Όμιλος Φυσικής Υπεύθυνη καθηγήτρια: Βουτσινά Λαμπρινή Το Πείραμα στο Προσκήνιο (Πειράματα που καθόρισαν την πορεία της Φυσικής Επιστήμης) Όμιλος Φυσικής Υπεύθυνη καθηγήτρια: Βουτσινά Λαμπρινή

Στον όμιλο συμμετείχαν οι μαθητές Καπόλος Δημήτρης Κομνηνός Διονύσης Κομποστιώτης Χρήστος Καούκης Κωνσταντίνος Κουμεντάκου Βασιλική Λάζαρη Χρυσάφη Ταραβήρα Νεφέλη Κάκκος Μάριος Κοσμόπουλος Νίκος Κουτρουμπίνας Πέτρος Μιχαλοπούλου Σοφία Μητρόπουλος Χάρης Τριανταφυλλόπουλος Χρήστος

Θεματική του Ομίλου Στον όμιλο ασχοληθήκαμε με την Ιστορία των Φ.Ε. Εστιάσαμε σε συγκεκριμένες ιστορικές περιόδους και καθορίσαμε το «κυρίαρχο επιστημονικό μοντέλο» της εποχής. Γνωρίσαμε το ιστορικό πείραμα που το ανάτρεψε ή το εμπλούτισε. Πραγματοποιήσαμε το πείραμα.

Τα Ιστορικά Πειράματα που πραγματοποιήσαμε Αριστοτελική φυσική και πειράματα του Γαλιλαίου. (Τα πειράματα του Γαλιλαίου με τα κεκλιμένα επίπεδα) Ανάλυση του λευκού φωτός (Πειράματα οπτικής του Νεύτωνα). Παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Ηλεκτρική στήλη του Volta. (Πείραμα κατασκευής απλής ηλεκτρικής στήλης). Ο ηλεκτρισμός παράγει μαγνητισμό. (Πείραμα του Oersted.)

Αριστοτελική Φυσική και Πειράματα Γαλιλαίου Τα πειράματα του Γαλιλαίου με τα κεκλιμένα επίπεδα Παρουσίαση: Νεφέλη, Βάλια, Χρυσάφη

Από τον Αριστοτέλη…. Ο Αριστοτέλης (384 - 322 π.Χ.) ήταν αρχαίος Έλληνας φιλόσοφος. Η διδασκαλία του επηρέασε βαθύτατα τη δυτική φιλοσοφική και επιστημονική σκέψη μέχρι και την Επιστημονική Επανάσταση του 17ου αιώνα. Κατά τον Αριστοτέλη, η πτώση των σωμάτων εξαρτάται από το βάρος τους και από την πυκνότητα του μέσου στο οποίο κινείται. Έτσι στο ίδιο μέσο π.χ. στον αέρα τα βαρύτερα σώματα πέφτουν γρηγορότερα από τα ελαφρύτερα.

…στον Γαλιλαίο Ο Γαλιλαίος (1564 – 1642), ήταν Ιταλός αστρονόμος, φιλόσοφος, μαθηματικός και φυσικός. Θεωρείται ο θεμελιωτής της επιστημονικής μεθόδου. Δηλαδή ήταν ο πρώτος που δεν χρησιμοποίησε απλώς τη λογική για τις θεωρίες του αλλά τις απέδειξε και με πειράματα.

Πειράματα Γαλιλαίου Στο Γαλιλαίο οφείλεται η διατύπωση του νόμου της ελεύθερης πτώσης των σωμάτων, ενός απο τους πιο σημαντικούς νόμους της φύσης. Σύμφωνα με το νόμο αυτόν, ένα σώμα το οποίο αφήνεται να πέσει απο ένα σημείο αναπτύσσει μια σταθερή επιτάχυνση ανά μονάδα χρόνου και η απόσταση που διανύει είναι ανάλογη προς το τετράγωνο του χρόνου που μεσολαβεί μέχρι να ακινητοποιηθεί.

