آهن ربا در زندگی

کنار دستگاه جداسازی زباله، آهن‌ربای بزرگی قوطی‌های فلزی را می‌کشد بالا؛ اما چرا همهٔ زباله‌های فلزی جذب نمی‌شوند؟ دانش‌آموزان صفحهٔ ۶۰ همین را دیدند و تو وارد فصل ۷ علوم چهارم با عنوان «آهن‌ربا در زندگی» می‌شوی. در نردبون چند مدرس برای همین فصل محتوا دارند تا بتوانی مدرسی را انتخاب کنی که آزمایش قطب‌ها و آهن‌ربای الکتریکی را قدم‌به‌قدم برایت جمع کند.

کدام فلز جذب می‌شود؟

آهن‌ربا را به وسایل فلزی مختلف نزدیک کن و جدول بساز: نام وسیله، جذب می‌شود یا نمی‌شود. میخ آهنی معمولاً جذب می‌شود؛ ورق آلومینیمی و سیم مسی جذب نمی‌شوند. آهن‌ربا همهٔ جسم‌های فلزی را جذب نمی‌کند؛ جسم‌های آهنی مانند میخ و گیرهٔ کاغذ آهنی جذب می‌شوند. در گروه آزمایش کن کدام وسایل فلزی خانه جذب آهن‌ربا می‌شوند و نتیجه را گزارش بده. این جدول ساده جلوی تصور غلط «هر فلزی آهن‌ربایی است» را می‌گیرد و همان پرسشی را جواب می‌دهد که کنار دستگاه زباله مطرح شد.

آیا خاصیت در همه جای آهن‌ربا یکسان است؟

اگر آهن‌ربا را به گیرهٔ فلزی نزدیک کنی، گیره‌ها جذب می‌شوند. آیا این خاصیت در همهٔ قسمت‌های آهن‌ربا یکسان است؟ آیا گیره‌ها به وسط هم می‌چسبند؟ بعضی گروه‌ها می‌گویند وسط خاصیت کمتری دارد. هشدار: آهن‌ربا را به وسایل برقی متصل به برق و وسایل الکترونیکی مثل گوشی نزدیک نکن.

قطب‌های آهن‌ربا و اثر دو آهن‌ربا بر هم

به قسمتی از آهن‌ربا که خاصیت آهن‌ربایی بیشتری دارد قطب می‌گویند؛ هر آهن‌ربا دو قطب دارد. دو آهن‌ربای تیغه‌ای را روی ماشین اسباب‌بازی بچسبان و از روبه‌رو نزدیک کن؛ چه اتفاقی می‌افتد؟ یکی را برگردان و دوباره نزدیک کن. در کدام حالت ماشین‌ها به هم برخورد می‌کنند و در کدام از هم دور می‌شوند؟ وقتی قطب‌های همنام کنار هم باشند دفع و وقتی ناهمنام باشند جذب می‌کنند.

قدرت جذب یکسان نیست

چهار آهن‌ربا را شماره‌گذاری کن، گیرهٔ فلزی را روی صفر خط‌کش بگذار و هر آهن‌ربا را آرام نزدیک کن. فاصله‌ای را که در آن گیره جذب می‌شود اندازه بگیر و در جدول بنویس. از این فعالیت چه نتیجه‌ای می‌گیری؟ معمولاً همهٔ آهن‌رباها قدرت یکسانی ندارند؛ همین اندازه‌گیری با خط‌کش، «قوی‌تر/ضعیف‌تر» را از حدس به عدد تبدیل می‌کند.

چگونه آهن‌ربا بسازیم؟

میخ را روی میز بگذار، یک قطب آهن‌ربا را روی یک سر آن قرار بده و تا سر دیگر در همان جهت بکش (حدود ۵۰ بار؛ خلاف جهت حرکت نده). میخ را به گیره‌های فلزی یا برادهٔ آهن نزدیک کن؛ چه می‌بینی؟ اگر برخی اجسام آهنی را با آهن‌ربا مالش دهی خاصیت آهن‌ربایی پیدا می‌کنند. جهت مالش را عوض نکن؛ کتاب تأکید می‌کند حرکت باید در همان سمت تکرار شود تا خاصیت بهتر شکل بگیرد.

آهن‌ربای سوزنی مانند قطب‌نما

شمال و جنوب کلاس را روی کاغذ بنویس و بچسبان. سوزن ته گرد را آهن‌ربا کن، دو دانهٔ یونولیتی به دو سرش وصل کن، در ظرف پر از آب دور از وسایل آهنی شناور کن و صبر کن از حرکت بایستد؛ طرز قرار گرفتن را رسم کن. چند بار بچرخان؛ آیا دوباره در جهت قبلی می‌ایستد؟ سر آهن‌ربا که به سمت شمال قرار می‌گیرد قطب شمال (N) و سر دیگر قطب جنوب (S) است. قطب شمال را قرمز و جنوب را آبی رنگ کن. وسیله‌ای که ساختی مانند قطب‌نما عمل می‌کند و می‌توانی جهت‌های جغرافیایی را پیدا کنی. در گذشته در مسافرت‌های دریایی و هوایی از قطب‌نما برای تعیین مسیر استفاده می‌کردند.

جابه‌جایی با آهن‌ربای الکتریکی

۵۰ تا ۱۰۰ دور سیم روکش‌دار را دور میخ یا پیچ آهنی بزرگ بپیچ، دو سر سیم را به باتری وصل کن و به گیره‌های فلزی نزدیک کن. اگر تعداد دور پیچش را تغییر دهی چه اتفاقی می‌افتد؟ آزمایش کن. این همان ایدهٔ آهن‌ربای الکتریکی است که در جابه‌جایی جسم‌های فلزی به کار می‌رود.

قطب‌نما در کاسهٔ آب؛ جهت‌یابی واقعی

آهن‌ربای سوزنی وقتی آزادانه روی آب می‌چرخد، به تو نشان می‌دهد زمین خودش مثل یک آهن‌ربای بزرگ رفتار می‌کند و جهت شمال و جنوب را به سوزن تحمیل می‌کند. چند بار چرخاندن و دیدن اینکه دوباره همان‌طور می‌ایستد، آزمایش تکرارپذیری است. رنگ‌کردن N قرمز و S آبی فقط قرارداد کلاسی نیست؛ کمک می‌کند بعداً وقتی دو آهن‌ربا را نزدیک می‌کنی همنام و ناهمنام را قاطی نکنی.

آهن‌ربای الکتریکی صفحهٔ ۶۵ حلقهٔ وصل به فصل برق است: جریان در سیم پیچیده دور میخ، خاصیت آهن‌ربایی می‌سازد و با قطع باتری از بین می‌رود. تغییر تعداد دور پیچش معمولاً قدرت جذب را عوض می‌کند؛ این را باید با آزمایش ببینی نه با حدس.

از کارخانهٔ زباله تا کیف پول

تصویر اول فصل دربارهٔ جداسازی زباله بود؛ پایان فصل دوباره به زباله و بازیافت برمی‌گردد. آهن‌ربا در صنعت برای جدا کردن قطعات آهنی به کار می‌رود، اما آلومینیم قوطی نوشابه جذب نمی‌شود و باید مسیر دیگری برای بازیافت داشته باشد. نوار مغناطیسی کارت بانکی هم هشدار زندگی واقعی است: میدان قوی می‌تواند اطلاعات را پاک کند.

علم و زندگی؛ کارت اعتباری و بازیافت

نوار تیرهٔ کارت‌های اعتباری خاصیت آهن‌ربایی دارد و اطلاعات کارت در آن ثبت شده؛ کارت را نزدیک آهن‌ربا یا تلفن همراه نگذار تا اطلاعات پاک نشود. در گفت‌وگو دربارهٔ فایده و ضرر کالاهای بسته‌بندی فلزی و بازیافت زباله‌های فلزی حرف بزن. سهم تو در بازیافت: زباله‌های کاغذی، پلاستیکی و فلزی را جداگانه جمع کن؛ قوطی‌های نوشیدنی را در سطل جدا بریز و به مراکز جمع‌آوری تحویل بده.

شب که آسمان پر از نقطهٔ نورانی می‌شود، آماده‌ای برای فصل ۸؛ آسمان در شب.