Осінній STEM-фест: відкриваємо науку через гарбуз

Гарбузові експерименти: як перетворити осіннє свято на STEM-пригоду

🧪 1. Гарбузова лабораторія (наукове дослідження)

Визначити густину гарбуза (цілого і частини) за допомогою вимірювання маси та об’єму.

🔹 2. Обладнання

ваги;
посудина з водою (достатньо велика, щоб гарбуз можна було занурити);
мірна ємність або циліндр (для вимірювання витісненого об’єму води);
ніж (для розрізання гарбуза);
рушник/серветка для протирання.

🔹 3. Хід роботи

(а) Вимірювання цілого гарбуза

Зважте гарбуз — отримайте масу $m_1$ .
Визначте об’єм:
- наповніть посудину водою до певної позначки;
- занурте гарбуз повністю (можливо, притримуючи, щоб він не плавав);
- виміряйте, на скільки збільшився рівень води — знайдіть об’єм витісненої води $V_1$ .
Обчисліть густину:
$\rho_1 = \frac{m_1}{V_1}$

(б) Вимірювання частини гарбуза

Розріжте гарбуз і візьміть частину (наприклад, шматок м’якоті без шкірки й насіння).
Знову зважте — отримаєте масу $m_2$ .
Визначте об’єм тієї частини тим самим способом (зануренням у воду) — $V_2$ .
Обчисліть густину:
$\rho_2 = \frac{m_2}{V_2}$

🔹 4. Результати

Зазвичай отримаємо:

$\rho_2 > \rho_1$

🔹 5. Пояснення різниці

Причина	Пояснення
Порожнини всередині гарбуза	У цілому гарбузі є велика порожнина з повітрям і насінням — це зменшує середню густину.
Нерівномірна структура	М’якоть (частина) щільніша, ніж загальна маса гарбуза з повітрям.

Визначення густини тіл і принцип, який ти перевіряєш на гарбузі, широко використовується в житті — особливо там, де важливо, плаває предмет чи тоне.

Ось кілька реальних застосувань 👇

🦺 1. Рятувальні жилети

Виготовлені з матеріалів, густина яких менша за густину води (наприклад, пінополіуретан або коркові вставки).
Завдяки цьому жилет створює виштовхувальну силу, що утримує людину на поверхні.
Принцип той самий, що і з гарбузом — якщо середня густина системи менша за густину води, вона плаває.

🚤 2. Будівництво човнів і кораблів

Метал сам по собі густіший за воду, але корпус судна має великі порожнини з повітрям, тому середня густина всього судна менша за густину води → корабель не тоне.
Це схоже на гарбуз із порожниною всередині.

🌊 3. Поплавки, буї, дошки для плавання

Робляться з легких матеріалів (пінопласт, пластик), які мають дуже малу густину.
Використовуються для тримання предметів або людей на поверхні води.

🪶 4. Плоди й насіння, що плавають

Наприклад, кокоси або гарбузове насіння можуть плавати на воді, щоб розповсюджуватись — усе через низьку густину.
Природа теж використовує цей принцип!

🧪 5. Визначення автентичності матеріалів

У лабораторіях густину вимірюють, щоб визначити склад або підробку (наприклад, чи справжнє золото, чи сплав).

🧮 2. Статистика та математика: «Скільки насіння?»

Мета: навчитися рахувати, обчислювати середнє.
Ідеї:
- Порахувати насіння в різних гарбузах (кожна команда працює із власним гарбузом).
- Побудувати графік «маса гарбуза — кількість насіння».

⚙️ 3. Інженерний челендж: «Міст»

Мета: спроєктувати міцну конструкцію, яка витримає найбільшу кількість маленьких гарбузів.

Матеріали для команд:

20 аркушів паперу
Склеювальний матеріал (клей або скотч)
Лінійка, олівець для позначок
Маленькі гарбузи

Завдання для команд:

Створити міст з паперу, використовуючи максимум 20 аркушів.
Міст повинен бути стійким і міцним, щоб витримати якомога більше маленьких гарбузів.
Обмеження часу: 20–30 хвилин на проєктування та побудову.

Правила та критерії оцінки: