Τοπίο στη Φυσική

Με κλικ εδώ κατέβασε μία παρουσίαση με Power Point για να κατανοήσεις καλύτερα τη θεωρία.

1. Στη θέση Α είναι ένα ελατήριο με κρεμασμένο στην άκρη του ένα σώμα. Στη θέση Β είναι το ίδιο ελατήριο με το ίδιο σώμα στην άκρη. Τι μπορεί να συμβαίνει ώστε η επιμήκυνση στη θέση Α να μην είναι ίδια με την επιμήκυνση στη θέση Β;
   

   Άσκηση 1

2. Ένα αντικείμενο που βρίσκεται κοντά μας έχει μάζα 1kg. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές και ποιες λάθος;
   1. Το βάρος του αντικειμένου είναι 1kg.
   2. Το αντικείμενο χάνει μάζα όταν το μεταφέρουμε σε μεγάλο ύψος.
   3. Το αντικείμενο χάνει βάρος όταν το μεταφέρουμε στη Σελήνη.
   4. Το βάρος του αντικειμένου είναι 9,8Ν.
3. Πόσο είναι το βάρος ενός αντικειμένου που έχει μάζα 3kg;
   1. 0,3N
   2. 3N
   3. 27N
   4. 29,4N

   Επιλέξτε τη σωστή απάντηση.

4. Το βάρος ενός αντικειμένου είναι 98Ν. Πόση είναι η μάζα του;
   1. 9,8kg
   2. 46kg
   3. 10kg
   4. 1kg

   Επιλέξτε τη σωστή απάντηση.

5. Ο ζυγός ισορροπεί οριζόντια έχοντας στους δύο δίσκους του δύο σώματα Α και Β. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές και ποιες λάθος;
   1. Τα δύο σώματα έχουν ίσα βάρη και ίσες μάζες.
   2. Αν τα δύο σώματα τα μετρούσαμε με δυναμόμετρο θα έδιναν διαφορετικές ενδείξεις.
   3. Τα δύο σώματα έχουν ίσες μάζες, αλλά δεν έχουν ίσα βάρη.
   4. Τα δύο σώματα έχουν ίσα βάρη, αλλά δεν έχουν ίσες μάζες.
      

      Άσκηση 5

   (περισσότερα…)

Πριν προχωρήσεις στις ασκήσεις κατέβασε με κλικ εδώ μία παρουσίαση με Power Point της θεωρίας για τη μέτρηση του χρόνου.

1. Δίνονται οι χρονικές διάρκειες τεσσάρων γεγονότων. Κατατάξτε τα με τη σειρά από τη μικρότερη προς τη μεγαλύτερη διάρκεια.
   1. 2,5h
   2. 140min
   3. 180s
   4. 2h 40min
2. Δίνονται οι χρονικές στιγμές 5s και 12s. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις είναι η σωστή;
   1. Μεταξύ των 5s και 12s έχουμε χρονική διάρκεια 5s+12s=17s.
   2. Το χρονικό,διάστημα μεταξύ των δύο αυτών στιγμών είναι 12s-5s=7s.
   3. Δεν υπάρχει χρονικό διάστημα μεταξύ δύο χρονικών στιγμών.
   4. Η χρονική διάρκεια μεταξύ των στιγμών αυτών είναι τα 12s.
3. Πόσα και ποια χρονικά διαστήματα μπορούν να υπάρξουν μεταξύ των χρονικών στιγμών 0s, 5s και 8s;
4. Ένα γεγονός Α αρχίζει τη χρονική στιγμή 3s και τελειώνει τη χρονική στιγμή 7s. Ένα δεύτερο γεγονός Β αρχίζει τη χρονική στιγμή 30s και τελειώνει τη χρονική στιγμή 34s. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις είναι η σωστή;
   1. Το γεγονός Β διαρκεί περισσότερο από το Α.
   2. Το γεγονός Α διαρκεί περισσότερο από το Β
   3. Τα δύο γεγονότα έχουν την ίδια χρονική διάρκεια.
   4. Δεν μπορούμε να συγκρίνουμε τις χρονικές διάρκειες των δύο γεγονότων, γιατί συμβαίνουν σε διαφορετικές χρονικές στιγμές.
5. Δύο γεγονότα έχουν την ίδια χρονική διάρκεια, αλλά ξεκινούν σε διαφορετικές χρονικές στιγμές. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές και ποιες λάθος;
   1. Τα δύο γεγονότα τελειώνουν την ίδια χρονική στιγμή, επειδή έχουν την ίδια χρονική διάρκεια.
   2. Το γεγονός που ξεκίνησε πιο αργά τελειώνει και αργότερα.
   3. Τα δύο γεγονότα τελειώνουν σε διαφορετικές χρονικές στιγμές.
   4. Το γεγονός που ξεκίνησε νωρίτερα τελειώνει μετά τη χρονική στιγμή που τελειώνει το άλλο.
6. Ο μεγάλος δείκτης του χρονόμετρου μετράει τα δευτερόλεπτα και ο μικρός τα λεπτά. Είναι αναλογικό ή ψηφιακό το χρονόμετρο αυτό; Τι ακρίβεια μπορούμε να εχουμε;
   

