Άσκηση 9 ΜΕΛΕΤΗ ΚΑΙ ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΔΙΑΤΗΡΗΣΗΣ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΗΝ ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΠΤΩΣΗ ΣΩΜΑΤΟΣ

ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΟΡΓΑΝΑ ΚΑΙ ΥΛΙΚΑ Στροβοσκόπιο Φωτογραφική μηχανή σε τρίποδο Φωτογραφικό φιλμ Ορθοστάτης με λαβίδα Σφαίρα βαμμένη με φωσφοριζέ μπογιά Κανόνας 1m Ζυγός

ΓΙΑΤΙ ΔΕ ΜΠΟΡΟΥΜΕ ΝΑ ΚΑΝΟΥΜΕ ΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ ΣΤΗΝ ΤΑΞΗ Στροβοσκόπιο μπορεί να προκαλέσει κρίση επιληψίας Πετυχαίνει δύσκολα και κινδυνεύουμε να «φάμε» την ώρα Είναι δύσκολο να έχουμε όλα τα όργανα ΕΤΣΙ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΜΕ ΕΤΟΙΜΗ ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ – ΑΥΤΟ ΟΜΩΣ ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ ΠΕΙΡΑΜΑ

ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Η κλίμακα της φωτογραφίας είναι 17:1000 και του εργαστηριακού οδηγού 34:1000 για το λόγο αυτό δε μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον πλαστικό χάρακα (βήμα 3 εργαστηριακού οδηγού) Όμως κάθε χαραγή αντιστοιχεί σε 1cm, όπως υποδεικνύεται στην εικόνα 9.1 Το κέντρο της σφαίρας αρχικά συμπίπτει με τη χαραγή 0 του κανόνα Το χρονικό διάστημα μεταξύ δύο διαδοχικών αναλαμπών-φωτογραφήσεων είναι 0,02s Θεωρούμε επίπεδο μηδενικής δυναμικής ενέργειας τη χαραγή 45 της εικόνας 9.1 (45cm) και τη μάζα της σφαίρας 173g

ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Υπολογίζουμε την αρχική κινητική, δυναμική και μηχανική ενέργεια και τα συμπληρώνουμε στο τετράδιο εργαστηριακών ασκήσεων Προσδιορίζουμε την απόσταση που διένυσε το κέντρο της σφαίρας από την αρχική ως τη δέκατη θέση και την σημειώνουμε στον πίνακα 1 Επαναλαμβάνουμε την ίδια εργασία για τις υπόλοιπες θέσεις Συμπληρώνουμε τον πίνακα 1 κάνοντας τους κατάλληλους υπολογισμούς Ερευνούμε τις πιθανές αιτίες των σφαλμάτων y h=45-y

ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΑ ΟΡΓΑΝΑ Ηλεκτρονικό Χρονόμετρο - Τροφοδοτικό Φωτοπύλη Βάση στήριξης Ράβδοι 80 και 30cm Λαβίδα Σφαιρίδιο Νήμα της στάθμης Διαστημόμετρο Ζυγός

Σχεδιασμός - Επισημάνσεις Αφήνουμε το σφαιρίδιο να πέσει κατακόρυφα από τη θέση Α στη Β. Θεωρούμε το έργο της αντίστασης του αέρα αμελητέο σε σχέση με την αρχική ενέργεια του σώματος ΕΑ=ΕΒ [v2=2gh] Σημειώνουμε ότι το έργο της αντίστασης του αέρα εξαρτάται από το σχήμα του σώματος και από την ταχύτητα και όχι από τη μάζα του σώματος. Επομένως πρέπει να εξασφαλίσουμε αρκετά μεγάλη μάζα για να μην παρασυρθεί, αρκετά μικρό ύψος για να μην αποκτήσει μεγάλη ταχύτητα και σφαιρικό σχήμα Α Β h

Πειραματική διαδικασία Πραγματοποιούμε τη διπλανή πειραματική διάταξη Με νήμα της στάθμης σημειώνουμε στην οριζόντια ράβδο της διάταξης ένα σημείο που βρίσκεται στην ίδια κατακόρυφη που διέρχεται από τη δέσμη της φωτοπύλης.

Πειραματική διαδικασία Πατάμε το διακόπτη «Δ1» του χρονόμετρου και στην οθόνη εμφανίζεται η ένδειξη «F1» Το χρονόμετρο λειτουργεί για όσο χρόνο Δt απαιτείται για να περάσει ένα αδιαφανές αντικείμενο μπροστά από τη φωτοπύλη. Αν τώρα γνωρίζουμε και τη διάμετρο του σφαιριδίου (D) είναι δυνατό να υπολογίσουμε την ταχύτητά του (μέση ταχύτητα) υ=D/Δt

Πειραματική διαδικασία Κρατάμε το σφαιρίδιο σε επαφή με το σημείο που σημειώσαμε και το αφήνουμε ελεύθερο. Μετράμε τουλάχιστον τρεις φορές το χρόνο διέλευσής του από τη φωτοπύλη (Δt). Οι χρόνοι αυτοί πρέπει να διαφέρουν ελάχιστα. Αν όχι, επαναλαμβάνουμε την πτώση του σφαιριδίου. Μετράμε με διαστημόμετρο τη διάμετρό του D του σφαιριδίου Για να υπολογίσουμε σωστά την ταχύτητα διέλευσης του σφαιριδίου από τη φωτοπύλη, πρέπει να περάσει από αυτή κατά μήκος μιας διαμέτρου του. Έτσι, από τις τιμές του χρόνου που μετράμε, θεωρούμε ως πλέον αξιόπιστη μέτρηση τη μεγαλύτερη από αυτές. Συμπληρώνουμε τον πίνακα του φύλλου εργασίας.

Οδηγίες αναλυτικού προγράμματος και προτάσεις Παράλληλα με την εισαγωγή πειραματικών δραστηριοτήτων προτείνεται να δοθεί έμφαση στην επεξεργασία της πολιτισμικής διάστασης της συγκεκριμένης γνώσης Προτάσεις: Μελέτη της δημιουργίας φραγμάτων και υδροηλεκτικών εργοστασίων Μελέτη των συνεπειών των φραγμάτων και των εργοστασίων στην περιοχή, την κοινωνία, τη χώρα και το περιβάλλον