Στη Φυσική Α Γυμνασίου, μαθαίνουμε για τη μάζα και το βάρος, τις διαφορές τους και τις μετρήσεις τους, στο Φύλλο Εργασίας 3 του βιβλίου “Η Φυσική με πειράματα”. Σκοπός του πειράματος είναι η εξοικείωση των μαθητών με τα διαγράμματα.
Μάθημα 3. Μέτρηση Μάζας Βάρους
Η Φυσική με πειράματα Α Γυμνασίου – Φύλλο εργασίας 3
Διαθέτουμε ένα ζυγό σύγκρισης με ίσους βραχίονες, μία πλαστελίνη και σταθμά γνωστής μάζας. Αν δεν έχουμε ζυγό σύγκρισης, κατασκευάζουμε έναν από μία κρεμάστρα με δύο πιατάκια κρεμασμένα στα άκρα της. Στο ένα πιατάκι βάζουμε το αντικείμενο που θέλουμε να μετρήσουμε, και στο άλλο βάζουμε διαδοχικά σταθμά. Όταν ισορροπήσει, προσθέτουμε τις μάζες των σταθμών και προκύπτει η μάζα του αντικειμένου.
Εφαρμογή
Τοποθετούμε στο ένα πιατάκι αντικείμενο άγνωστης μάζας και στο άλλο πιατάκι διαδοχικά σταθμά. Ισορροπεί τελικά με τα διπλανά σταθμά.
Η Προσομοίωση, αυτή μπορεί να μας βοηθήσει να αναπαράγουμε στο σπίτι μας το πείραμα 1 που κάναμε στο εργαστήριο. Τοποθετήστε διάφορα σταθμά στη δεξιά πλευρά και όταν ισορροπήσει ο ζυγός προσθέστε τα για να υπολογίσετε τη μάζα του αντικειμένου στην αριστερή πλευρά.
Πείραμα 2
ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 3 – ΠΕΙΡΑΜΑ 2
Διάγραμμα μάζας-επιμήκυνσης ελατηρίου
Περιγραφή πειράματος
Διαθέτουμε ένα ελατήριο, ένα χάρακα και σταθμά γνωστής μάζας. Τοποθετούμε το μηδέν του χάρακα στην άκρη του ελατηρίου που κρέμεται από σταθερό σημείο. Τοποθετούμε διαδοχικά γνωστά σταθμά και σημειώνουμε σε πίνακα τις τιμές μάζας και επιμήκυνσης. Στο τέλος, κάνουμε ένα διάγραμμα με τις τιμές αυτές.
Εφαρμογή
Πραγματοποιείτε το πείραμα 2, στο Φύλλο Εργασίας 3 της Φυσικής Α Γυμνασίου: τοποθετείτε διαδοχικά μάζες στο ελατήριο, μετράτε τις επιμηκύνσεις του ελατηρίου και τις σημειώνετε στο διπλανό πίνακα.
Να σχεδιάσετε με τις τιμές του πίνακα ένα διάγραμμα μάζας – επιμήκυνσης ελατηρίου στο μιλιμετρέ σας.
Η Προσομοίωση, αυτή, μπορεί επίσης να μας βοηθήσει να αναπαράγουμε στο σπίτι μας το πείραμα 2 που κάναμε στο εργαστήριο. Τοποθετήστε διαδοχικά τα γνωστά σταθμά σημειώνοντας τις τιμές μάζας και επιμήκυνσης σε πίνακα.
(Εναλλακτικά, μπορείτε να ανοίξετε και αυτή την προσομοίωση).
Στη συνέχεια, σημειώστε τις τιμές σε ένα μιλιμετρέ και ενώστε τις με μία ευθεία.
Πείραμα 3
ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 3 – ΠΕΙΡΑΜΑ 3
Υπολογισμός άγνωστης μάζας από το διάγραμμα
Περιγραφή πειράματος
Διαθέτουμε ένα ελατήριο, ένα χάρακα και μία πλαστελίνη άγνωστης μάζας, καθώς και το διάγραμμα μάζας επιμήκυνσης του ελατηρίου. Για να υπολογίσουμε τη μάζα της πλαστελίνης, ανατρέχουμε στο διάγραμμα και βρίσκουμε στην ευθεία την τιμή της μάζας που αντιστοιχεί στην επιμήκυνση του ελατηρίου.
Προσομοίωση
Τοποθετήστε την άγνωστη μάζα, μετρήστε την επιμήκυνσή της, και από το διάγραμμα βρείτε την τιμή της μάζας.
Εφαρμογή
Χρησιμοποιούμε τα γνωστά σταθμά και σχεδιάζουμε το διπλανό διάγραμμα. Από το διάγραμμα να υπολογίσετε τη μάζα ενός άγνωστου αντικειμένου που προκαλεί επιμήκυνση 2εκατοστά.
