زنگ علوم
استاد آهنگرداودی
۱۳:۴۶
۱
مقدمه
استاد کاوند
۱۲:۰۶
۲
درس ۱ قسمت ۱
استاد کاوند
۱۷:۵۵
۳
درس ۱ قسمت ۲
استاد کاوند
۹:۵۳
چرا بعضی فرفره‌ها دیرتر به زمین می‌رسند؟
مبین و هم‌کلاسی‌هایش در حیاط مدرسه مسابقه چرخان گذاشته‌اند و فرفره‌هایی درست کرده‌اند که همزمان رها می‌شوند؛ با این حال همه‌شان با هم فرود نمی‌آیند. همین مشاهده ساده، نقطه‌ی شروع درس «زنگ علوم» در علوم پنجم است: وقتی چیزی در طبیعت متفاوت رفتار می‌کند، باید بپرسیم چه چیزی عوض شده و چه چیزی ثابت مانده است. در صفحه‌ی فصل ۱ علوم پنجم همین مسیر را با آزمایش واقعی فرفره طی می‌کنید؛ در نردبون هم چند مدرس همین فصل را توضیح داده‌اند تا بتوانید سبک تدریس مناسب خودتان را انتخاب کنید.
پیش‌بینی گروه مبین؛ سه سوال طلایی قبل از آزمایش
کتاب از شما نمی‌خواهد فوراً نتیجه‌گیری کنید. اول باید مثل دانشمندان مشخص کنید:
- چه چیزی را باید تغییر داد؟
- چه چیزی را باید اندازه گرفت؟
- چه چیزهایی را نباید تغییر داد؟
گروه مبین پیش‌بینی کرده‌اند که هرچه پهنای بالِ فرفره‌ی چرخان بیشتر باشد، فرفره دیرتر به زمین می‌رسد. متغیرهایی که در جدول صفحه‌ی ۲ دیده می‌شود، دقیق همین منطق را روشن می‌کند: پهنای بال، طول بال، طول دم، جنس و جرم کاغذ، و ارتفاع رها شدن. اگر همزمان چند چیز را عوض کنید، دیگر نمی‌فهمید کدام عامل واقعاً زمان فرود را عوض کرده است.
ساخت فرفره با راهنمای صفحه‌ی ۳
برای آزمودن پیش‌بینی، یک تکه‌کاغذ مستطیل به طول ۱۶ و عرض ۶ سانتی‌متر برمی‌دارید، آن را مثل شکل کتاب قسمت‌بندی می‌کنید، از محل نقطه‌چین تا خط‌های پیوسته‌ی نشان‌داده‌شده می‌بُرید و تا می‌زنید. به انتهای دم یک گیره‌ی فلزی وصل می‌کنید تا فرفره هنگام چرخش پایدار بماند. بار دوم فرفره‌ای می‌سازید که بالش باریک‌تر باشد؛ نکته‌ی مهم کتاب این است که جرم دو فرفره باید یکسان بماند، پس قسمت‌های بریده‌شده را دور نریزید و با گیره به فرفره بچسبانید تا مقایسه‌ی شما عادلانه باشد.
جدول زمان فرود از ارتفاع دو متری
هر فرفره را از ارتفاع حدود ۲ متر رها می‌کنید و مدت زمانی را که تا رسیدن به سطح زمین طول می‌کشد، بر حسب ثانیه در جدول یادداشت می‌کنید. آزمایش را سه بار تکرار می‌کنید؛ برای فرفره‌ی ۱ (بال پهن) و فرفره‌ی ۲ (بال باریک) ستون جدا دارید. هرچه اندازه‌گیری زمان دقیق‌تر باشد، مشاهده‌ی شما هم دقیق‌تر خواهد بود. نتیجه‌ی کاوش معمولاً این‌گونه نوشته می‌شود: هرچه فرفره‌ای بال پهن‌تری داشته باشد، دیرتر به سطح زمین می‌رسد؛ پس اگر بال باریک‌تر باشد، زمان رسیدن کوتاه‌تر می‌شود.
دانشمندان دقیقاً همین کار را می‌کنند: به پدیده‌های اطراف توجه می‌کنند، در ذهنشان پرسش ایجاد می‌شود و برای یافتن پاسخ آزمایش طراحی می‌کنند. شما در این درس مثل آن‌ها عمل کرده‌اید. البته کتاب یادآوری می‌کند عوامل دیگری هم بر زمان فرود آمدن فرفره اثر می‌گذارند؛ هر تغییری که در فرفره بدهید ممکن است زمان رسیدن آن به زمین را کم یا زیاد کند.
