ستاره‌ی خلال دندانی

هم‌نشینی با علم > یک تجربه > ستاره‌ی خلال دندانی

تاریخ انتشار: ۷ بهمن ۱۳۹۹

problem

می‌دانید آب چگونه بر خلاف جاذبه‌ی زمین از ریشه درختان بسیار بلند بالا می‌رود و به برگ‌ها می‌رسد؟ برای تجربه كردن این پدیده، با چند قطره آب خلال دندان‌های شکسته را به حرکت وادارید تا یک ستاره پنج‌پر بسازند.

دست به کار شوید!

۱

این وسایل را آماده کنید:

  • چند خلال دندان خشک
  • قطره‌چکان
  • کمی آب

۲

پنج عدد خلال دندان را از وسط بشکنید و تا کنید، اما دو تکه‌ی آن را از هم جدا نكنید.

 

نکته: ممکن است مجبور شوید خلال دندان‌های زیادی را خراب کنید تا بتوانید این کار را درست انجام دهید!

۳

دو سر تیز هر خلال دندان‌ را طوری که از وسط نصف نشود به هم نزدیک کنید. بعد خلال دندان‌ها را روی یک سطح صاف طوری قرار دهید که سرهای آنها تقریباً روی محیط یک دایره قرار بگیرند و محل‌های تا شدن، فضای کوچکی در وسط بسازند.

۴

با استفاده از قطره‌چکان، چند قطره آب در قسمت وسط بریزید تا آب به قسمت شکسته‌ی خلال دندان‌ها برسد.

 

توجه: نباید آنقدر زیاد آب بریزید که خلال دندان‌ها روی آب شناور شوند.

۵

چند لحظه صبر کنید تا ستاره خلال دندانی‌تان باز شود.

 

چطور چوب‌ها به این شکل حرکت کردند؟ این پدیده چه ارتباطی به گیاهان دارد؟

اگر از خلال دندان پلاستیکی استفاده کنید، باز هم ستاره تشکیل می‌شود؟ اگر به جای آب از چای یا شیر استفاده کنید چطور؟

اگر آب داغ یا آب یخ بریزید، سرعت تشكیل ستاره چه تغییری می‌كند؟

آزمایش را روی سطح‌های مختلفی مثل چوب، فلز، شیشه و پلاستیک تکرار کنید. روی کدام سطح ستاره بیشتر از همه باز می‌شود؟اظ

چطور اتفاق افتاد؟

خلال دندان را از چوب‌های خشک درخت غان یا نی بامبو می‌سازند. وقتی خلال دندان‌ها را می‌شکنید، بعضی از رشته‌های فیبری درون آنها را می‌کِشید و بعضی دیگر را فشرده می‌کنید. با ریختن قطره‌های آب در وسط خلال دندان‌ها، آب جذب فیبرهای چوبی می‌شود. در نتیجه فیبرها باد می‌کنند و منبسط می‌شوند. در اثرِ منبسط شدن فیبرها، خلال دندان‌های تاشده شروع به صاف شدن می‌كنند و به هم فشار می‌آورند تا از هم باز شوند و شکلی شبیه ستاره بسازند. عواملی مثل دمای آب، جنس سطح و میزان اصطکاک سطح با خلال دندان بر مقدار و سرعت باز شدن این ستاره اثر دارد. مثلاً اگر این آزمایش را با آب جوش انجام دهید بسیار سریع‌تر نتیجه می‌گیرید.

چه می‌شود که آب جذب خلال دندان‌ها می‌شود؟

مولکول‌های آب ویژگی مهمی دارند. این مولکول‌ها هم خیلی خوب به همدیگر می‌چسبند و هم به بسیاری از مواد دیگر. نیروی جاذبه بین مولکول‌های یک ماده را پیوستگی و نیروی جاذبه بین مولکول‌های دو ماده‌ی مختلف را چسبندگی می‌نامند. حتماً دیده‌اید كه آب چطور سطح شیشه را تَر می‌كند. دلیل این تر شدن، نیروهای چسبندگی قوی بین آب و شیشه است. اما اگر سطح روغنی باشد، آب روی آن قطره‌های كوچك تشكیل می‌دهد، زیرا نیروهای پیوستگی بین ذرات آب بیشتر از نیروهای چسبندگی بین آب و روغن است.

 

نیروهای چسبندگی و پیوستگی با همکاری هم باعث می‌شوند که آب در لوله‌های باریک یا مواد متخلخل که درونشان حفره‌های ریز دارند (مثل کاغذ یا شن و ماسه)، نفوذ کند. نیروهای چسبندگی بین آب و چوب باعث وارد شدنِ آب به فیبرهای نازك می‌شوند و نیروهای پیوستگی بین مولکول‌های آب نیز باعث می‌شوند که مولکول‌ها به دنبال هم حرکت کنند و جریان آب ادامه پیدا کند. این پدیده مویینگی نام دارد. فیبرهای بسیار باریک و خالی که در خلال‌دندان‌ها وجود دارند، نمونه‌ای از لوله‌های مویین هستند و می‌توانند آب را به داخل خود بکشند.

به جز آب بسیاری از مایعات دیگر هم خاصیت مویینگی نشان می‌دهند، اما آب در بین مایعات بیشترین مویینگی را دارد. به همین دلیل ستاره خلال دندانی با بیشتر مایعاتی که در خانه داریم باز می‌شود، اما هر چه مقدار آب در آن مایع بیشتر باشد، خاصیت مویینگی آن قوی‌تر است.

در ساقه و برگ گیاهان هم مویینگی اتفاق می‌افتد. لوله‌های رگ‌مانند و توخالی بسیار نازکِ درون ساقه‌ها آب را از ریشه بالا می‌کشند و به برگ‌ها می‌رساند. همراه با آب، مواد مغذیِ دیگر هم به همین روش به همه قسمت‌های گیاه می‌رسد. اگر یک ساقه کرفس یا کاهو را در آب رنگی قرار دهید می‌توانید مسیر حرکت آب در لوله‌های مویین داخل آن را تعقیب کنید.

جالب است بدانید…

برای ساختن خلال دندان كنده‌های درخت غان را بخار می‌دهند تا بریدنشان راحت‌تر شود. دلیل استفاده از چوب غان ارزان‌قیمت بودن، بافت صاف و یكنواخت و مقاوم بودن در برابر خرد شدن است. در مرحله بعد كنده‌ها را پوست می‌كَنند و به ورقه‌های نازك تبدیل می‌كنند، درست مثل وقتی كه یك رول دستمال توالت را باز می‌كنیم. با برش زدن این ورقه‌های نازك خلال دندان‌های مسطح تولید می‌شود كه بعد از خشك كردن و سمباده زدن آماده بسته‌بندی می‌شود. برای ساختن خلال دندان‌هایی كه مقطع گرد دارند، از ورقه‌هایی استفاده می‌شود كه ضخامت بیشتری دارند و بعد از برش زدنِ خلال دندان‌های مسطح، با دستگاه دیگری آنها را می‌تراشند تا به شكل لوله‌مانند درآیند.

مطالب مرتبط