   Άσκηση 6

   (περισσότερα…)

Με κλικ εδώ κατέβασε μία σύντομη παρουσίαση σε Power Point της θεωρίας των μετρήσεων μήκους.

1. Αντιστοιχίστε τα φυσικά μεγέθη της αριστερής στήλης με τις μονάδες μέτρησής τους στη δεξιά. 

   Φυσικά μεγέθη			Μονάδες
   Χρόνος	Α	1	Χιλιόμετρα ανά ώρα(Km/h)
   Μήκος	Β	2	Μέτρο(m)
   Ταχύτητα	Γ	3	Βαθμοί Κελσίου (0C)
   Θερμοκρασία	Δ	4	Δευτερόλεπτα (s)

2. Ένας μαθητής μετράει το μήκος του θρανίου με τις πιθαμές του και το βρίσκει ίσο με 6,5 περίπου πιθαμές. Ο συμμαθητής του μετράει το ίδιο θρανίο και το βρίσκει 7 πιθαμές. Γιατί δε συμφωνούν στο αποτέλεσμα της μέτρησης; Τι πρέπει να κάνουν για να συμφωνήσουν;
3. Για να μετρήσει το πλάτος ενός δρόμου, ένας εργάτης χρησιμοποίησε μία ράβδο, που γνώριζε ότι είχε μήκος 1 μέτρο και 20 εκατοστά. Βρήκε ότι το πλάτος του δρόμου ήταν 12 ράβδοι και 1/4 της ράβδου. Πόσα μέτρα ήταν το πλάτος του δρόμου;
4. Ένας παγκόσμιος πρωταθλητής του μήκους υπολογίζει να κάνει 20 ακριβώς διασκελισμούς πριν φτάσει στη βαλβίβα εκτίναξης. Η απόστασή του από τη βαλβίδα πρέπει να είναι 42m, τη στιγμή που ξεκινάει. Πόσο θα είναι το μήκος του κάθε διασκελισμού του, αν υποθέσουμε ότι όλοι οι διασκελισμοί του είναι περίπου ίσοι;
5. Στην εικόνα φαίνεται ένα κοινό μέτρο, που χρησιμοποιούμε στην καθημερινότητά μας για να μετρούμε μήκη. Γιατί χρησιμοποιούμε το μέτρο για να μετρήσουμε μήκη και όχι π.χ το χρονόμετρο; Γιατί το μέτρο έχει το συγκεκριμένο μήκος και όχι μεγαλύτερο ή μικρότερο;
   

   Άσκηση 5

   (περισσότερα…)

To 1929 o Edwin Hubble, μετά από μακροχρόνιες παρατηρήσεις στο Αστεροσκοπείο του Όρους Ουίλσον, στην Καλιφόρνια, ανακοίνωσε ότι σε ένα σύμπαν που διαρκώς επεκτείνεται, όσο πιο μακρυά βρίσκεται ένας γαλαξίας από εμάς τόσο πιο γρήγορα κινείται. Βρήκε δηλαδή ότι οι ταχύτητες που απομακρύνονται οι γαλαξίες είναι ανάλογες της απόστασής τους από εμάς. Με την ανακάλυψη αυτή εδραιώθηκε η πεποίθηση στην επιστημονική κοινότητα ότι η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης είναι καλά τεκμηριωμένη.

