Densitat i colors

Material

  • Vasos
  • balança
  • culleres
  • comptagotes
  • tubs d’assaig
  • vareta de vidre
  • aigua
  • sucre (300 g)
  • colorants alimentaris

Com ho fem?

Es preparen dissolucions de sucre en aigua de concentracions del 50%, 40%, 30%, 20% i 10% en massa. Les quantitats per 200 g de dissolució són:
 50%: 100 g d’aigua + 100 g de sucre
 40%: 120 g d’aigua + 80 g de sucre
 30%: 140 g d’aigua + 60 g de sucre
 20%: 160 g d’aigua + 40 g de sucre
 10%: 180 g d’aigua + 20 g de sucre

El millor mètode consisteix en posar el vas a la balança i afegir aigua fins a tenir la massa necessària. Després afegir el sucre al vas amb aigua fins que la balança ens marqui els 200 g de dissolució. Cada dissolució es conserva en un vas que s’etiqueta o es marca amb retolador.

Ara, amb molta cura, amb un comptagotes es diposita la dissolució més concentrada en el tub, fins a una altura d’uns dos cm. S’acoloreix amb un dels colorants que tenim. Per fer-ho es recomana mullar la punta de la vareta dins el colorant i tocar la dissolució. Si cal es repeteix més d’una vegada l’operació fins a tenir la intensitat de color que interessi.

A continuació, amb el comptagotes es diposita amb molta cura la següent dissolució per ordre decreixent de concentració. Si es vol que quedi acolorida, es fa la mateixa operació descrita abans amb un altre colorant de diferent color.

Es procedeix així successivament, de manera que podem arribar a tenir 5 capes de diferents colors, o amb alternança de colors si en deixem alguna sense colorants. Una sisena capa es pot fer amb aigua destil•lada i una setena, també treballant amb cura, amb etanol.

Què observem?

2015-03-27__densitat_i_color

Dins un mateix tub d’assaig podem tenir capes de diferent colors (són estables durant dies, però els colorants es difonen i un parell de dies més tard, els colors s’han difuminat força).

Els conceptes científics

La densitat d’una dissolució relaciona la seva massa amb el volum que ocupa. Com major és la massa per unitat de volum, major és la densitat. Podem mantenir dissolucions de diferent densitat sense mesclar-se dins un tub si les col•loquem per ordre decreixent de densitat.

Caiguda de cossos

Com ho fem?

1r- Agafem 2 objectes del mateix volum i diferent massa, i els deixem caure (velocitat inicial 0) des d’una determinada alçada.
2n- Seguidament, amb un dels objectes hi acoblem un paracaigudes, i repetim el mateix procés.
En els dos casos fem servir un cronòmetre per calcular el temps de caiguda

Què observem?

En el primer cas els dos objectes arriben al terra amb el mateix període de temps.
En el segon cas observem que l’objecte acoblat al paracaigudes tarda més temps en arribar al terra.

Explicació científica

En el primer cas demostrem la caiguda de cossos degut a l’acceleració de la gravetat i apliquem totes les fórmules cinemàtiques del moviment uniformement accelerat per poder calcular la velocitat final dels objectes.

Relació entre espai i temps

2015-03-20_1

Relació entre la velocitat i el temps

2015-03-20_3

Relació entre les velocitat i la posició

2015-03-20_2

En el segon cas observem com el cos amb el paracaigudes cau amb moviment uniformement accelerat però en el moment d’obrir-se el paracaigudes apareix la força de resistència aerodinàmica (arrossegament) que frena la caiguda del cos, arribant al moment d’equilibri en que apareix un moviment uniforme (mirar vídeo).