Magija na času fizike

Šta mislite da li je mađioničarske trikove moguće uklopiti u nastavni plan i program fizike? Naravno da jeste! Evo i nekoliko primjera.

Zlatne suze Thelisije

Priprema: u veću, širu čašu naspem dvadesetak sitnih perlica vodenih kuglica koje sam kupila u cvjećari – to su one što u vodi rastu. Preko noći ih ostavim u čaši s vodom, pa one ujutro narastu u prozirne kuglice prečnika oko 1 cm! Na čas fizike ponesem ove što su narasle u vodi i nekoliko onih koje nisu bile u vodi, ali slomljenih.

Čas počinjem pričom o nevjerovatnoj ženi velikog saosjećanja po imenu Thelisia: legenda kaže da je putujući dalekim planinama naišla na Grad slomljenih stvari, mjesto gdje se nalaze sve slomljene stvari na svijetu – slomljene igračke, čaše, krede, čak i slomljena srca. Vidjevši ovaj Grad, uzdahnula je: Toliko ljudi na svijetu zaboravlja i baca slomljene stvari. I počela je gorko plakati zlatnim suzama. Tolika je njena tuga bila da su joj zlatne suze formirale rijeku koja se slila u čudno, zlatno jezero. Legenda kaže da su te suze bile čarobne i da je bilo koja slomljena stvar uronjena u njih ponovo postala cijela.

Pokažem im napunjenu čašu sa tečnošću i gelastim kuglicama: Prikupila sam ovu misterioznu tečnost iz jezera Thelisijinih suza. A sada je vrijeme da testiramo legendu! Pokažem im slomljene kuglice i ubacim ih u veću čašu. Sada kažem: Ako su ovo zaista Thelisijine suze, slomljeni komadi će nestati i ponovo će postati čitavi!

Sada iz velike čaše izvučem cijelu kuglicu, pokazujući je svojoj publici.

Nauka iza magije: vodene kuglice su ono što je poznato kao superapsorbirajući polimer (SAP). Polimeri su veoma velike molekule. Grčka riječ poli znači mnogo, a mer znači dijelovi, tako da je polimer skupina ili lanac mnogo istih, povezanih dijelova ili molekula. S druge strane, monomer (mono znači jedan) se odnosi na molekule bilo koje klase spojeva, uglavnom organskih, koji mogu reagovati sa drugim molekulama da bi stvorili vrlo velike molekule ili polimere. Kad se hiljade monomera povežu, oni postaju polimer! O polimeru možete razmišljati kao o biću poput zdjele kuhanih špageta – dugih lanaca ili niti supstanci koje se mogu slobodno kretati jedna oko druge. A ovi polimeri su jedinstveni zbog svoje superapsorpcije. Apsorpcija je proces u kojem jedna tvar upija drugu, i ova vrsta polimera vrlo je slična onoj koja se koristi u jednokratnim pelenama! Vodene perle koje sam kupila u cvjećari upotrebljavaju se u cvjetnim aranžmanima i pri njihovoj sadnji. Voda i vodene kuglice u našem triku imaju nešto zajedničko i posebno: svjetlost putuje približno istom brzinom kroz oba sredstva. Pitate li se još uvijek zašto su vodene kuglice postale nevidljive u čaši s vodom? Zbog loma svjetlosti. Uzrok loma svjetlosti promjena je njene brzine pri prelasku iz jednog optičkog sredstva u drugo. Različite tvari različito prelamaju svjetlost. Indeks loma je broj koji nam govori koliko puta se zraka svjetlosti sporije kreće u nekom optičkom sredstvu, nego u vakuumu. Budući da su hidrirane vodene kuglice oko 99% vode, indeks loma vode i polimernih kuglica približno je isti, te svjetlost jednako prolazi kroz oba medija, što uzrokuje da nam kugle budu nevidljive.

Druga verzija ove priče je pyrex staklo i baby ulje – staklo postane nevidljivo iz istih razloga, jer su indeksi prelamanja gotovo isti za ulje i staklo.

Ovu magiju moji đaci su prezentirali na Evropskoj noći istraživača. Na svom štandu cijelu noć imali su okupljenu gomilu djece. Neka su gurnula ruku u čašu da se sama uvjere gdje je nestao polomljeni dio kuglice, ali su roditelji bili napeti, čak i oprezno povlačili njihove ruke.

Malo čudovište Gorg

Priča glasi: kasno sinoć nestašno, nevidljivo, sićušno čudovište po imenu Gorg ugrabilo mi je jedan od najdražih čarobnih novčića i pobjeglo s njim. Srećom, čarobni novčić ima način zarobljavanja onih koji ga pokušaju ukrasti. Zatvorio je Gorga okruživši ga balonom. Kad bi samo pustio novčić, bio bi slobodan, ali on je tako tvrdoglavo čudovište.

Stavim novčić u balon, normalno napušem (oprez – može pobjeći u grlo), zgrabim vrh i dno balona i zarotiram ga. U snažnoj vrtnji začuje se zvuk: To Gorg zavija, našalim se.