Το κεφάλαιο 6 της Γ Γυμνασίου μας μιλάει για τη φύση και τη διάδοση του φωτός.
6.1 Όραση
Όραση
Για να δούμε ένα αντικείμενο πρέπει φως από το αντικείμενο αυτό να εισέλθει στα μάτια μας. Εκεί στα οπτικά κύτταρα η φωτεινή ενέργεια μετατρέπεται σε χημική ενέργεια και ύστερα σε ηλεκτρική ενέργεια που μέσω του οπτικού νεύρου πάει στον εγκέφαλο.
Τα αντικείμενα χωρίζονται σε:
Αυτόφωτα:Τα σώματα που εκπέμπουν φως, είναι δηλαδή φωτεινές πηγές.
π.χ. Ήλιος, λάμπα
Ετερόφωτα:Τα σώματα που φωτίζονται από άλλες πηγές και επανεκμπέμπουν το φως τους.
π.χ. Σελήνη, βιβλίο
6.1 Ενέργεια
Ενέργεια
Η ενέργεια που μεταφέρει το φως ονομάζεται φωτεινή ενέργεια και μπορεί κι αυτή να μετασχηματιστεί σε άλλες μορφές.
Το φως αποτελείται από στοιχειώδη σωματίδια-κύματα που ονομάζονται φωτόνια. Το κάθε φωτόνιο μεταφέρει συγκεκριμένη ενέργεια, ανάλογα με το χρώμα του φωτός. Έτσι τα φωτόνια κόκκινου χρώματος έχουν μικρότερη ενέργεια από τα φωτόνια πράσινου χρώματος και αυτά μικρότερη ενέργεια από τα μπλε χρώματος.
Σημείωση: Η ενέργεια του φωτός, σε αντίθεση με την ενέργεια του μηχανικού κύματος εξαρτάται από τη συχνότητα.
6.1 Φωτεινές πηγές
Φωτεινές πηγές
Ένα σώμα ή πηγή που εκπέμπει φως ονομάζεται φωτεινή πηγή. Οι φωτεινές πηγές, ανάλογα αν κατασκευάστηκαν από τον άνθρωπο, χωρίζονται σε
Φυσικές:
Τεχνητές:
Υπάρχουν
Θερμές φωτεινές πηγές, που εκπέμπουν φως λόγω της υψηλής θεμροκασίας τους (πχ Ήλιος)
Ψυχρές φωτεινές πηγές, που εκπέμπουν φως σε θερμοκρασία περιβάλλοντος (πχ λαμπτήρες φθορισμού)
6.2 Διάδοση του φωτός
Διάδοση του φωτός
Μέσα σε κάθε ομογενές υλικό μέσο (που έχει δηλαδή τις ίδιες ιδιότητες σε όλα τα σημεία του) το φως διαδίδεται ευθύγραμμα.
Εκεί που το φως διαδίδεται ευθύγραμμα μπορούμε να σχεδιάζουμε τις ακτίνες ως ευθείες γραμμές. Η μελέτη του φωτός που βασίζεται σε αυτό το μοντέλο ονομάζεται γεωμετρική οπτική.
Τα σώματα μέσα στα οποία διαδίδεται το φως ονομάζονται διαφανή. Τα σώματα μέσα στα οποία δε διαδίδεται το φως ονομάζονται αδιαφανή. Τα σώματα που αφήνουν μέρος του φωτός να περάσει ονομάζονται ημιδιαφανή.
Το φως διαδίδεται και στο κενό.
6.2 Σκιά και εκλείψεις
Σκιά και εκλείψεις
Όταν αδιαφανή σώματα φωτίζονται από φωτεινή πηγή, στις περιοχές που δε φτάνει καμία ακτίνα της πηγής δημιουργείται σκιά. Η σκιά οφείλεται στην ευθύγραμμη διάδοση του φωτός.
Σημειακή πηγή δημιουργεί μόνο σκιά. Πηγή με διαστάσεις δημιουργεί παρασκιά στις περιοχές που φτάνουν μερικές μόνο ακτίνες της πηγής. Η παρασκία φαίνεται σαν αχνά όρια γύρω από τη σκιά. Οφείλεται στο ότι η πηγή έχει διαστάσεις.
Η αριστερή σκιά προκύπτει από σημειακή φωτεινή πηγή και η δεξιά από φωτεινή πηγή με διαστάσεις.
