• Φανταστείτε έναν κόσμο όπου δεν υπάρχει ηλεκτρικό ρεύμα ή πρόσβαση σε καύσιμα για μαγείρεμα.
• Ποιους τρόπους θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε για να μαγειρέψετε φαγητό ή να ζεστάνετε νερό;
• Μία λύση θα μπορούσε να είναι το ηλιακό μαγείρεμα, και συγκεκριμένα η χρήση ενός παραβολικού ηλιακού φούρνου.
• Συζητήστε ποιοι ειδικοί από τον τομέα STEAM θα μπορούσαν να βοηθήσουν σε αυτή την περίπτωση: μηχανικοί οπτικών ινών, επιστήμονες θερμοδυναμικής, μηχανικοί ενέργειας, επιστήμονες τροφίμων, κ.λπ. Οι μαθητές μπορούν να υποδυθούν αυτούς τους ρόλους, αν θέλουν.
• Κάντε μια σύντομη εισαγωγή για τις παραβολές και τις ιδιότητές τους. Παραβολή είναι μια καμπύλη πάνω στην οποία οποιοδήποτε σημείο είναι σε ίση απόσταση από την εστία της παραβολής (focus στο σχήμα) και μια δεδομένη ευθεία (διευθετούσα).
• Δείτε τον πιο κάτω σύνδεσμο για μια πιο λεπτομερή επεξήγηση και διαγράμματα:
  https://www.mathsisfun.com/geometry/parabola.html
• Εξηγήστε ότι οι παραβολές βρίσκονται παντού;
  
  • Στη φύση
    
  • Αρχιτεκτονική
    
  • στην καθημερινή ζωή, όπου είναι ιδιαίτερα χρήσιμες για την ανάκλαση και εστίαση του φωτός σε φακούς, προβολείς οχημάτων και λαμπτήρες οικιακής χρήσης.
    

• Καθοδηγήστε τις ομάδες, καθώς ακολουθούν τις οδηγίες βήμα προς βήμα για να δημιουργήσουν έναν μικρό παραβολικό ηλιακό φούρνο.
• Αν η δραστηριότητα γίνεται σε εξωτερικό χώρο, οι μαθητές μπορούν προαιρετικά να χρησιμοποιήσουν ακρυλικά φύλλα για κάλυμμα, τα οποία βοηθούν στην παγίδευση της θερμότητας. *Μην το δοκιμάσετε αυτό αν χρησιμοποιείτε λάμπες αλογόνου*
• Βήμα προς βήμα οδηγίες για τους μαθητές
  1. Κόψτε την παραβολή από το πρότυπο που σας δίνεται.
  2. Χρησιμοποιήστε το πρότυπο για να σχεδιάσετε μια παραβολή στα 4 κυματοειδή χαρτόνια Α4 και στη συνέχεια κόψτε τα σχήματα (κάθε ομάδα θα έχει 4 παραβολές από χαρτόνι).
  3. Κολλήστε δύο παραβολές μεταξύ τους για να δημιουργήσετε μία παραβολή διπλού πάχους και στη συνέχεια κάντε το ίδιο και με τις άλλες δύο.
  4. Χρησιμοποιήστε ένα ξυλάκι για να βγάλετε μια τρύπα στην εστία (focus point) των δύο παραβολών (χρησιμοποιώντας και πάλι το πρότυπο της παραβολής, στο οποίο η εστία έχει σημειωθεί με κόκκινο χρώμα).
  5. Χρησιμοποιήστε τη γόμα για να καλύψετε τη μια πλευρά του λεπτού χαρτιού Α3, καθώς και τη μια πλευρά κάθε παραβολής, με αλουμινόχαρτο. Βεβαιωθείτε ότι η γυαλιστερή πλευρά του αλουμινόχαρτου βλέπει προς τα έξω και προσπαθήστε να μην το τσαλακώσετε, αφού αυτό θα μειώσει την αποτελεσματικότητα των ανακλαστικών επιφανειών.
  6. Τυλίξτε το λεπτό χαρτί στις καμπυλωτές άκρες των παραβολών και κολλήστε το με κολλητική ταινία για να δημιουργήσετε τον ηλιακό σας φούρνο. Πρέπει να το τυλίξετε γύρω από όλη την παραβολή και στις δύο άκρες της, για να δημιουργήσετε ένα παραβολικό κοίλο.
  7. Περάστε ένα ξυλάκι μέσα από την τρύπα που βγάλατε προηγουμένως στις εστίες κάθε παραβολής και βεβαιωθείτε ότι το ξυλάκι περνά ακριβώς μέσα από τον φούρνο και έξω από κάθε πλευρά.
  8. Τώρα έχετε δημιουργήσει έναν απλό παραβολικό ηλιακό φούρνο. *Βεβαιωθείτε ότι το αλουμινόχαρτο βρίσκεται στην εσωτερική πλευρά του φούρνου*.
     

