Τοπίο στη Φυσική

Παράθυρο στην Επιστήμη

Ετικέτα: Εργαστήριο

Πυκνότητα – Εργαστήριο

Πριν ξεκινήσεις

Στην εφαρμογή που θα ασχοληθείς βλέπεις μία δεξαμενή με νερό όγκου 100L (λίτρα). Αυτή θα τη χρησιμοποιείς για να μετράς τον όγκο των στερεών αντικειμένων που βρίσκονται εκτός της δεξαμενής. Μπορείς, με αριστερό κλικ, να σέρνεις ένα αντικείμενο και να το κρατάς μέσα στο νερό, οπότε υπολογίζοντας την αύξηση του όγκου, βρίσκεις τον όγκο του αντικειμένου.

Να ξέρεις ότι η πυκνότητα του νερού είναι 1kg/L και όλα τα αντικείμενα με μικρότερες από το νερό πυκνότητες επιπλέουν, με μεγαλύτερες βυθίζονται και, αν υπάρχει αντικείμενο με ίδια πυκνότητα με το αυτή του νερού, θα αιωρείται εντός του νερού όπου κι αν το αφήσουμε.

Και μη ξεχνάς ότι η πυκνότητα δίνεται από τη σχέση: \rho=\frac{m}{V}

Ξεκίνα

Βήμα 1

Σημείωσε στον Πίνακα Ι (κλικ εδώ ) τις μαζες και τις πυκνότητες των υλικών. Τα υλικά τα επιλέγεις από τον πτυσσόμενο μενού στο πάνω αριστερό πλαίσιο που γράφει «Υλικό». Οι μάζες, οι όγκοι και οι πυκνότητές τους γράφονται στον ίδιο πίνακα λίγο πιο κάτω. Παρατήρησε ότι όλοι οι όγκοι είναι 5L.

Ποια από τα υλικά αυτά βυθίζονται στο νερό και γιατί;

Απάντησε το ερώτημα στο φύλλο εργασίας του Πίνακα Ι.
(περισσότερα…)

Νόμοι της Υδροστατικής Πίεσης – Εργαστήριο

Εκτελέστε τα βήματα που ακολουθούν για να ανακαλύψετε τους Νόμους της Υδροστατικής Πίεσης.

Υδροστατική πίεση ονομάζουμε την πίεση στο εσωτερικό των υγρών που ισορροπούν.

Θα βρείτε πώς εξαρτάται η υδροστατική πίεση από:

  • Το βάθος
  • Την πυκνότητα του υγρού
  • Την επιτάχυνση της βαρύτητας

Το Βάθος

Βήμα 1

Στο πινακάκι δεξιά πάνω απενεργοποιήστε την ατμοσφαιρική πίεση (κλικ στο Off) και ενεργοποιήστε το Ruler και το Grid (κλικ στα κυκλάκια). Με διαδοχικά κλικ στην κάνουλα της πάνω βρύσης γεμίστε με νερό τη δεξαμενή. Ευθυγραμμίστε το 0 του μέτρου με την επιφάνεια του νερού.
(περισσότερα…)

Νόμος του Ohm – Εργαστήριο

Στόχος:

Να ανακαλύψεις και να διερευνήσεις πειραματικά τη σχέση τάσης-έντασης και αντίστασης-έντασης στους αντιστάτες.

Τύπωσε:

  • Το φύλλο εργασίας για συμπλήρωση (κλικ εδώ).
  • Δύο φορές το χαρτί με τα τετραγωνάκια για τη δημιουργία των δύο διαγραμμάτων (κλικ εδώ).

 

1η Εργασία:

  1. Τοποθέτησε την μπάρα της αντίστασης R στα 200Ω και κράτα σταθερή την τιμή αυτή κατά τη διάρκεια της εργασίας.
  2. Δώσε διαδοχικά τις τιμές της τάσης του Φύλλου Εργασίας Ι, χρησιμοποιώντας την μπάρα των τάσεων, και διάβαζε τις αντίστοιχες τιμές των εντάσεων που αναγράφονται κάτω από τον αντιστάτη. Γράψε τις τιμές αυτές στη στήλη των εντάσεων.
  3. Στο χαρτί με τα τετραγωνάκια που τύπωσες κατασκεύασε το διάγραμμα τάσης-έντασης από τα ζεύγη τιμών που εχεις στον συμπληρωμένο πίνακα.
  4. Φέρε τη γραμμή που ενώνει τα σημεία που βρήκες.
  5. Γράψε πάνω στο χαρτί το συμπέρασμα που βγαίνει από τη μορφή του διαγράμματος, για τη σχέση τάσης-έντασης για μία σταθερή αντίσταση (Νόμος του Ohm).