Ανάλογα με τη θέση της Σελήνης μπορεί να έχουμε φαινόμενα Έκλειψης. Όταν η Σελήνη βρίσκεται μεταξύ Γης και Ηλίου δεν είναι ορατή από τη Γη και λέγεται νέα Σελήνη. Όταν η Γη βρίσκεται μεταξύ Σελήνης και Ηλίου φωτίζεται ολόκληρη και λέγεται Πανσέληνος. Οι φάσεις της Σελήνης επαναλαμβάνονται κάθε 29,5 μέρες και λέγονται σεληνιακός κύκλος.
Φάσεις Σελήνης
Εκλείψεις
Έκλειψη Ηλίου
Όταν μία περιοχή της Γης βρεθεί στη σκιά της Σελήνης, οι κάτοικοί της αντιλαμβάνονται μία ολική έκλειψη Ηλίου. Η έκλειψη Ηλίου μπορεί να παρατηρηθεί κατά τη φάση νέας Σελήνης.
Οι κάτοικοι που βρίσκονται στην παρασκιά της Σελήνης αντιλαμβάνονται μία μερική έκλειψη Ηλίου.
Έκλειψη Σελήνης
Όταν η Σελήνη βρεθεί στη σκιά της Γης, τότε παρατηρούμε ολική έκλειψη Σελήνης. Η έκλειψη Σελήνης μπορεί να παρατηρηθεί κατά τη φάση της Πανσέληνου.
-Γιατί δεν έχουμε έκλειψη σελήνης κάθε που έχουμε πανσέληνο;
Για να έχουμε έκλειψη σελήνης πρέπει τα τρία ουράνια σώματα Ήλιος, Γη, Σελήνη να είναι στην ίδια ευθεία. Τους περισσότερους μήνες δεν είναι και η σελήνη δεν καλύπτεται από τη σκιά της Γης.
-Γιατί δεν έχουμε έκλειψη ηλίου κάθε μήνα;
Για να έχουμε έκλειψη ηλίου πρέπει πάλι τα τρία ουράνια σώματα Ήλιος, Γη, Σελήνη να είναι στην ίδια ευθεία. Τους περισσότερους μήνες δεν είναι, και η Γη είναι λίγο πιο πάνω ή λίγο πιο κάτω από τη σκιά της Σελήνης.
6.2 Ταχύτητα φωτός
Ταχύτητα φωτός
H ταχύτητα διάδοσης του φωτός στο κενό είναι 300.000 km/s περίπου. Στα διάφορα υλικά έχει μικρότερη ταχύτητα διάδοσης.
Ένα έτος φωτός είναι η απόσταση που διανύει το φως σε ένα έτος.
Η ταχύτητα του φωτός στο κενό συμβολίζεται με c και συνδέει απόσταση και χρόνο μέσω της σχέσης
Επανάληψη
Θεωρία Γ Γυμνασίου: Διαβάστε όλη τη θεωρία του μαθήματος σε περιληπτικά φυλλάδια.
Quiz κεφαλαίου 6: Κάντε το quiz για να ελέγξετε το βαθμό εμπέδωσης της ύλης.
5.4 Ο ήχος προκαλείται από ηχητικά κύματα. Τα ηχητικά κύματα είναι μηχανικά διαμήκη κύματα που προέρχονται από μία πηγή που ταλαντώνεται. Τα κύματα διαδίδονται στο χώρο και φτάνουν το αφτί μας, ταλαντώνεται το τύμπανο και ο εγκέφαλος τα αντιλαμβάνεται ως ήχο.
Ο ήχος διαδίδεται στα στερεά, στα υγρά και στα αέρια, αλλά όχι στο κενό.
Μεγαλύτερη ταχύτητα διάδοσης έχουν στα στερεά, ύστερα στα υγρά και μετά στα αέρια.
Ανάλογα με τη συχνότητά τους, τα ηχητικά κύματα χωρίζονται ως εξής:
Υπόηχοι:
Ηχητικά κύματα με συχνότητα κάτω από 20Hz λέγονται υπόηχοι.
Ήχος:
Ηχητικά κύματα με συχνότητα από 20Hz έως 20.000Hz λέγονται ήχος.
Υπέρηχοι:
Ηχητικά κύματα με συχνότητα πάνω από 20.000Hz λέγονται υπέρηχοι.
5.5 Εκτός από τα χαρακτηριστικά μεγέθη όλων των κυμάτων, ο ήχος έχει και τα ακόλουθα υποκειμενικά χαρακτηριστικά:
Ύψος
Με το ύψος διακρίνουμε έναν υψηλό ήχο από έναν χαμηλό. Καθορίζεται από τη συχνότητα. Όσο μεγαλύτερη η συχνότητα, τόσο υψηλότερος ο ήχος.
Ακουστότητα
Με την ακουστότητα ξεχωρίζουμε τους ήχους σε δυνατούς και ασθενείς. Καθορίζεται από την ένταση του ήχου. Όσο μεγαλύτερη η ένταση, τόσο δυνατότερος ο ήχος. Η ένταση του ήχου μετριέται σε ντεσιμπέλ dB.
