا در یک مکان است. با این اوصاف باران گزینه ی مناسبی برای تولید نیروی هیدروالکتریکی نیست زیرا آب در مساحت بسیار بزرگی گسترده است و بارش باران در زمان های غیر قابل پیش بینی اتفاق می افتد. آبشارها مقدار بسیار زیادی آب در حال سقوط در یک ناحیه دارند. اما از آنجا که آبشارها دارای زیبایی طبیعی هستند بسیاری از آنها نقاط توریستی و دیدنی طبیعی محسوب می شوند. در نتیجه ساخت نیروگاه های نه چندان زیبا در این مناطق کار خوشایندی در نظر مردم نیست. یکی از راه حل ها برای این مسئله ساخت سد است، سازه هایی عظیم که جریان آب یک رودخانه را می بندند. این کار باعث می شود دریاچه ای عمیق با نام مستعار مخزن (reservoir) تشکیل شود و مقداری از آب آن در هنگام عبور از درون سد برق تولید کند. در این فعالیت علمی شما بررسی خواهید کرد که برای تولید بهینه ی برق با این روش، توربین باید در کجا قرار بگیرد.

توجه داشته باشید که اگر چه نیروی هیدروالکتریکی نوعی انرژی تجدیدپذیر محسوب می شود، برخی اثرات زیست محیطی نیز به همراه دارد. دریاچه های بزرگی که در پشت سد تشکیل می شوند ممکن است زیستگاه های طبیعی حیوانات را از بین ببرند؛ مسدود کردن رودخانه ها بدین معناست که بسیاری از موجودات از جمله ماهی ها نخواهند توانست از جایی به جای دیگر نقل مکان کنند؛ همچنین شکسته شدن یک سد سبب ایجاد سیل های خطرناک و آسیب به جان انسان ها و حیوانات می شود. اگر علاقه مندید در این مورد بیشتر بدانید می توانید تحقیقات بیشتری در مورد مزایا و مضرات تولید انرژی هیدروالکتریکی انجام دهید.

مواد و وسایل مورد نیاز:

 بطری شیر یا بطری نوشابه ی دو لیتری
 میخ کوچک
 آب
 نوار چسب
 صندلی، نردبان یا چهارپایه
 وان حمام، سینک یا فضایی باز در بیرون از منزل که بتوانید در آنجا آب بریزید.
 متر اندازه گیری (اختیاری)

آماده سازی:

 وسایل لازم را آماده کنید و آنها را در جایی ببرید که ریختن آب روی زمین مشکلی نداشته باشد، مانند حمام یا بیرون از خانه.
 

روش کار:

 با استفاده از میخ سه سوراخ کوچک در یک طرف ظرف شیر یا نوشابه ایجاد کنید: سوراخ اول در نزدیکی لبه ی ظرف، سوراخ دوم در وسط و سوراخ سوم در نزدیکی کف ظرف. اطمینان حاصل کنید که سوراخ ها چند سانتیمتر از لحاظ افقی با هم فاصله داشته باشند. (سوراخ ها نباید روی یک خط عمودی و هم راستا باشند.)
با استفاده از نوار چسب روی سوراخ ها را بپوشانید.
داخل ظرف آب بریزید. دقت کنید که سطح آب باید بالاتر از سوراخ بالایی باشد. قبل از شروع آزمایش چسب ها باید جلوی خروج آب از سوراخ ها را بگیرند.
ظرف را روی یک سطح مرتفع مانند چهارپایه، صندلی یا نردبان در محلی قرار دهید که بتوانید آب را روی زمین بریزید. 
آماده ی برداشتن سریع نوارچسب ها شوید. به نظرتان با برداشتن چسب ها چه اتفاقی می افتد؟ آب چگونه از سوراخ ها بیرون خواهد آمد؟ رفتار آب خارج شده از سه سوراخ یکسان خواهد بود یا متفاوت؟
با دقت سه نوار چسب را از روی سوراخ ها جدا کنید. حال از نزدیک رفتار آب را زیر نظر قرار دهید. چه اتفاقی می افتد؟ جریان های آب در کجا به زمین برخورد می کنند؟
 
خروج آب از سوراخ ها را همچنان زیر نظر بگیرید. آیا با گذشت زمان و خالی تر شدن ظرف، محل به زمین خوردن جریان آب خارج شده از سه سوراخ تغییر می کند یا ثابت باقی می ماند؟
 
تصور کنید ظرف شیر یک سد است و آب داخل آن در واقع دریاچه ای است که در اثر ساخت سد در پشت آن تشکیل شده است. برای تولید بیشترین میزان الکتریسیته از آب، توربین را در کجا قرار می دهید؟

آزمایش های تکمیلی:

 با استفاده از یک متر اندازه گیری، میزان جهش آب از سوراخ ها بر روی زمین را اندازه بگیرید. با افزایش یا کاهش ارتفاع ظرف نسبت به زمین این فواصل چگونه تغییر می کنند؟ این فاصله ها برای سه سوراخ چگونه هستند؟
 
این فعالیت علمی را با استفاده از ظرف هایی با اشکال هندسی مختلف انجام دهید. سوراخ هایی که در این ظروف ایجاد می کنید باید ارتفاعی یکسان با ارتفاع سه سوراخ ظرف شیر این آزمایش داشته باشند. رفتار آب در ظرف شیر با بطری نوشابه چه تفاوتی دارد؟ آیا شکل ظرف تأثیری بر میزان فاصله ای که آب از ظرف می گیرد دارد؟
 
برای ایجاد سوراخ ها از میخ هایی با اندازه های متفاوت استفاده کنید. (همچنین می توانید از یک بزرگتر بخواهید سوراخ ها را با دریل برقی برایتان ایجاد کند.) آیا ابعاد سوراخ ها تأثیری بر میزان جهش جریان آب و یا سرعت خالی شدن ظرف دارد؟

مشاهده و نتیجه گیری:

در این فعالیت علمی باید مشاهده کنید که آب خارج شده از پایین ترین سوراخ مسافت طولانی تری را می جهد و پس از آن آب خروجی از سوراخ وسطی و آب خروجی از سوراخ بالایی قرار می گیرند. دلیل این موضوع فشار هیدروستاتیک (فشار وارد بر عمقی خاص توسط آب) بسیار زیاد در کف ظرف است که سبب می شود آب با سرعت بیشتری از سوراخ پایینی خارج شود. این آب با سرعت بالا انرژی جنبشی بیشتری دارد که قابل تبدیل به برق است. در نتیجه بهترین مکان برای قرار دادن توربین در قسمت پایین است.

بسته به محل دقیق سوراخ ها و میزان آبی که در ظرف قرار دارد، آب خروجی از سوراخ بالایی احتمالاً جهش بسیار کمی در جهت افقی دارد و تنها آب از آن خارج می شود و به پایین می رسد. با تخلیه ی آب از ظرف، فشار خروج آن از سوراخ ها کمتر می شود. دلیل آن است که فشار هیدروستاتیک توسط تفاوت ارتفاع بین موقعیت هر سوراخ و سطح آب تعیین می شود و با تخلیه ی آب سطح آب پایین و پایین تر می رود.

منبع: http://www.scientificamerican.com/article/dam-design/

بخش پژوهش های دانش آموزی سایت تبیان،تنظیم: نیلوفر یاقوتی

مستحضرید در مطالب گذشته، برترین های مسابقات علمی در گرایش های مختلف یازدهمین جشنواره پروژه های دانش آموزی تبیان اعلام گردیده است.

در این مطلب، رده بندی گروه های شرکت کننده در بخش مسابقات جشنواره، ارایه می گردد. 

جهت دریافت فایل رده بندی مسابقات اینجا کلیک کنید.

دبیرخانه جشنواره

تهران، بلوار کشاورز، خیابان نادری، جنب حجت دوست، موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
تلفن: 81202311، 81202167
نمابر: 81202428
پست الکترونیکی: [email protected]

 بخش پژوهش های دانش آموزی سایت تبیان

 تنظیم: یگانه داودی

چهارمین کارگاه هنر و علوم دبیرستان دوره دوم فرزانگان ٧ در روزهای 18 و 19 اردیبهشت ماه 1395، برگزار می شود.

لازم به ذکر است بازدید برای عموم از ساعت 14.30 الی 18 می باشد.

مکان کارگاه: شهرک قدس،فاز 6،ایوانک غربی،گل افشان جنوبی،دبیرستان فرزانگان ٧

بخش پژوهش های دانش آموزی

تنظیم: فهیمه امرالله

به یاری خداوند بزرگ یازدهمین جشنواره پروژه های دانش آموزی موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان با حضور بیش از 4000 دانش آموز از 20 استان کشور برگزار شد. بیش از 1200 گروه دانش آموزی از 240 مدرسه کشور به  مرحله نهایی جشنواره راه پیدا کردند که 230 گروه از آن ها دستاوردها و سازه های خود را در قالب غرفه های نمایشگاهی در مرکز همایش های بین المللی دانشگاه شهید بهشتی تهران طی دو روز 9 و 10 اردیبهشت ماه سال 1395 ارایه نمودند. 

  پس از داوری و بررسی پروژه های ارایه شده، 20 گروه از آن ها به عنوان برترین های بخش غرفه انتخاب شدند. گروه های برتر به تفکیک مقطع، نام مدرسه، نام موضوع، نام دبیر راهنما و دانش آموزان به شرح زیر می باشد:

ابتدایی (١ تا ٣)

ابتدایی (4 تا 6)

دوره اول متوسطه

دوره دوم متوسطه

تماس با ما 

آدرس دبیرخانه: تهران، بلوار کشاورز، خیابان شهید نادری، نبش جت دوست، شماره 12، طبقه اول، مرکز یادگیری موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان       

 تلفن: 81202311، 81202167     نمابر: 81202428     

 پست الکترونیکی: [email protected]       

 بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان  

  تنظیم: فهیمه امرالله