Za manje uzraste zadatak je da nacrtaju Gorga! Stariju djecu zvuk je asocirao na vuvuzele, posebno kada umjesto novčića ubace šestougaonu maticu.

Nauka iza trika: da bi razumjeli šta se događa, moguće je posmatrati neku drugu, poznatiju pojavu, kao što je stereo zvučnika – kada stavite ruku ispred zvučnika dok svira muzika osjećate zujanje jer on vibrira, uzrokujući da molekule zraka u blizini osciluju na isti način. Ruka osjeća vibracije koje uši čuju kao muziku! Svi zvukovi koje ljudi čuju uzrokovani su vibracijama molekula zraka oko nas. Dok se novčić ili matica kotrlja u balonu, uzrokuje da guma ili zidovi balona vibriraju, što pokreće i zrak oko njega, a balon se ponaša kao rezonator i zvuk čini glasnijim.

Veza ovog mađioničarskog trika sa srednjoškolskim programom je prostiranje zvuka, rezonancija, frekvencija zvuka, polimeri.

Iščezli zlatnik

Za ovu magiju treba mi obična čaša i zlatnik koji je moguće kupiti u samoposluzi na odjelu dječijih igračaka.

Počinjem pričom da je nekada davno postojalo prelijepo kraljevstvo gdje su živjele dvije sestre: Meg i Kate. Više od svega voljele su smijeh i igru. Jednog dana njihova majka, kraljica koja ih je beskrajno voljela, dala im je nevjerovatan poklon: prelijepi čarobni zlatnik. Moje drage kćeri, bez obzira na to koliko vremena prošlo ili koliko godina ste starije, kada uzmete taj čarobni zlatnik vi ćete opet postati djeca!, rekla je majka. Sestre su bile oduševljene – biti dijete je divno! Kako su godine prolazile, a Meg i Kate odrastale, često bi uzimale zlatnik da bi ponovo postale djeca. Što su bivale starije, zlatnik je postajao dragocjeniji, ali vijest o čarobnom novčiću proširila se i na druga kraljevstva. Svi su htjeli bar na tren opet biti djeca! Poželjeli su imati zlatnik. I vojska susjednog kraljevstva krenu u pohod u potrazi za čarobnim zlatnikom. Tada je majka kraljica zatražila moju pomoć – da sakrijem novčić!

Kako je majka kraljica zlatnik držala na stolu u čaši, samo sam nasula vodu u čašu i postavila je tako da, kada se gleda sa strane, novčić nestaje.

Nauka iza trika: opet lom svjetlosti. Zlatnik možemo vidjeti jer se svjetlost od njega odbija u svim smjerovima, a dio te svjetlosti putuje pravolinijski do našeg oka, zapravo kao da odskače od novčića, putuje zrakom kroz prozirno staklo čaše i, opet zrakom, do naših očiju. Iako je malo promijenila pravac, većina svjetlosti svejedno se probije do nas pa i dalje vidimo novčić. Međutim, kada u čašu naspemo vodu, djeluje da je novčić nestao, ali to je opet lom svjetlosti: nijedna zraka nije uspjela doći do naših očiju. Svjetlost sa novčića na dnu sada mora prolaziti i kroz vodu koja mijenja ugao loma i pri jednom uglu gledanja ne dopire do naših očiju.

Kada napravim ovaj eksperiment djeca zaviruju u čašu da se uvjere da li je zaista novčić još uvijek tamo! Onda objasnim da je trik u uglu gledanja pri kojem zrake svjetlosti ne dopiru do očiju.

Veza ove priče sa školskim kurikulumom je pravolinijsko prostiranje svjetlosti, refrakcija ili lom, indeks loma i totalna refleksija.

Ptica u kavezu

Pripremim slike ptice i kaveza.

Priča je o mladom princu koji je jednom živio u sjajnoj palači i volio kroz prozor svoje spavaće sobe gledati u tamno nebo i zvijezde. Ispod prozora prostirao se vrt njegovog oca, široko i lijepo dvorište ispunjeno grmljem i drvećem u loncima, a u visokom drvetu naranče, usred sve te ljepote, živjela je mala noćna ptica – stidljivo, nježno stvorenje koje se uvijek skrivalo u najdubljem dijelu svog doma, blizu debla i među najdebljim granama. Niko, ni vrtlari, ni sluge, ni sama kraljevska porodica, nije znao odakle je ta ptica potekla, niti ju je ranije iko vidio. Imala je dugačak rep i crveno perje. Možda najčudnije od svega – činilo se da ptica nikad nije letjela, a svako jutro princ je nalazio otiske njenih stopala na svom jastuku. Bila je to ptica duh.

Zadatak za čarobnjaka, u ovom slučaju nastavnika, jeste da pticu zatvori u kavez. Kako je zatvoriti ako je niko nikada nije vidio? Za magičara/fizičara ništa nije nemoguće!