Χροιά
Με τη χροιά ξεχωρίζουμε το «ηχόχρωμα» ανάμεσα στους ήχους. Καθορίζεται από την κυματομορφή του ήχου.
Μπορούμε να πάρουμε την κυματομορφή του κύματος με τη διαδικασία που φαίνεται παρακάτω:
Το ότι ο ήχος προκαλεί διαταραχή στο γύρω αέρα φαίνεται πολύ ωραία στο εξής βίντεο:
Τέλος το ότι ο ήχος προέρχεται από μία παλλόμενη πηγή φαίνεται πάλι ωραία στο βίντεο, αυτό:
Δοκιμάστε να ακούσετε ήχους διαφόρων συχνοτητων εδώ και τέλος, δοκιμάστε να δείτε την κυματομορφή της δικής σας φωνής εδώ, συγκρίνοντάς τη με απλούς τόνους εδώ.
5.1 Κύματα δημιουργούνται όταν ένα σύστημα διαταράσσεται από την κατάσταση ισορροπίας και ενέργεια μεταφέρεται από μία περιοχή του συστήματος σε μία άλλη. Τα κύματα που μεταφέρουν μηχανική ενέργεια ονομάζονται μηχανικά κύματα. Έχουν δύο βασικά κοινά χαρακτηριστικά:
α) Διαδίδονται μόνο στα υλικά μέσα, όχι στο κενό.
β) Μεταφέρουν μηχανική ενέργεια, όχι ύλη.
Ανάλογα με τον τρόπο ταλάντωσης των σωματιδίων τα κύματα χωρίζονται σε εγκάρσια και διαμήκη:
Εγκάρσιο κύμαΔιάμηκες κύμαΕπιφανειακό κύμα
Εγκάρσιο λέγεται το κύμα όπου τα σωματίδια του μέσου ταλαντώνονται κάθετα στη διεύθυνση διάδοσης του κύματος.
Τα εγκάρσια κύματα διαδίδονται μόνο στα στερεά. Στα κύματα αυτά σχηματίζονται όρη και κοιλάδες:
Διάμηκες λέγεται το κύμα όπου τα σωματίδια του μέσου ταλαντώνονται παράλληλα στη διεύθυνση διάδοσης του κύματος.
Τα διαμήκη κύματα διαδίδονται στα στερεά στα υγρά και στα αέρια. Στα κύματα αυτά σχηματίζονται πυκνώματα και αραιώματα:
Επιφανειακό λέγεται το κύμα που σχηματίζεται στην επιφάνεια ενός μέσου (πχ θαλάσσια κύματα, σεισμικά κύματα). Τα σωματίδια εκτελούν κυκλικές κινήσεις, επομένως αποτελούν ένα συνδυασμό εγκάρσιων και διαμήκων κυμάτων.
5.2 Μία πηγή που ταλαντώνεται μεταφέρει ενέργεια χωρίς να μεταφέρει ύλη.
5.3 Τα χαρακτηριστικά μεγέθη που περιγράφουν τα κύματα, είναι αυτά των ταλαντώσεων των σωματιδίων του μέσου τους και επιπλέον η ταχύτητα και το μήκος κύματος:
Συχνότητα
Συχνότητα f του κύματος είναι η συχνότητα της ταλάντωσης των σωματιδίων του μέσου.
Μονάδα μέτρησης SI: 1Hz
Περίοδος
Περίοδος T του κύματος είναι η περίοδος της ταλάντωσης των σωματιδίων του μέσου.
Μονάδα μέτρησης SI: 1s
Πλάτος
Πλάτος του κύματος είναι το πλάτος της ταλάντωσης των σωματιδίων του μέσου. Όσο μεγαλύτερο είναι το πλάτος τόσο μεγαλύτερη είναι και η ενέργεια.
Μονάδα μέτρησης SI: 1m
Μήκος κύματος
Στο εγκάρσιο κύμα, μήκος κύματος ονομάζεται η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών ορέων ή κοιλάδων. Στο διάμηκες κύμα, μήκος κύματος ονομάζεται η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών πυκνωμάτων ή αραιωμάτων.
Μονάδα μέτρησης SI: 1m
Ταχύτητα
Ταχύτητα διάδοσης του κύματος σε ένα μέσο ονομάζεται το γινόμενο συχνότητας επί το μήκος κύματος. (Θεμελιώδης νόμος της Κυματικής)
υ=λf
Η ταχύτητα
α) δεν εξαρτάται από το πλάτος ταλάντωσης
β) εξαρτάται μόνο από το μέσο διάδοσης.