• Ελέγξτε τους ηλιακούς παραβολικούς φούρνους με μαρσμέλοου και θερμόμετρα. Παρατηρήστε πόσο γρήγορα λιώνουν τα μαρσμέλοου και/ή σε ποια θερμοκρασία φτάνουν οι φούρνοι.
• Βήμα προς βήμα οδηγίες για τους μαθητές
  
  • Είναι ώρα να μαγειρέψουμε! Βάλτε ένα ή δύο μαρσμέλοου στο ξυλάκι σας. Βεβαιωθείτε ότι δεν αγγίζουν το αλουμινόχαρτο, ώστε το φως να αντανακλάται πάνω σε αυτά.
  • Βάλτε τον φούρνο σας στην κατάλληλη γωνία ώστε να βλέπει προς τον ήλιο, ή αν είστε στην τάξη, προς την λάμπα αλογόνου.
  • *ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Προσέξτε ιδιαίτερα αν χρησιμοποιείτε λάμπα αλογόνου, αφού μπορούν να προκαλέσουν πολλή θερμότητα και υπάρχει κίνδυνος να προκαλέσετε εγκαύματα. Χρησιμοποιήστε προστατευτικά γάντια και γυαλιά*.
    *Στην εικόνα πιο κάτω παραλείπεται η μια πλευρά του χαρτονιού/αλουμινόχαρτου*
    
  • Είναι σημαντικό να εξηγήσετε το φαινόμενο: η ηλιακή ενέργεια, με τη μορφή ηλιακού φωτός, μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια, η οποία «ψήνει» τα μαρσμέλοου.
  • Τα στάδια της διαδικασίας είναι τα εξής:
    1. Συγκέντρωση του ηλιακού φωτός: η ανακλαστική μεταλλική επιφάνεια αντανακλά το φως του ήλιου, το οποίο συγκεντρώνεται στην εστία της παραβολής, όπου βρίσκονται τα μαρσμέλοου.
    2. Μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε θερμική: η αλληλεπίδραση μεταξύ της ηλιακής ενέργειας και των υλικών που τη δέχονται μετατρέπει το φως σε θερμότητα. Αυτό ονομάζεται αγωγιμότητα.
    3. Παγίδευση της θερμικής ενέργειας: αυτή η θερμική ενέργεια «παγιδεύεται» εντός του παραβολικού κοίλου και, καθώς όλο και περισσότερη ηλιακή ενέργεια εισέρχεται σε αυτό, συνεχίζει να μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια. Αυτή η διαδικασία ενισχύεται με την κάλυψη της επιφάνειας του παραβολικού φούρνου με το διάφανο ακρυλικό φύλλο.
  • Ο ηλιακός παραβολικός φούρνος αφήνει να εισέλθουν υπεριώδεις ακτίνες φωτός και στη συνέχεια τις μετατρέπει σε μεγαλύτερες υπέρυθρες ακτίνες φωτός. Η υπέρυθρη ακτινοβολία περιέχει την κατάλληλη ποσότητα ενέργειας για να κάνει τα μόρια του νερού, του λίπους και της πρωτεΐνης στο φαγητό, να δονούνται έντονα και να θερμαίνονται.
  • Δεν είναι η θερμότητα του ήλιου που ψήνει το φαγητό, ούτε η εξωτερική θερμοκρασία (αν και αυτό μπορεί να επηρεάσει τον ρυθμό ή τον χρόνο που χρειάζεται για το ψήσιμο), αλλά οι ακτίνες του ήλιου που μετατρέπονται σε θερμική ενέργεια.

Μόλις όλες οι ομάδες ολοκληρώσουν τη δραστηριότητα και ελέγξουν τους φούρνους τους, ο/η εκπαιδευτικός θα αποφασίσει ποιας ομάδας ο φούρνος δούλεψε καλύτερα με βάση τη θερμοκρασία στην οποία έφτασε και/ή σε ποιο βαθμό ψήθηκαν τα μαρσμέλοου.