Ο δάσκαλος Φυσικής Keith Gibbs μοιράζεται κάποιες από τις πολλές του επιδείξεις και πειράματα για το μάθημα της Φυσικής.

Κατά τη διάρκεια περισσότερων από 30 χρόνων διδασκαλίας της Φυσικής, έχω έρθει σε επαφή με πολλές ενδιαφέρουσες επιδείξεις και ιδέες διδασκαλίας – συχνά προτεινόμενες από συγγενείς, φίλους, συναδέλφους και παλιούς μαθητές. Το 2000, άρχισα να μαζεύω αυτές τις ιδέες μαζί – αυτή ήταν η βάση για τον ιστοχώρο σχολικής Φυσικής και τη συλλογή CD-ROM. Με τον καιρό, πρόσθεσα περισσότερες εξηγήσεις και διευκρινίσεις για δασκάλους που δεν έχουν ειδίκευση στη Φυσική.

1. Στερεώστε το λαστιχένιο σωλήνα στο τέλος του γυάλινου σωλήνα.


2. Στερεώστε το θερμόμετρο και τον γυάλινο σωλήνα στις τρύπες του πώματος, ρίξτε κρύο νερό στη φιάλη μέχρι λίγο πριν τη μέση. Κατόπιν σφραγίστε τη φιάλη με το πώμα.


3. Στερεώστε το σφιγκτήρα στο λαστιχένιο σωλήνα αλλά μη τον κλείνετε.


4. Χρησιμοποιείστε το λύχνο Bunsen για να θερμάνετε το νερό μέχρι βρασμού.


5. Κλείστε το σφιγκτήρα και σβήστε το λύχνο Bunsen.


6. Αναποδογυρίστε τη φιάλη και χύστε κρύο νερό από πάνω της.

Ο ατμός θα συμπυκνωθεί μέσα στη φιάλη, μειώνοντας την πίεση και επιτρέποντας το νερό να αρχίσει να βράζει ξανά. Όταν το νερό σταματήσει να βράζει, ρίξτε περισσότερο νερό πάνω στη φιάλη. Πόσο μπορείτε να μειώσετε την θερμοκρασία και να συνεχίσετε να παρατηρείτε το νερό να βράζει; Θα πρέπει να μπορέσετε να δείτε το νερό να βράζει στους 40 °C – μια φορά παρατήρησα το νερό να βράσει στη θερμοκρασία του σώματος (37 °C)!

Σημείωση ασφάλειας: Φορέστε γυαλιά ασφαλείας. Αν και απίθανο, είναι δυνατό η γυάλινη φιάλη να σπάσει, γι αυτό κρατήστε ένα πέτασμα ασφαλείας μεταξύ των πειραμάτων και των μαθητών. Αν είναι δυνατό, σταθείτε πίσω από την οθόνη και σεις.

Δείτε επίσης τη γενική σημείωση ασφάλειας.

37 °C

0.06 x 105 Pa

60 °C

0.19 x 105 Pa

75 °C

0.38 x 105 Pa

85 °C

0.57 x 105 Pa

100 °C

105 Pa

1. Διπλώστε τη συρμάτινη κρεμάστρα μέχρι να σχηματίσει ένα τετράγωνο.


2. Λιμάρετε το άκρο του άγκιστρου μέχρι να γίνει επίπεδο και μετά διπλώστε το μέχρι να δείχνει προς την αντίθετη γωνία του τετραγώνου (δείτε το διάγραμμα).


3. Ισορροπήστε ένα μικρό κέρμα (δοκιμάστε μια πέννα αγγλικής λίρας ή ένα κέρμα των 5 ή 10 λεπτών του Ευρώ) στο άγκιστρο.


4. Τοποθετήστε ένα δάχτυλο στη γωνία του τετραγώνου απέναντι στο άγκιστρο και περιστρέψτε την κρεμάστρα σε κατακόρυφο κύκλο. Το κέρμα θα πρέπει να παραμείνει στη θέση του.

Θεωρία

Η δύναμη από το άγκιστρο στο κέρμα παρέχει την κεντρομόλο δύναμη, και αυτό πάντα δρα προς το κέντρο της περιστροφής.

Πόσα κέρματα μπορείτε να ισορροπήσετε στην περιστρεφόμενη κρεμάστρα; Το ρεκόρ μου είναι 5 κέρματα της μιας πέννας. Με μόνο ένα κέρμα και μεγάλη προσοχή, μια φορά κατάφερα να φέρω την κρεμάστρα σε ισορροπία χωρίς να πέσει το κέρμα.