 

2η Εργασία:

  1. Τοποθέτησε την μπάρα των τάσεων στη τιμή 6V (τέσσερις μπαταρίες των 1,5V) και κράτα σταθερή την τιμή αυτή κατά τη διάρκεια της εργασίας.
  2. Δώσε διαδοχικά τις τιμές της αντίστασης του Φύλλου Εργασίας ΙΙ, χρησιμοποιώντας την μπάρα των αντιστάσεων, και διάβαζε τις αντίστοιχες τιμές των εντάσεων που αναγράφονται κάτω από τον αντιστάτη. Γράψε τις τιμές αυτές στη στήλη των εντάσεων.
  3. Στο χαρτί με τα τετραγωνάκια που τύπωσες κατασκεύασε το διάγραμμα αντίστασης-έντασης από τα ζεύγη τιμών που εχεις στον συμπληρωμένο πίνακα.
  4. Φέρε τη γραμμή που ενώνει τα σημεία που βρήκες.
  5. Γράψε πάνω στο χαρτί το συμπέρασμα που βγαίνει από τη μορφή του διαγράμματος, για τη σχέση αντίστασης-έντασης, όταν η τάση διατηρείται σταθερή.

Γιάννης Γαϊσίδης

gaisidis@viewonphysics.gr

img_1494

Οι Νόμοι του εκκρεμούς


Πριν ξεκινήσεις να εκτελείς τα βήματα φρόντισε στον πράσινο πίνακα να υπάρχουν ενεργοποιημένες οι εξής επιλογές:

  1. ¨μήκος του 1¨ στα 2m.
  2. ¨μάζα του 1¨ στο 1kg.
  3. ¨Τριβή¨μηδενική.
  4. ¨κίνηση (1/1)¨. Οι επιλογές «κίνηση (1/4)» και «κίνηση (1/16)» είναι επιλογές για πιο αργές κινήσεις, εφόσον θέλεις να μελετήσεις το εκκρεμές σε slow motion.
  5. ¨Γη¨
  6. Κάνε κλικ στο ¨χρονόμετρο φωτοπύλης¨ για ακριβή μέτρηση της περιόδου.
  7. Κάνε κλικ εδώ και εκτύπωσε το φύλλο εργασίας, όπου θα καταγράψεις τα δεδομένα και τα συμπεράσματά σου από τα επόμενα βήματα.

(περισσότερα…)

Ο Κολυμβητής του Καρτέσιου

Πώς να παίξετε με τους νόμους των υγρών

IMG_2168
Τα υλικά που χρειαζόμαστε:
  1. Καλαμάκι
  2. Τρεις συνδετήρες
  3. Λαστιχάκι
  4. Ψαλίδι
  5. Πλαστικό μπουκάλι γεμάτο μέχρι πάνω με νερό της βρύσης.
  6. Γυάλινο ποτήρι με νερό.

(περισσότερα…)

Δυνάμεις στα υγρά

Πότε και γιατί ασκούνται δυνάμεις πάνω στα υγρά;

Μια εργαστηριακή και θεωρητική προσέγγιση.
 
Στόχος
 
Με τη δραστηριότητα αυτή οι μαθητές:
  • Μαθαίνουν να μετρούν την άνωση.
  • Κατανοούν καλύτερα το νόμο της Δράσης-Αντίδρασης και την αρχή της μετάδοσης των πιέσεων του Πασκάλ.
  • Εξοικειώνονται με όργανα μέτρησης όπως ηλεκτρονική ζυγαριά, δυναμόμετρο.
Απαιτούμενα όργανα
  1. Μεταλλική ράβδος – ορθοστάτης
  2. Βάση ορθοστάτη
  3. Μικρή μεταλλική ράβδος
  4. Μεταλλικός σύνδεσμος
  5. Δακτύλιος με γάντζο περασμένος στην μικρή μεταλλική ράβδο
  6. Δυναμόμετρο μέχρι 5Ν
  7. Γυάλινο ποτήρι
  8. Μεταλλικές κύλινδρος
  9. Ηλεκτρονική ζυγαριά
Πριν το εργαστήριο

 

Οι μαθητές επιλέγουν τη σωστή απάντηση πριν ξεκινήσει η εργαστηριακά δραστηριότητα 
(κλικ εδώ για να πάρετε το φύλλο εργασίας)
 
Οδηγία προς τον καθηγητή: αφού πάρετε τις απαντήσεις των μαθητών ταξινομήστε τες (π.χ. με ένα ραβδόγραμμα) και συνάγετε τα συμπεράσματά σας για το πώς κατανοούν οι μαθητές τις έννοιες που εμπλέκονται στη δραστηριότητα.
Εκτέλεση της δραστηριότητας
 
Από το άγκιστρο της οριζόντιας μεταλλικής ράβδου κρεμάμε το δυναμόμετρο και στην άλλη άκρη του προσαρμόζουμε τον μεταλλικό κύλινδρο.
 