Γιατί όμως συμβαίνει αυτό; Πώς επιβεβαιώνεται η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης με τα ευρήματα του Hubble;

Μια εξαιρετική προσέγγιση του πώς μπορούμε να βρούμε μία απλή και κατανοητή μέθοδο, την οποία να προτείνουμε στους μαθητές των μεγάλων τάξεων του λυκείου (Β΄ και Γ΄ τάξης) ή σε πρωτοετείς φοιτητές, περιγράφει ο Dr Ted Forringer, καθηγητής σε τεχνολογικό κολλέγιο της πολιτείας Georgia, ΗΠΑ, σε άρθρο του στο επιστημονικό περιοδικό The Physics Teacher με τίτλο “A Guided Innquiry on Hubble Plots and the Big Bang”.

O Dr Forringer χρησιμοποιεί απλά διαγράμματα, που δίνει στους μαθητές του, όπου φαίνονται οκτώ σωματίδια να κινούνται προς ορισμένες κατευθύνσεις και ζητάει από τους μαθητές να αναγνωρίσουν σε ποια από αυτά απεικονίζεται κάποια έκρηξη και με τι χαρακτηριστικά.

Αντί για τα διαγράμματα, με τη βοήθεια της εφαρμογής Interactive Physics, σχεδίασα τέσσερα μικρά βιντεάκια, με τα οποία μπορούμε να έχουμε μια άμεση παρουσιάση της όλης μεθόδου, αφήνοντας στον μαθητή να συνάγει  τα συμπεράσματά του και να απαντήσει μόνος του στο ερώτημα, γιατί πιστεύουμε ότι το σύμπαν μας ξεκίνησε με μια έκρηξη δισεκατομμύρια χρόνια πριν.

Η φύση μιας έκρηξης

Η άσκηση ξεκινάει με την πιο βασική ιδέα: “Με τι θα έμοιαζε, αν παίρναμε μια φωτογραφία από μια ομάδα σωματιδίων που ξεκίνησε ως μέρος μιας ενιαίας έκρηξης;” Για τους σκοπούς αυτής της άσκησης, υποθέτουμε ότι, μετά την έκρηξη, τα σωματίδια θα κινούνται σε μια ευθεία γραμμή με σταθερή ταχύτητα. Υπάρχουν δύο κύρια κριτήρια για τον προσδιορισμό των ομάδων των σωματιδίων που παρήχθησαν σε έκρηξη:

Όλα τα σωματίδια πρέπει να απομακρύνονται από το ίδιο κεντρικό σημείο.

Δεδομένου ότι όλα τα σωματίδια ταξιδεύουν για το ίδιο χρονικό διάστημα, τα σωματίδια που είναι πιο μακριά πρέπει να κινούνται ταχύτερα. Αυτό συμβαίνει αν σκεφτούμε ότι . Επειδή  τα σωματίδια παράχτηκαν την ίδια στιγμή, ο χρόνος t της κίνησής τους θα είναι κοινός για όλα. Όχι όμως και οι ταχύτητές τους, γιατί μετά από μία έκρηξη, όλα τα “θραύσματα” δε φεύγουν με την ίδια ταχύτητα. Επομένως αυτά που θα έχουν μεγαλύτερες ταχύτητες θα βρίσκονται και σε μεγαλύτερες αποστάσεις d.

Για την αντιμετώπιση του πρώτου σημείου, στους μαθητές εμφανίζονται τα δύο παρακάτω videos. Το video 1.1 , με σωματίδια που κινούνται μακριά από μια κεντρική θέση  και το video 1.2, με όλα τα σωματίδια να κινούνται σε τυχαίες κατευθύνσεις. Ρωτούμε, ποιο αντιπροσωπεύει σωματίδια που θα μπορούσαν να προέρχονται από μια έκρηξη.  Οι μαθητές το βρίσκουν αυτό απλό, και εύκολα αναγνωρίζουν ότι, προκειμένου να έχουν ξεκινήσει από μια έκρηξη, τα σωματίδια πρέπει να απομακρύνονται από μια κεντρική τοποθεσία

(περισσότερα…)

Αυτό είναι ένα πείραμα που ο καθένας μπορεί να το κάνει, πολύ εύκολα στο σπίτι του. Εκπληκτικό; Amazing?. Τίποτα από όλα αυτά. Απλοί νόμοι της Φυσικής.

