בניסוי הנוכחי נבצע קסם ידוע שמבוצע בדרך כלל בידי קוסמים (מחט בבלון) – נעשה אותו בשתי שיטות שונות ונסביר את העיקרון המדעי שעומד מאחוריו.

ציוד

  • בלון
  • שיפוד עץ דק (למשל מהסוג שמשמש לצלייה על גחלים)
  • וזלין – לא חובה. אפשר במקום זה להשתמש בסבון כלים ואפשר גם לוותר. קחו בחשבון שבלי וזלין הסיכוי שהקסם יצליח יהיה קטן יותר.
  • נייר דבק/סלוטייפ (עבור השיטה השנייה בלבד)

מהלך הניסוי

את מהלך הניסוי אפשר לראות בסרטון הבא:

 

הסבר

הגומי שבבלון בנוי ממולקולות ארוכות מאוד – "חוטים" (ברמה האטומית) – הקשורים זה לזה, קצת כמו ספגטי דביק בצלחת. המולקולות הארוכות הללו שייכות למשפחה כימית של חומרים המכונים "פולימרים" (פולי=הרבה, מר=יחידות, וביחד "הרבה יחידות"), כי הם עצמם בנויים ממולקולה או יחידה בודדת קצרה שמחוברת לעצמה מאות אלפי פעמים במעין שרשרת ענק.

הקשרים הקיימים בין המולקולות הארוכות מכונים "קשרי צילוב" – והם מה שהופכים פולימר מ"סתם" פלסטיק לחומר אלסטי כמו גומי. הקשרים האלה הם מה שדואג להחזיר את השרשראות המולקולריות חזרה למקומן אחרי מתיחה. אבל הם יכולים לעשות את זה רק עד גבול מסוים: אם כוחות המתיחה חזקים יותר מקשרי הצילוב, הקשרים האלה פשוט יישברו, השרשראות ייפרדו, והגומי יקרע.

כשמסתכלים על קצות הבלון (ליד אזור הניפוח, ובדיוק בתחתית ממול) – רואים שהגומי שם קצת יותר כהה, מפני שבמקומות האלה הוא קצת יותר עבה יחסית לגומי שנמצא בהיקף הבלון (כלומר במרכזו). הסיבה לזה היא שהגומי באזורי הקצה מתוח פחות מהגומי באזורי המרכז של הבלון, ולכן הכוח המותח את הקצוות פחות חזק מאותו כוח במרכז. ההבדל הזה מאפשר לשיפוד לחדור לבלון באזור הקצוות, להידחק בין המולקולות (גם הווזלין מסייע לזה) ואפילו לקרוע חלק מקשרי הצילוב בלי שהבלון כולו ייקרע ו"יתפוצץ". הסיבה היא שבאזור העבה הזה עדיין נשארים מספיק קשרי צילוב שיכולים להחזיק את מולקולת הפולימר שבבלון יחדיו בלי להיפרד.

בצדי הבלון המתוח, הגומי דק יותר, כלומר יש באזור הזה פחות מולקולות ופחות קשרי צילוב, ולכן כניסת השיפוד ששוברת קשרי צילוב מחלישה את האזור עד כדי כך שקשרי הצילוב שנשארו לא עומדים יותר במתח שקיים סביבם והבלון נקרע.

הסלוטייפ – מאפשר לדקור את הבלון גם בצדדיו בלי להיקרע – הוא פשוט מספק חיזוק חיצוני לקשרי הצילוב בין המולקולות ועוזר להם להחזיק את המולקולות במקומן, גם אם השיפוד קורע אחדים מהקשרים. לכן, אם רוצים שהקסם/הניסוי יצליח בשיטת הסלוטייפ, יש להשתמש בפיסת סרט דביק עבה וגדולה יחסית).