Πάνω στην ηλεκτρονική ζυγαριά έχουμε βάλει το γυάλινο ποτήρι με νερό και έχουμε μηδενίσει την ένδειξη (απόβαρο) της ζυγαριάς.
Εκτελούμε τις εξής μετρήσεις:
  • Μετράμε με το δυναμόμετρο το βάρος του κυλίνδρου. 
  • Μετράμε με το δυναμόμετρο το βάρος του κυλίνδρου βυθισμένου τώρα εντός του νερού που βρίσκεται σε ηρεμία πάνω στη ζυγαριά. Προσέχουμε να μην αγγίζει ο κύλινδρος τον πυθμένα του ποτηριού.
  • Με βυθισμένο τον κύλινδρο παίρνουμε την ένδειξη της ζυγαριάς.
Οι μετρήσεις που πήραμε φαίνονται στον παρακάτω πίνακα δεδομένων.
 
(κλικ εδώ για να πάρετε τον πίνακα κενό)
 
Συγκρίνοντας τα δεδομένα της τελευταίας στήλης και λαμβάνοντας υπόψη ότι η ακρίβεια μέτρησης στο δυναμόμετρο φτάνει σε επίπεδο 0,1Ν ενώ της ηλεκτρονικής ζυγαριάς σε επίπεδο χιλιοστού, είναι φανερό ότι υπάρχει μια αύξηση του βάρους του υγρού ίση με τη διαφορά βάρους του κυλίνδρου από τον αέρα στο υγρό. Αυτή όμως η διαφορά είναι ίση με την άνωση που ασκεί το υγρό πάνω στον κύλινδρο που βυθίσαμε.
 
Θεωρητική εξήγηση
 
Όταν βυθίζουμε ένα αντικείμενο μέσα σε υγρό ισχύει η αρχή του Αρχιμήδη. Το αντικείμενο δηλαδή χάνει τόσο από το βάρος του, όσο το βάρος του υγρού που εκτοπίζει. Αν επομένως το ζυγίσουμε στον αέρα και κατόπιν εντός του υγρού, θα το βρούμε να έχει λιγότερο βάρος κατά το βάρος του εκτοπιζόμενου υγρού. Αυτό εμείς σήμερα το λέμε Άνωση.
 
Αρα η διαφορά των δύο βαρών μάς δίνει την Άνωση. 
 
Η Άνωση όμως είναι μία δύναμη που ασκείται από το υγρό πάνω στο βυθισμένο αντικείμενο και οφείλεται στη διαφορά της υδροστατικής πίεσης, η οποία είναι μεγαλύτερη στα χαμηλότερα σημεία του αντικειμένου από ότι στα ψηλότερα.
 
Σύμφωνα με τον 3ο Νόμο του Νεύτωνα, εφόσον το υγρό ασκεί δυνάμη στο αντικείμενο, τότε και το αντικείμενο θα ασκεί μια αντίθετη δύναμη στο υγρό. Δηλαδή το υγρό ασκεί την Άνωση επί του αντικειμένου κατακόρυφα προς τα πάνω, αλλά και το αντικείμενο ασκεί στο υγρό μια δύναμη κατακόρυφη προς τα κάτω και ίση στην τιμή με την Άνωση.
 
Η δύναμη αυτή του αντικειμένου επί του υγρού ασκείται στα μόρια του υγρού, που βρίσκονται σε επαφή με το αντικείμενο. Αλλά εδώ υπεισέρχεται ο νόμος μετάδοσης των πέσεων, ο γνωστός ως Αρχή του Πασκάλ. Έχουμε επομένως μία κατακόρυφη  δύναμη που ασκείται στα μόρια του υγρού που βρίσκονται σε επαφή με το αντικείμενο. Αυτή η δύναμη αυξάνει την πίεση του υγρού στα σημεία επαφής και η αύξηση αυτή μεταδίδεται εξ ίσου σε όλα να μέρη του υγρού και σ’ εκείνα που βρίσκονται σε επαφή με τον πυθμένα. Εκεί προκαλείται αύξηση της δύναμης, κατά την τιμή της άνωσης. Αυτή την αύξηση μετράει η ζυγαριά.
 

         Γιάννης Γαϊσίδης

084d8930-f294-45d0-b352-2acd918a7bd2
Τοπίο στη Φυσική © 2014 Frontier Theme