Σύμφωνα με την παράδοση, αυτό το διαπίστωσε ρίχνοντας απο τον Πύργο της Πίζας δύο ίσου όγκου και διαφορετικού βάρους σφαίρες. (μάλλον πρόκειται για μύθο) Το σίγουρο όμως είναι ότι έκανε πειράματα με κεκλιμένα επίπεδα, δηλαδή ο Γαλιλαίος πήρε ένα κομμάτι λείο ξύλο με κλίση ρίχνοντας κάθε φορά ίδιου όγκου αλλά διαφορετικού βάρους σφαίρες.

Το πείραμα μας Στο Εργαστήριο Φυσικών Επιστημών Ρίξαμε σφαίρες διαφορετικών μαζών και ίδιου μεγέθους σε κεκλιμένο επίπεδο του οποίου αλλάζαμε την κλίση. Για να μετρήσουμε το χρόνο, μετρήσαμε τον αριθμό των σταγόνων που έπεφταν από σταγονόμετρο σταθερής ροής. (Θέλαμε να χρησιμοποιήσουμε κάτι που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί την εποχή του Γαλιλαίου.) Τελικά είδαμε ότι ο χρόνος πτώσης ήταν ανεξάρτητος από τη μάζα των σφαιρών.

Φωτογραφίες από το πείραμα του Γαλιλαίου στο Εργαστήριο Φυσικών Επιστημών

Το πείραμα μας Στην Εστία Eπιστημών Χρησιμοποιήσαμε πειραματική διάταξη της Εστίας ώστε με τη βοήθεια φωτοπύλης να μετρήσουμε τους ακριβής χρόνους που χρειάζονται διαφορετικές σφαίρες για να διανύσουν συγκεκριμένες αποστάσεις σε κεκλιμένα επίπεδα. Είδαμε ότι οι διανυόμενες αποστάσεις ήταν ανάλογες με τα τετράγωνα του χρόνου κίνησης.

Φωτογραφίες από την Εστία Επιστημών

Επίσκεψη στο Εργαστήριο Φυσικών Επιστημών τουΤΕΕΑΠΗ και συζήτηση με τον κ. Κολιόπουλο για το ισόχρονο του Γαλιλαίου

Τα πειράματα οπτικής του Νεύτωνα Ανάλυση λευκού φωτός Τα πειράματα οπτικής του Νεύτωνα Παρουσίαση: Πέτρος, Χρήστος, Χάρης, Κωνσταντίνος

Από τον Αριστοτέλη… Στις αρχές της Αναγέννησης η επικρατούσα θεωρία των χρωμάτων ήταν αυτή του Αριστοτέλη. Ο μεγάλος έλληνας φυσικός φιλόσοφος δίδασκε ότι δύο είναι τα βασικά χρώματα, το λευκό και το μαύρο, και ότι το πρώτο μετατρέπεται βαθμιαία στο δεύτερο περνώντας, κατά σειρά, από τα «ατελή» χρώματα κίτρινο, κόκκινο, ιώδες, πράσινο και κυανό.

…στον Νεύτωνα Ο Sir Isaac Newton (1642 – 1727 ) ήταν Άγγλος φυσικός, μαθηματικός, αστρονόμος, φιλόσοφος, αλχημιστής και θεολόγος. Πατέρας της Κλασικής Φυσικής, καθώς ξεκινώντας από τις παρατηρήσεις του Γαλιλαίου αλλά και τους νόμους του Κέπλερ για την κίνηση των πλανητών διατύπωσε τους τρεις νόμους της κίνησης και τον «νόμο της βαρύτητας» . Μεγάλης ιστορικής σημασίας υπήρξαν ακόμη οι μελέτες του σχετικά με τη φύση του φωτός καθώς επίσης και η καθοριστική συμβολή του στη θεμελίωση των σύγχρονων μαθηματικών και συγκεκριμένα του διαφορικού και ολοκληρωτικού λογισμού.

