STEM / STEAM на кухне и в парке: необычные августовские эксперименты для детей, чтобы зарядиться любовью к науке перед школой

«Мам, мне скучно», — жалуется ребёнок в последние дни августа. За окном лето, до школы ещё неделя, а все фильмы уже пересмотрены. Самое время показать, что наука — это не скучные формулы из учебника, а захватывающие открытия, которые можно делать прямо на кухне или в ближайшем парке.

STEM (наука, технологии, инженерия, математика) и STEAM (то же самое плюс искусство) — это не модные аббревиатуры, а способ показать детям, что физика прячется в мыльных пузырях, химия живёт в тесте для бабушкиных блинов, а биология окружает нас в каждом дворе.

Собрали простые, но эффектные эксперименты, которые можно провести с детьми от 5 до 15 лет. Все материалы найдутся дома или в ближайшем магазине, а результат гарантированно вызовет восторг и вопросы: «А можно ещё раз?» и «Как физика это объясняет?».

Вулкан из соды и уксуса (но не обычный!)

Классика жанра, но мы её прокачаем. Обычный вулкан многие дети уже видели, так что давайте сделаем цветной и объясним, что происходит.

Что нужно: пищевая сода, уксус, пищевые красители, жидкое мыло, воронка, пластиковая бутылка.

Как делать?

В бутылку насыпьте 2 столовые ложки соды, добавьте каплю жидкого мыла и пищевой краситель. В отдельной ёмкости смешайте полстакана уксуса с другим красителем. Быстро влейте уксус в бутылку и отойдите!

Что происходит?

Сода (гидрокарбонат натрия) реагирует с кислотой (уксусной), выделяя углекислый газ. Мыло создаёт пену, а красители делают реакцию зрелищной. Объясните ребёнку: точно так же в настоящих вулканах газы рвутся наружу, только там температура в тысячи раз выше.

А если добавить блёстки, то получится «космический вулкан».

Невидимые чернила из лимона и окисление

Шпионские игры с научным объяснением — что может быть лучше?

Что нужно: лимон, ватные палочки, белая бумага, утюг или лампа накаливания.

Как делать?

Выжмите лимонный сок в небольшую емкость. Ватной или деревянной палочкой, смоченной в соке, напишите секретное послание на бумаге. Дайте высохнуть — надпись исчезнет. Чтобы проявить, прогладьте бумагу теплым утюгом или подержите над лампой.

Что происходит?

Лимонная кислота при нагревании окисляется и темнеет. Это тот же процесс, который происходит с яблоком, когда оно коричневеет на воздухе, только ускоренный температурой.

Бонус: попробуйте молоко вместо лимона и поделитесь наблюдениями.

Танцующие изюминки и сила Архимеда

Физика плотности и выталкивающей силы в действии.

Что нужно: газированная вода (лучше прозрачная, а не лимонад), изюм, прозрачный стакан.

Как делать?

Наполните стакан газировкой, бросьте несколько изюминок. Наблюдайте, как они то всплывают, то тонут, словно танцуя.

Что происходит?

Пузырьки углекислого газа прилипают к шершавой поверхности изюма, делая его легче воды, так что он всплывает. На поверхности пузырьки лопаются, изюм снова становится тяжелее и опускается вниз. Это, кстати, принцип действия подводных лодок.

Многослойная банка и наглядная плотность

Изучаем плотность жидкостей и преломление света одновременно.

Что нужно: мёд, средство для мытья посуды, подкрашенная вода, растительное масло, медицинский спирт (для детей постарше), прозрачная банка.

Как делать?

Аккуратно наливайте жидкости по ложке в банку в таком порядке: мёд, моющее средство, подкрашенная вода, масло, спирт. Лейте медленно по стенке банки.

Что происходит?

Жидкости не смешиваются из-за разной плотности. Самая тяжелая (мёд) оседает вниз, самая легкая (спирт) остается сверху. Это объясняет, например, почему нефть всплывает на поверхность воды в океане.

Солнечные часы из палки и практическая геометрия

Астрономия и математика в одном эксперименте.

Что нужно: длинная палка, камешки или мел, компас (или приложение в телефоне).

Как делать?

Воткните палку вертикально в землю на солнечном месте, чтобы на палку не падали тени от деревьев. Каждый час отмечайте камешком кончик тени. К вечеру у вас будет настоящий циферблат.

Что происходит?

Земля вращается вокруг своей оси, поэтому нам кажется, что Солнце движется по небу с востока на запад.

Тень от палки — это проекция этого движения на земную поверхность. Так люди определяли время тысячи лет назад!

Усложнение: попробуйте предсказать, где будет тень через час. Измерьте углы — это уже практическая геометрия.

Угол поворота тени зависит от географической широты и времени года. Земля поворачивается на 360° за 24 часа, значит за час — на 15°. Но это если смотреть «сверху». На земной поверхности всё сложнее →

Облако в банке

Демонстрируем, как образуются настоящие облака.

Что нужно: стеклянная банка, горячая вода, лёд, лак для волос или спички.

Как делать?

Налейте в банку немного горячей воды, взболтайте и слейте, оставив стенки влажными. Быстро брызните лаком внутрь банки (или бросьте горящую спичку и тут же достаньте). Накройте банку тарелкой со льдом. Внутри появится настоящее облако!

Что происходит?