Το ποτήρι με το νερό μετατρέπεται σε συγκλίνοντα φακό και οι ακτίνες του φωτός που περνούν από μέσα και φτάνουν στο μάτι μας ακολουθούν την πορεία που φαίνεται στην εικόνα, υπακούοντας στους νόμους της διάθλασης. Κατά την είσοδο της ακτίνας στο νερό η γωνία διάθλασης δ είναι μικρότερη από τη γωνία πρόσπτωσης π, αφού το φως μπαίνει σε οπτικά πυκνότερο μέσο και κατά την έξοδο από το ποτήρι η γωνία διάθλασης δ΄ γίνεται μεγαλύτερη από τη γωνία πρόσπτωσης π΄, λόγω της αντίστροφης πορείας, δηλαδή από οπτικά πυκνότερο (νερό) πηγαίνει δε οπτικά αραιότερο (αέρας).

Το διάγραμμα εμφανίζει το ποτήρι με το νερό και τα βέλη, όπως τα βλέπουμε από ψηλά (κάτοψη)

Αυτό έχει ως συνέπεια οι δύο ακτίνες – αυτή που προέρχεται από το Α και αυτή από το Β – να διέρχονται από το σημείο Ε, που είναι η κύρια εστία του συγκλίνοντα φακού που δημιουργείται από το νερό στο ποτήρι. Όπως φαίνεται από το διάγραμμα, δεξιά του Ε υπάρχει αντιστροφή του βέλους, ενώ αριστερά το βέλος διατηρεί την αρχική του κατεύθυνση.

Εννοείται ότι η συνεισφορά του γυαλιού του ποτηριού στη διάθλαση των ακτίνων είναι αμελητέα.

Μπορείτε να παίξετε με τις αποστάσεις του ποτηριού από το αρχικό βέλος ή της δικής σας θέσης ως παρατηρητή.

Γιάννης Γαϊσίδης

gaisidis@viewonphysics.gr

1. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές και ποιες λάθος;
   1. Ο Δημόκριτος υποστήριζε ότι τα αντικείμενα γίνονται ορατά επειδή εκπέμπουν σωματίδια.
   2. Ο Αριστοτέλης πίστευε ότι ένα αντικείμενο γίνεται ορατό επειδή ρεύμα φωτιάς φεύγει από τα μάτια μας και πέφτει στο αντικείμενο.
   3. Τα αυτόφωτα εκπέμπουν  φως επειδή τα ίδια είναι φωτεινές πηγές.
   4. Τα ετερόφωτα αντικείμενα εκπέμπουν όλο το φως που πέφτει επάνω τους.
2. Αντιστοιχίστε τα φαινόμενα και τις εφαρμογές της αριστερής στήλης με τα αποτελέσματα που προκαλεί το φως, στη δεξιά.

   Ηλιακά αυτοκίνητα	Α.	1.	Χημικές Αντιδράσεις
   Ηλιακός θερμοσίφωνας	Β.	2.	Διέγερση του εγκεφάλου
   Φωτοσύνθεση	Γ.	3.	Ηλεκτρικό ρεύμα
   Ακτινόμετρο	Δ.	4.	Θέρμανση
   Όραση	Ε.	5.	Κίνηση

3. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις αποτελούν ιδιότητες των φωτονίων;
   1. Τρέχουν με την ταχύτητα του φωτός.
   2. Κάθε φωτόνιο έχει καθορισμένη μάζα.
   3. Κάθε φωτόνιο έχει καθορισμένη ενέργεια.
   4. Τα φωτόνια της πράσινης ακτινοβολίας έχουν μεγαλύτερη ενέργεια από τα φωτόνια της κόκκινης.
4. Επιλέξτε τις σωστές προτάσεις. Όταν η ύλη απορροφά φωτόνια:
   1. Αυξάνεται η ενέργεια των φωτονίων.
   2. Αυξάνεται η ενέργεια των μορίων της ύλης.
   3. Αυξάνεται η θερμοκρασία του σώματος.
   4. Αυξάνεται η μάζα του σώματος.
5. Στην εικόνα φαίνονται τρεις φωτεινές πηγές. Ποιες από αυτές είναι φυσικές και ποιες τεχνητές; Ποιες ενεργειακές μετατροπές γίνονται σε κάθε μία;
   

   Άσκηση 5

   (περισσότερα…)