Οι μαθητές πειραματίζονται.

Οι μαθητές πειραματίζονται.

Πέμπτη, 17 Δεκεμβρίου 2015

Συντονισμός - Resonance

Το ΕΚΦΕ ΠΙΕΡΙΑΣ προτείνει ένα πείραμα για τη Φυσική της Γ΄ Λυκείου, γνωρίζοντας ότι υπάρχουν χρονικοί περιορισμοί στη συγκεκριμένη τάξη. Καλό θα είναι να διεξαχθεί πιλοτικά και σε άλλα ΕΚΦΕ με το ερώτημα, αν θα μπορούσε να ενταχθεί προαιρετικά στις εργαστηριακές ασκήσεις.
Το πείραμα είναι στο διαδίκτυο στη διεύθυνση. https://www.youtube.com/watch?v=z48k5ci3w4o

Τα θετικά του προτεινόμενου πειράματος:
α) Μπορεί να πραγματοποιηθεί μετωπικά, με επίδειξη ή απλά να προβληθεί.
β) Έχουμε τη δυνατότητα να το παρουσιάσουμε μόνο ποιοτικά μέσα σε 5 λεπτά ή αν θελήσουμε να εμβαθύνουμε, με γραφική παράσταση μέσα σε μια διδακτική ώρα.
γ) Με το πείραμα μπορούν οι μαθητές να κατανοήσουν τις έννοιες, όπως: ελεύθερη, εξαναγκασμένη ταλάντωση, ιδιοσυχνότητα, ιδιοπερίοδος, πλάτος εξαναγκασμένης ταλάντωσης (και τη γραφική της παράσταση), συχνότητα διεγέρτη και φυσικά να αφομοιώσουν την έννοια του συντονισμού.
δ) Το κόστος είναι πολύ μικρό. Για ένα εξοπλισμένο εργαστήριο θα χρειαστούν επιπλέον ένα ηλεκτρικό κατσαβίδι και δύο ελατήρια.
Κόστος κατσαβιδιού 10-12 € στο διαδίκτυο.
Κόστος ελατηρίων 2-3 € ή μηδέν.
Τα αρνητικά του προτεινόμενου πειράματος:
α) Θα πρέπει αρχικά οι διδάσκοντες να δαπανήσουν κάποιο χρόνο για το στήσιμο του πειράματος. Στην περίπτωση αυτή θα μπορούσαν να βοηθήσουν τα ΕΚΦΕ.
β) Το βασικό μειονέκτημα είναι η εύρεση ελατηρίων.

Τα ελατήρια που χρησιμοποιήθηκαν στο πείραμα υπήρχαν στα σχολεία από παλιά. Έχουν 110 σπείρες το κάθε ένα, η διάμετρος τους είναι 2cm και  διατομή του σύρματος είναι 0,75mm. Δουλέψαμε και με ελατήρια με μικρότερη διατομή σύρματος π.χ. 0,5mm και είχαμε καλύτερα αποτελέσματα.
Μπορούμε και εμείς (τα ΕΚΦΕ) να κατασκευάσουμε ελατήρια από συρματόσχοινο ή από ντίζα (π.χ. ποδηλάτου).Το video είναι αναρτημένο στη διεύθυνση:
Ελατήρια μπορούμε κατασκευάσουμε και στο μάθημα της τεχνολογίας ή στα ΕΠΑΛ.
Παράπλευρες ωφέλειες:
Με το ηλεκτρικό κατσαβίδι (έχει ευρύ φάσμα στροφών) μπορούμε φυσικά να βιδώνουμε και να ξεβιδώνουμε ή να το χρησιμοποιήσουμε και να κάνουμε  άλλα πειράματα, όπως τη δημιουργία κυμάτων, κατασκευή μαγνητικού αναδευτήρα  κ.α.
Τα ελατήρια που κατασκευάσαμε μπορούν να χρησιμοποιηθούν και σε άλλα πειράματα, όπως στο φύλλο εργασίας 3  της Α΄ Γυμνασίου ή Νόμος Hook της Β΄ Γυμνασίου .
Το δεύτερο video αναφέρεται και στη κατασκευή πηνίου. Αν τροφοδοτήσουμε το πηνίο (ΠΡΟΣΟΧΗ: ΣΤΙΓΜΙΑΙΑ) με μπαταρία αυτοκινήτου ή UPS, μπορούμε να μαγνητίσουμε  μαγνητικές βελόνες.
Βελτιώσεις
Οπωσδήποτε  μπορούμε να κάνουμε και κάτι παραπάνω. Π.χ. να πάρουμε καλύτερες ενδείξεις πλάτους. Αν έχετε παρατηρήσει, πάνω στο καλαμάκι για τη μέτρηση του πλάτους είχαμε βάλει μελάνη και πάνω στη ράβδο στερεώσαμε χάρτινη μετροταινία από το ΙΚΕΑ (σε άλλο video).  Ακόμα μια ποιο εξελιγμένη έκδοση θα μπορούσε να έχει και αυτογραφικό τύμπανο τύπου σεισμογράφου. 

Τι πρέπει να προσέξουμε.
Το σύστημα πρέπει να είναι καλά «ζυγισμένο», ευθυγραμμισμένο και κατακόρυφο. Η μάζα που ταλαντώνεται να είναι σφιχτά στερεωμένη στα ελατήρια και το κάτω ελατήριο σφιγμένο με ροδέλα στη βάση (σύνδεσμο). Η περίοδος αυξομειώνεται  μεταβάλλοντας τη μάζα. Επάνω στη μάζα προσαρμόζουμε ένα καλαμάκι. Το καλαμάκι κινείται ανάμεσα στις δύο κατακόρυφες ράβδους και εκτός από δείκτης  χρησιμεύει και  ως οδηγός, ώστε το   σύστημα να κάνει μόνο κατακόρυφη ταλάντωση.
Υλικά
·        ηλεκτρικό κατσαβίδι με αλκαλικές μπαταρίες. Στη θήκη του θα προστεθούν δύο λεπτά καλώδια με μπανάνα για να παίρνει ρεύμα από το τροφοδοτικό.
·        ένα κομμάτι κόντρα πλακέ 2 cm Χ 6 cm περίπου με πρόσθετο κομματάκι το οποίο θα πιέζει το κατσαβίδι για συνεχή λειτουργία  ή να κάνουμε κάτι άλλο ώστε το κατσαβίδι να λειτουργεί συνεχώς.
·        δύο καλαμάκια περίπου 6-10 cm το καθένα. Το ένα στην άκρη του κατσαβιδιού για να δίνει εντολή στη φωτοπύλη και το άλλο στη μάζα που ταλαντώνεται για να διαβάζουμε τις ενδείξεις στον χάρακα.
·        μια ροδέλα
·        ένα καρφί με κεφάλι, κομμένο και σφιγμένο στη μύτη του κατσαβιδιού με σφικτήρα σωλήνα ή χαρτοταινία.
·        δύο ελατήρια, να έχουν 100 σπείρες περίπου το κάθε ένα , η διάμετρος τους είναι 2cm η διατομή του σύρματος είναι από 0,30 έως 0,75mm .
·        νήμα μήκους περίπου 1 m
·        μια μάζα 15-50gr  η οποία  ανάμεσα στα ελατήρια.


Για περισσότερες πληροφορίες στο τηλ.2351045145 ή στην ηλεκτρονική διεύθυνση: ekfekar@sch.gr
Σχετικοί σύνδεσμοι:
https://www.youtube.com/watch?v=WEQrt_w7gN4

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου