La scommessa impossibile!

Scommettiamo che questa scommessa proprio non la vincerete? Quante monete da un centesimo si possono mettere in un bicchiere pieno fino all’orlo?

Una scommessa che proprio non puoi vincere

Molecola d'acquaProponete ai bimbi una scommessa: se riempiamo un bicchiere d’acqua fino all’orlo, quante monete da un centesimo riusciremo a farci stare, prima che l’acqua trabocchi? Prima di fare l’esperimento, è importante che i bimbi facciano le loro ipotesi, così possano provare a mettere in atto il metodo scientifico: ipotesi – esperimento – verifica.

Materiali necessari

  • Un bicchiere
  • Delle monete da un centesimo (tante)

Per l’esperimento bonus, serviranno anche:

  • Cotton-fioc
  • Detersivo da cucina

Cosa fare

Per prima cosa, disponiamo uno straccio sotto il bicchiere, perché di certo sporcheremo. Poi riempiamo il bicchiere con l’acqua. All’inizio si può essere grossolani, ma quando il bicchiere è quasi pieno bisogna rallentare e stare attenti ad aggiungere acqua poco per volta. Lo scopo è arrivare ad avere il bicchiere pieno fino all’orlo. Per questo, è necessario avere un appoggio solido e dritto.

Quando il bicchiere è davvero pieno, vedrete una piccola cupola che si forma oltre l’orlo.

La scommessa impossibile

Già questa cupola è degna di osservazione! Come può l’acqua, invece di traboccare oltre l’orlo, disporsi sopra se stessa, senza alcun sostegno di lato?

Rimandiamo le spiegazioni e proseguiamo con l’esperimento! Ora che il bicchiere è pieno fino all’orlo, possiamo iniziare a introdurvi le monete da un centesimo. Qui la delicatezza è importante: è chiaro che se una moneta viene scaraventata dentro, l’acqua traboccherà di certo! Invece, inseriamole delicatamente di taglio, per la parte sottile, una alla volta.

La scommessa impossibile

Questo è il momento in cui i bambini cercano di validare la loro ipotesi. Tipicamente, i bimbi avranno scommesso numeri ben sotto la decina. Ciò che è sorprendente è che, se si fa attenzione, si riesce a farcene stare diverse decine! Noi siamo riusciti a inserirne 61! Ricordiamoci di avvertire i bambini che appena vedono anche solo una goccia traboccare oltre l’orlo, devono smettere di aggiungere monete e annotare a che numero sono arrivati.

C’è da aspettarsi che le ipotesi dei bambini non siano state convalidate dall’esperimento: è importante mettere l’accento su questo fatto. Ovviamente, l’intenzione non è quella di far pesare ai bimbi il fatto che non hanno fatto l’ipotesi giusta, assolutamente! L’intenzione è mostrare il modo in cui operano davvero gli scienziati!

Esperimento bonus

A ulteriore indagine del fenomeno, si può proporre ai bambini di ripetere lo stesso esperimento con una piccola (ma importante!) variazione. Ripartiamo da un nuovo bicchiere, ben pulito e asciugato, che riempiamo d’acqua come prima. Questa volta, però, prima di iniziare a inserire le monete, intingiamo un cotton-fioc insaponato nell’acqua, con delicatezza.

Dopo aver insaponato l’acqua, ripetiamo l’esperimento e vediamo quante monete da un centesimo riusciamo a fare stare nel bicchiere prima che trabocchi. Se le condizioni di partenza erano uguali, di sicuro ce ne staranno meno! Nelle nostre prove, nell’acqua insaponata ce ne sono state 51: ben dieci in meno!

Una ulteriore, piccola variazione consiste nel partire con un bicchiere bagnato, invece che ben asciutto. Anche senza sapone, provate a vedere cosa succede!

Spiegazione del fenomeno

Abbiamo incontrato un sacco di fenomeni interessanti! Ripercorriamoli in ordine.

  1. La cupola d’acqua sopra l’orlo del bicchiere. La ragione per cui l’acqua forma una piccola cupola, e si eleva in verticale invece che traboccare, è da ricercarsi in due proprietà fondamentali dell’acqua: la coesione e l’adesione.

    A causa dell’adesione, le molecole d’acqua si aggrappano forte alle pareti del recipiente. D’altra parte, la coesione porta le molecole d’acqua a creare forti legami fra loro, che le tiene tutte insieme. La combinazione di queste due proprietà spiega il perché della cupola: da un lato l’acqua si àncora al recipiente, dall’altro le molecole fanno un capannello comune che le tiene tutte insieme.
    Coesione e adesioneLa forza di coesione è sempre la stessa, mentre quella di adesione varia a seconda del materiale di cui è fatto il recipiente. Si può quindi provare a sperimentare con bicchieri di vario tipo e vederne gli effetti!

    Adesione e coesione: gocce d'acquaSi possono vedere gli effetti dell’adesione anche dopo i momenti di pioggia. Infatti, le gocce rimangono attaccate ai fili d’erba, o alle superfici delle finestre, nonostante queste siano verticali!

  2. La quantità di monete che si riesce a inserire prima che l’acqua trabocchi. La ragione è simile a quella precedente: le molecole d’acqua si tengono strette fra loro e al recipiente. In questo modo, anche se la mole d’acqua viene un po’ sollevata verso l’alto, fintanto che gli appigli reggono, l’acqua riesce a rimanere tutta insieme dentro il bicchiere.

    Quando le monete sono troppe, accade che l’acqua viene troppo sollevata rispetto all’orlo del bicchiere, e alcune delle molecole perdono l’aggancio con le pareti del bicchiere. A quel punto, cadono portandosi dietro qualche altra compagna a cui erano fortemente legate, e noi vediamo l’acqua traboccare!

  3. L’acqua insaponata che accoglie meno monete. Quello che accade è che le molecole di sapone si frappongono fra le molecole d’acqua, impedendo loro di legarsi fortemente. Abbiamo spiegato il ruolo del sapone nella rottura della tensione superficiale in questa pagina, e l’idea è la stessa anche in questo caso. Potrebbe interessarti anche la pagina di spiegazione Come funziona il sapone?.

Se sei un insegnante o un educatore, e vorresti venissimo a scuola/dal tuo gruppo per realizzare questa attività, contattaci per informazioni e per metterci d’accordo, ne saremo lietissimi!

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