Тёплый влажный воздух поднимается вверх, встречается с холодной поверхностью и конденсируется на частицах лака (или дыма от спички). Точно так же образуются облака в небе — водяной пар конденсируется на мельчайших частицах: морской соли (от океанских брызг), пыльце растений, частицах почвы, поднятых ветром, выхлопах автомобилей, даже на микроскопических метеоритах, которые постоянно падают из космоса.

Хроматография листьев

Узнаём, какие краски прячутся в зелёных листьях.

Что нужно: зелёные листья, медицинский спирт из аптеки, кофейные фильтры, стаканы, молоток или другой тяжёлый предмет из папиных запасов.

Как делать?

Разомните листья молотком, залейте спиртом и оставьте на час. Опустите полоску фильтра в получившуюся зеленую жидкость. Через 30 минут увидите, как зеленый цвет расслоится на желтый, оранжевый и другие оттенки.

Что происходит?

В листьях есть не только зеленый хлорофилл, но и другие пигменты — каротины (оранжевые), ксантофиллы (желтые). Летом хлорофилл их маскирует, а осенью, когда он разрушается, мы видим настоящие цвета листвы.

Отпечатки листьев

Ботаника встречается с искусством.

Что нужно: листья разных растений, молоток или скалка, белая ткань (подойдёт носовой платок или старая хлопковая футболка) или бумага.

Как делать?

Положите лист между двумя кусочками ткани и аккуратно простучите молотком. Лист оставит цветной отпечаток.

Что происходит?

Мы разрушаем клетки листа, и растительные соки окрашивают ткань. Прожилки — это сосудистая система растения, по которой движется вода с минералами. У каждого вида своя уникальная «дорожная карта», и их очень интересно сравнивать!

Мини-теплица в пакете

Изучаем круговорот воды в природе.

Что нужно: прозрачный пакет с застежкой, немного земли, семена кресс-салата или другой микрозелени, вода.

Как делать?

В пакет насыпьте землю, посейте семена, слегка полейте и закройте. Поставьте на окно и наблюдайте. Через несколько дней появятся ростки, а на стенках пакета — капельки воды.

Что происходит?

Вода испаряется из почвы, конденсируется на холодных стенках пакета и стекает обратно к корням. Это модель круговорота воды в природе: испарение → конденсация → осадки.

Мост из спагетти

Инженерный вызов с макаронами.

Что нужно: спагетти, скотч, небольшие грузики (монеты, камешки, игрушки).

Как делать?

Постройте мост между двумя стульями (если мама не разрешает изводить столько макарон, двумя коробками или стопками книг), используя только спагетти и скотч. Проверьте, какой вес он выдержит. Попробуйте разные конструкции: треугольные, арки, подвесные элементы.

Что происходит?

Треугольник — самая прочная геометрическая фигура, потому что силы в нем распределяются равномерно. Арочные конструкции перенаправляют вес вниз, к опорам. Это принципы, по которым строят настоящие мосты!

Посмотрите на фотографии мостов из списка и попробуйте объяснить источник их прочности с точки зрения геометрии и физики:

• Бруклинский мост

• Бугринский мост в Новосибирске

• Мост Золотые Ворота

• Коммунальный мост через Енисей

• Понте Веккьо

• Римские акведуки

• Русский мост во Владивостоке

• Мост через залив Ханчжоувань

Катапульта из ложек

Физика полёта и угол запуска.

Что нужно: пластиковые ложки, резинки, карандаш, маленькие мячики или конфеты.

Как делать?

• Привяжите ложку к карандашу резинкой так, чтобы получился рычаг.

• Экспериментируйте с углом запуска и силой. Измеряйте дальность полета.

Что происходит?

Оптимальный угол для максимальной дальности — 45 градусов (без учёта сопротивления воздуха). При меньшем угле снаряд летит низко, при бо́льшем — высоко, но не так далеко. Это баллистика в действии!

Кристаллы из соли

Геология, физика и терпение

Что нужно: поваренная соль, горячая вода, нитка, карандаш, стакан.

Как делать?

Растворите соль в горячей воде до насыщения (пока соль не перестанет растворяться). Привяжите нитку к карандашу, опустите в раствор. Через несколько дней на нитке вырастут кристаллы.

Что происходит?

При остывании вода уже не может удерживать столько соли в растворе. Излишки кристаллизуются на нитке. Так в природе образуются сталактиты в пещерах и даже самоцветы в горных породах.

Молочные узоры

Химия поверхностного натяжения и искусство.

Что нужно: цельное молоко, пищевые красители, ватные палочки, жидкое мыло.

Как делать?

Налейте молоко в тарелку, капните несколько капель разных красителей в центр. Обмакните ватную палочку в мыло и коснитесь поверхности молока рядом с красителем. Наблюдайте, как краски начинают «танцевать».

Что происходит?

Мыло разрушает поверхностное натяжение молока. Молекулы жира «убегают» от мыла, увлекая за собой красители. Чем жирнее молоко, тем зрелищнее эффект.

Помните: все эксперименты должны проходить под присмотром взрослых.

Обязательно:

• Используйте очки при работе с химическими реакциями.

• Не смешивайте бытовую химию — только те вещества, которые указаны в инструкции.

• Проводите любые эксперименты в хорошо проветриваемом помещении.

• Мойте руки после каждого опыта.

• Никогда не пробуйте на вкус вещества из экспериментов. Да, даже если это соль и молоко, необходимо выработать правило и привычку.