کاوشگری دوم: طول بال چه اثری دارد؟
حالا نوبت متغیر دیگری است. با توجه به آنچه قبلاً انجام داده‌اید، درباره‌ی اثر طول بال فرفره بر زمان فرود کاوش می‌کنید. دوباره همان سه سوال را مشخص می‌کنید: چه چیز تغییر کند، چه چیز اندازه گرفته شود، و چه چیزها ثابت بمانند. بعضی گروه‌ها فکر می‌کنند اگر تعداد گیره‌ها بیشتر شود فرفره زودتر به زمین می‌رسد؛ گروهی دیگر می‌گویند اگر طول بال فرفره بیشتر باشد، دیرتر می‌رسد. نظر گروه شما چیست؟ این اختلاف نظر، خودش بخشی از روش علمی است.
ساخت دو فرفره با طول بال متفاوت
دو فرفره می‌سازید که طول بالشان متفاوت باشد، آن‌ها را از ارتفاع ۲ متر رها می‌کنید و زمان رسیدن به زمین را در جدول سه بار تکرار ثبت می‌کنید. ستون‌های جدول این‌بار برای فرفره‌ی ۱ و ۲ با برچسب طول بال پر می‌شود. در پایان نتیجه‌ی کاوش را با جمله‌ی خودتان می‌نویسید؛ نه کپی از کتاب، بلکه بر اساس اعدادی که خودتان اندازه گرفته‌اید.
فکر کنید: دانه‌های افرا چرا دیرتر می‌افتند؟
در انتهای درس، تصویر دانه‌های درخت افرا آمده است. اگر آن‌ها را از ارتفاع یکسان رها کنیم، کدام‌یک دیرتر به زمین می‌رسد؟ توضیح این پرسش همان ایده‌ی بال و چرخش است: شکل دانه و سطح برخورد با هوا می‌تواند مثل بال فرفره عمل کند و زمان فرود را تغییر دهد. این پلِ مفهومی نشان می‌دهد آزمایش کلاس فقط بازی با کاغذ نیست؛ الگویی برای فهم پدیده‌های واقعی طبیعت است.
- قبل از رها کردن، فقط یک متغیر را عوض کنید.
- ارتفاع رها شدن و جرم را تا حد ممکن ثابت نگه دارید.
- هر آزمایش را حداقل سه بار تکرار و میانگین بگیرید.
- نتیجه را با پیش‌بینی اولیه‌ی گروه مقایسه کنید.
چرا تکرار سه‌باره و یادداشت دقیق مهم است؟
در صفحه‌های ۳ و ۴ کتاب تأکید شده هر آزمایش را سه بار تکرار کنید و زمان را در جدول بنویسید. یک بار اندازه‌گیری ممکن است تصادفی باشد: باد حیاط، رها شدن کج، یا خطای شروع و توقف زمان‌سنج. وقتی سه عدد دارید می‌توانید ببینید آیا تفاوت بال پهن و بال باریک پایدار است یا فقط یک بار اتفاق افتاده. هرچه اندازه‌گیری زمان دقیق‌تر باشد مشاهده‌ی شما دقیق‌تر خواهد بود؛ برای همین بهتر است یک نفر رها کند و نفر دیگر زمان را بگیرد تا هم‌زمانی از دست نرود.
نتیجه‌ی کاوش را مثل نمونه‌ی کتاب به‌صورت جمله‌ی کامل بنویسید، نه فقط «بال پهن بهتر است». جمله‌ای شبیه این مفیدتر است: هرچه بال فرفره پهن‌تر باشد زمان رسیدن آن به سطح زمین بیشتر می‌شود؛ بنابراین بال باریک‌تر زمان فرود را کوتاه می‌کند. این شکل نوشتن همان کاری است که دانشمندان بعد از آزمایش انجام می‌دهند: پیش‌بینی را با داده مقایسه می‌کنند و عامل مؤثر را نام می‌برند.
اگر می‌خواهید بعد از این کاوشگری، سراغ تغییر شکل و جنس ماده‌ها بروید، مسیر طبیعی بعدی فصل ۲ علوم پنجم: مادّه تغییر می‌کند است؛ یا از صفحه‌ی درس علوم پنجم همه‌ی فصل‌ها را یکجا ببینید.