Uzimam pripremljene slike ptice i kaveza i tražim znatiželjnog dobrovoljca koji treba da se zagleda u oko crvene papige dok polako brojim do 20, a zatim odmah pogleda neko mjesto u praznom kavezu za ptice. U kavezu bi se trebala pojaviti slabašna, skoro providna slika plavozelene ptice iz priče.

Nauka iza trika: sablasne ptice nazivaju se naknadnim slikama. To su slike koje ostaju u vidnom polju čak i nakon što smo nešto prestali gledati.

Primjer je, recimo, kada gledate u sijalicu ili svijeću u mraku i prestanete gledati u njih, a još uvijek vidite svjetlost u obliku sijalice ili svijeće.

Naknadne slike nastaju nakon što fotosenzori mrežnice postanu prezasićeni od gledanja u istu boju. Nakon izlaganja dvadesetak sekundi jednoj boji, očni fotosenzori izgube snagu za tu boju. Ako nakon toga pogledamo u prazan bijeli papir, fotosenzori će biti slabi kad je riječ o prethodnoj boji u koju smo duže gledali, no svježi i jači za detektiranje ostalih boja. Taj disbalans uzrokuje da um percipira sliku ili naknadnu sliku, no u boji s druge strane spektra: ako duže gledamo u zeleni objekat, naknadna slika trebala bi biti crvena, a ako gledamo u žuti, vidjet ćemo plavu boju, i tako dalje.

Ovu iluziju djeca jako vole, pa nekoliko trenutaka poslije vide pticu i na zidu učionice. Jedan učenik došao je na ideju da umjesto ptice nacrta pravog duha kako bi priča postala začinjenija! Drugi su pitali da li je to verzija iluzije u kojoj se gleda u jednu sliku, a naknadno nam se pojavi slika Isusa? Moguće.

Ovo bi bilo dobro kad bi duže trajalo: gledaš u formulu iz fizike prije kontrolnog, pa je imaš naknadno dok radiš, kaže jedan učenik, a drugi mu dobaci kroz smijeh: Gledaj ti svoju crvenu jedinicu, pa će ti cijeli dan biti pred očima!

Legenda o ljubičici

Prije časa pripremim čarobni prah kojim ću dozvati miris ljubičice.

Opet priča, ovaj put o djevojčici Violet. Njena maćeha nije je voljela, pa se jednog dana odlučila riješiti djevojčice. Jedne hladne zime odvela ju je u duboku šumu i tamo ostavila. Zalutala u dubokoj šumi, djevojčica je ubrzo zaspala i smrznula se. Ali, nije umrla. Uspjela se pretvoriti u mali cvijet koji nazivamo ljubičica, i od tada taj cvijet najavljuje proljeće.

Za ovaj trik potreban mi je natrijev karbonat i ricinusovo ulje. Natrijev karbonat može se kupiti u poljoprivrednoj apoteci jer se njime čiste i vinogradarske bačve, a ricinusovo ulje u apoteci.

U suhu epruvetu ili malu laboratorijsku čašu dodam malo natrijevog karbonata i tri kapi ricinusovog ulja. Zagrijavam posudu na plameniku ili na rešou dok se oblak bijele pare ne izdigne iz hemikalija. Zatim prošetam po učionici sa staklenom čašom u ruci da se miris ljubičice rasprši.

Nauka iza trika: kada se natrijum karbonat i ricinusovo ulje zajedno zagriju, jedan od njihovih proizvoda je jonon. Iako je ovo jedna od jednostavnih demonstracija, reakcija je poprilično kompleksna. Smjesa alfa i beta jonona odgovorna je za karakteristični miris ljubičica. Beta jonon je npr. komponenta zaslužna za miris ruža. Prirodni ili sintetički jonon koristi se u mnogim parfemima i aromama.

Ovdje djeca nisu željela da im otkrijem tajnu trika. Jednostavno, željela su vjerovati u proljeće.

Čarobnjački naučni trikovi izvrstan su način da djecu zainteresujemo za nauku. Ona mogu naučiti kako molekule djeluju ili zašto hemikalije različito reaguju kad se miješaju. Ove čarobne trikove mogu podijeliti u porodici i sa prijateljima ili napraviti vlastite videozapise o eksperimentu, a to će pomoći da ono što su naučila u školi sačuvaju kao trajno znanje.

Da li bi onda, na ovakav način, fizika mogla ući i u vrtiće? Apsolutno! Djeca prirodno uživaju u naučnoj igri jer je ona fascinantna, dostupna i zabavna. Veoma je važna u ranom odgoju i obrazovanju zato što djeca tako mogu vidjeti kako fizika funkcioniše, usvojiti rana znanja i iskustva. Ove magične predstave odabrala sam upravo jer su pogodne za sve uzraste i za sve nivoe učenja. Nauka je metoda otkrivanja tajni svijeta oko nas, a naučnici su tragači za tim tajnama, pa su iz tog razloga možda i najveći čarobnjaci, poslije nastavnica.

Amna Dervišagić

Školegijum