7 תגובות

  • יאיר פרישמן

    שאלה בנושא הכנסת השיפוד לבלון

    ד"ר אבי שלום, ראשית, לפני שאשאל קצת אפארגן.. - מוזמן למסור ולהעביר הלאה.. - אתה וחבריך במכון דוידסון.. - אתם מדהימים ! - מנגישים לנו את עולם המדע בצורה כל פשוטה נעימה וכייפית - כיף לנו לעשות עם הילדים מה שאתם מלמדים פה !
    המשיכו כך !!! ושאלה קטנה על הדגמת הבלון..
    הסברת יפה כיצד השיפוד חדר לבלון.
    שאלתי, כאשר הוצאנו את השיפוד, אולי החומר האלסטי החזיר את גומי הבלון לקדמותו, אך בכל זאת, לא היה אמור להשאר איזה חור קטןטן שיגרום לאוייר לצאת ?..
    ואם אנחנו כבר מדברים על הבלון, ברשותך אבקש עוד דקה לשאלה נוספת .. לא קשורה להדמה הנל.. סתם על בלון -
    אם אנחנו מפחים בלון וקושרים.. כעבור כמה ימים הבלון קטן וקטן... - איך זה בעצם קורה ? - האוויר יכול לצאת למרות שהבלון קשור ?? רב תודות מראש.. - ושוב .. תודה על כל פועלכם !...
    יאיר

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    תודה ותשובות

    היי יאיר
    תודה על המילים החמות! ממש שמח לקרוא, גם אעביר לשאר החברים.
    בקשר לשאלותך:
    כן, אחרי שמוציאים את השיפוד אמור להישאר חור קטנטן בגומי - שיגרום לאוויר לצאת (לאט לאט). מעניין שכאשר מדובר בגומי עבה, יש גם סיכוי שהגומי העבה והגמיש 'ילחץ' על עצמו ויאטום את עצמו. ברפואה משתמשים בזה הרבה - בסוג פקק שנקרא 'ספטום' - שזה פקק גומי עבה שפוקק בקבוק, ממנו שואבים תמיסה באמצעות מחט של מזרק, וכאשר שולפים אותה הגומי מסתדר וממשיך לאטום את הבקבוק.

    בקשר להתרוקנות של בלון עם הזמן - פשוט הגומי לא אטום לחלוטין, יש חורים מיקרוסקופיים (ממש) דרכם מצליחות מולקולות הגז לפעפע ולצאת. אתה יכול לעשות ניסוי - למלא 3 בלונים רגילים באוויר רגיל ו3 בלונים בהליום, תשים לב שבלוני ההליום 'יתפנצ'רו' לך תוך יום אחד, הרבה לפני בלוני האוויר הרגיל, זה בגלל שההליום הוא גז קטן מאוד מהבחינה האטומית, ומפעפע יותר טוב דרך הגומי. זאת הסיבה שאם רוצים בלון הליום עמיד, משתמשים בחומר אחר לגמרי (מין פלסטיק בציפוי מתכתי, ולא בבלון גומי רגיל).

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • מתן זריהן

    הניסוי לא הצליח

    הבלון התפוצץ בזמן חדירת המקל למרות ששמנו וזלין

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    להקפיד

    היי מתן
    זה לא רק הווזלין - צריך להקפיד שהשיפוד יכנס דרך חלק עבה של הבלון - שזה נמצא רק באיזור שקרוב לפייה או בחלק הכי רחוק ממנה - כמו שמודגם בסרט. האם הקפדתם לחדור את הבלון באיזור הזה?
    אם כן והוא בכל זאת התפוצץ - אז יכול להיות שספציפית היה פגם בבלון שניסיתם, נסו בלון אחר - וגם נסו לנפח אותו טיפה פחות כדי שהגומי ישאר עבה - ואז ההצלחה מובטחת.

    בהצלחה
    אבי

  • maryana

    اطلب ان يكولي هذه التجربة في اللغة العربية

    كنت اتمنى ان تكون الكتابة باللغة العربية لهذه التجربة

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    كيف نغرز الإبرة في البالون دون أن نفجّره؟ - طريقتان

  • אבי