Αυτό είναι ένα μικρής κλίμακας μοντέλο του ηλεκτρομαγνητικού διαχωριστή που χρησιμοποιείται βιομηχανικά για το διαχωρισμό μη σιδηρομαγνητικών υλικών από άλλα μη μεταλλικά μικρά κομματάκια υλικών και είναι κατάλληλο για επίδειξη από το δάσκαλο.

Υλικά

• Ένας πεταλοειδής ηλεκτρομαγνήτης με πυρήνα σιδήρου για να δώσει μεγάλης έντασης πεδίο
• Μια πηγή εναλλασσόμενου ρεύματος
• Ρινίσματα από αλουμίνιο (π.χ. από αλουμινόχαρτο κουζίνας)
• Ένα κομμάτι από λεπτό χαρτόνι
• Μερικά κομματάκια χαρτί

Διαδικασία

1. Τοποθετήστε το χαρτόνι πάνω στο ένα μπράτσο του ηλεκτρομαγνήτη και βάλτε μερικά κομματάκια αλουμινίου και χαρτιού πάνω στο χαρτόνι.


2. Συνδέστε τον ηλεκτρομαγνήτη σε μια εναλλασσόμενη πηγή ρεύματος και διοχετεύστε ρεύμα. Τα κομματάκια του αλουμινίου θα απωθηθούν από το μαγνητικό πεδίο.

Ξύλο που επιπλέει σε ένα βάζο που πέφτει

Εύρος ηλικιών: 11-18, ανάλογα με τη μεταχείριση της θεωρίας.

Αυτή είναι μια πολύ χρήσιμη επίδειξη μιας από τις ιδέες της γενικής θεωρίας της σχετικότητας, χρησιμοποιώντας ένα κομμάτι ξύλου που επιπλέει σε ένα βάζο με νερό που υποβαστάζεται από ένα ελατήριο.

Υλικά

• Ένα ελικοειδές ελατήριο δεμένο με σχοινί σε ένα πλαστικό βάζο
• Ένα κομμάτι ξύλου ή καλαμάκι γεμάτο με πλαστελίνη (π.χ. Plasticine®)
• Νερό

Διαδικασία

1. Γεμίστε μέχρι τη μέση το βάζο με νερό, προσθέστε το ξύλο ή το καλαμάκι, και κρεμάστε το από το ελατήριο.


2. Κρατήστε το βάζο και μετά αφήστε το να πέσει καθώς κρέμεται από το ελατήριο. Το βάζο και το περιεχόμενό του ταλαντώνονται σε ένα κατακόρυφο επίπεδο (πάνω και κάτω) αλλά το επίπεδο του νερού θα παραμείνει στην ίδια θέση μέσα στο βάζο, και το ξύλο ή το καλαμάκι θα επιπλέουν στο ίδιο επίπεδο μέσα στο νερό καθώς πέφτει ή ανασηκώνεται.

Το βάθος στο οποίο το ξύλο ή το καλαμάκι επιπλέουν εξαρτάται από το βάρος του (όχι τη μάζα του) και την άνωση πάνω του. Η άνωση εξαρτάται από το βάρος του νερού που εκτοπίζεται. Έτσι, καθώς η επιτάχυνση του δοχείου και του ξύλου αλλάζει, το βάρος και η άνωση του ξύλου αλλάζουν ανάλογα μεταξύ τους, οπότε το βάθος στο οποίο επιπλέει το ξύλο παραμένει το ίδιο καθώς όλη η συσκευή ταλαντώνεται.

Αντικείμενα που υπόκεινται σε επιτάχυνση συμπεριφέρονται με τον ίδιο τρόπο όπως θα έκαναν μέσα σε ένα βαρυτικό πεδίο. Καθώς το βάζο και τα περιεχόμενά του ταλαντώνονται, έχουν μια επιτάχυνση που οφείλεται και στο σταθερό βαρυτικό πεδίο της Γης και στην απλή αρμονική κίνηση της ταλάντωσης.

Καθώς το βάζο κινείται προς τα πάνω, η συνολική επιτάχυνση είναι μεγαλύτερη από αυτή του βαρυτικού πεδίου της Γης και καθώς πέφτει, η επιτάχυνσή του είναι μικρότερη απ’ αυτή του βαρυτικού πεδίου της Γης. Στο καθοδικό μέρος της κίνησης, είναι σαν το βάζο να ήταν στο φεγγάρι όπου η βαρυτική επιτάχυνση είναι μικρότερη από αυτή της Γης.