Πειράματα οπτικής του Νεύτωνα Σε ηλικία 23 ετών, πραγματοποιεί μια σειρά πειραμάτων, που σχετίζονται με την Οπτική. Με το πιο σημαντικό από αυτά τα πειράματα απέδειξε ότι το λευκό φως δεν είναι βασικό χρώμα αλλά είναι μείγμα των επτά χρωμάτων της ίριδας, καταρρίπτοντας έτσι τη σχετική θεωρία του Αριστοτέλη. Το πείραμα του Νεύτωνα βασίστηκε στην ιδιότητα ενός πρίσματος να διαθλά κατά διαφορετική γωνία τα διάφορα χρώματα. Από τις δημοσιεύσεις του, και κυρίως από όσα αναφέρει στο βιβλίο του Οπτική, γνωρίζουμε επακριβώς την πειραματική διάταξη που χρησιμοποίησε καθώς και τα αποτελέσματα που κατέγραψε.

Το πείραμα μας Για να αναλύσουμε το λευκό φως κατασκευάσαμε και χρησιμοποιήσαμε πειραματική διάταξη που αποτελούνταν από: Ισχυρή πηγή λευκού φωτός. Συγκεντρωτικό φακό που θα μετέτρεπε την παραγόμενη δέσμη σε δέσμη παράλληλων ακτίνων. Αδιαφανές χαρτόνι με μικρή οπή. Τριγωνικό πρίσμα.

Φωτογραφίες από την ανάλυση του λευκού φωτός

Δίσκος του Νεύτωνα Φτιάξαμε τον αυθεντικό δίσκο του Νεύτωνα για να επιτύχουμε τη σύνθεση του λευκού χρώματος. Τον χρωματίσαμε… …και τον περιστρέψαμε

Δίσκος του Νεύτωνα

Παραγωγή Ηλεκτρικού ρεύματος Στήλη του Volta Παρουσίαση: Μάριος, Νίκος, Σοφία

Η αρχή του ηλεκτρισμού Η συστηματική ενασχόληση με το φαινόμενο του ηλεκτρισμού, ξεκινά στα τέλη του 17ου αιώνα, στο τέλος της Επιστημονικής Επανάστασης, χωρίς να είναι σαφές τι ακριβώς είναι ο ηλεκτρισμός και ποιες είναι οι αιτίες του. Φυσικοί φιλόσοφοι, επιστήμονες και πειραματιστές, έχοντας ως βάση κάποιες παρατηρήσεις σχετικά με ορισμένες ιδιότητες του ηλεκτρισμού, όπως ότι η τριβή μερικών υλικών σωμάτων δημιουργεί έλξη και άπωση, άρχισαν να μελετούν το φαινόμενο, προκειμένου να κατανοήσουν τη φύση και τη λειτουργία του.

Από το ζωικό ηλεκτρισμό… Το 1771 ένας Ιταλός ανατόμος, ο Luigi Galvani, παρατήρησε τα εξής: Εκτελώντας ένα πείραμα με νεκρούς βατράχους, είδε ότι αν έφερνε σε επαφή τα νεύρα των μηρών με δύο διαφορετικά μέταλλα (π.χ. σίδηρο και χαλκό) ο μυς έκανε μία σύσπαση. Αυτή όμως είναι μία ιδιότητα μόνο των ζωντανών μυών. Ο Galvani απέδωσε το φαινόμενο σε κάποιο είδος ηλεκτρισμού στο μυϊκό σύστημα, τον οποίο ονόμασε "ζωικό ηλεκτρισμό". Μάλιστα δεν ήταν λίγοι αυτοί που πίστεψαν πως είχε βρεθεί η λύση στο μεγάλο αίνιγμα της ζωής.

…στη Στήλη του Volta Ο Alessandro Volta (1745 – 1827) γνωρίζοντας τα πειράματα του Galvani σκέφτηκε ότι οι συσπάσεις του βατράχου ίσως οφείλονταν περισσότερο στα «υγρά» στο σώμα του βατράχου και στα διαφορετικά μέταλλα που εισχωρούσαν στο μηρό του. Ύστερα από μια σειρά πειραμάτων κατασκεύασε την πρώτη μπαταρία, από εναλλασσόμενες πλάκες ψευδαργύρου και χαλκού που είχαν ανάμεσά τους ύφασμα εμποτισμένο σε αλατόνερο, την περίφημη στήλη του Volta.

Τα πρώτα πειράματα Αρχικά ο Volta χρησιμοποίησε λεκάνες με αλατούχο διάλυμα για να παραγάγει τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος. Οι λεκάνες συνδέονταν με μεταλλικά τόξα που περνούσαν από τη μία λεκάνη στην άλλη. Το ένα άκρο του μεταλλικού τόξου ήταν από χαλκό και το άλλο από κασσίτερο ή ψευδάργυρο. Αφού κάθε ομάδα όμοιων αντικειμένων αποτελεί μια συστοιχία, η συσκευή του Βόλτα ήταν μια ηλεκτρική συστοιχία ή ηλεκτρική στήλη (κοινώς μπαταρία), η πρώτη που κατασκευάσθηκε ποτέ.

Το πείραμα μας Σε συνεργασία με το ΕΚΦΕ Πατρών, κατασκευάσαμε μία μπαταρία όπως αναφέρετε στις σημειώσεις του Volta. Χρησιμοποιήσαμε ποτηράκια με αλατόνερο που συνδέονταν με μεταλλικά τόξα που είχαν ένα άκρο από χαλκό και ένα από ψευδάργυρο, ώστε να κατασκευάσουμε μία ηλεκτρική συστοιχία.

Κατασκευή της ιστορικά πρώτης μπαταρίας

Επίσης κατασκευάσαμε μπαταρία από …λεμόνια.

Η γέννηση του ηλεκτρομαγνητισμού Πείραμα του Oerstead Παρουσίαση: Διονύσης, Χρήστος, Δημήτρης

Το ηλεκτρικό ρεύμα δημιουργεί μαγνητικό πεδίο Το 1820 ο Hans Christian Oersted (1777-1851), καθηγητής Φυσικής Φιλοσοφίας στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης, έκανε μια εντυπωσιακή επιστημονική ανακοίνωση. Το ηλεκτρικό ρεύμα εξέτρεπε μία μαγνητική βελόνα που αρχικά ήταν προσανατολισμένη παράλληλα προς αυτό. Συγκεκριμένα ο Oerstead παρατήρησε και σημείωσε τις αποκλίσεις μιας μαγνητικής βελόνας τοποθετημένης πλησίον σύρματος από λευκόχρυσο, κάθε φορά που άνοιγε και έκλεινε το ηλεκτρικό κύκλωμα.

Ενοποίηση ηλεκτρισμού - μαγνητισμού Ο Oersted συνέχισε στα πειράματά του, διαπιστώνοντας επίσης την απόκλιση ενός σύρματος που διαρρέεται από ρεύμα, όταν είναι ελεύθερο να κινηθεί, από έναν μαγνήτη. Μετά τις παραπάνω ανακοινώσεις αρκετοί επιφανείς ερευνητές προχώρησαν άμεσα σε πειραματικές έρευνες των αλληλεπιδράσεων ηλεκτρικών ρευμάτων και μαγνητών, δημιουργώντας τον σκελετό, πάνω στον οποίο θα χτιζόταν το νέο ηλεκτρομαγνητικό οικοδόμημα της Φυσικής.

Το πείραμα μας με μαγνητική βελόνα…

…και με πυξίδες

Ευχαριστούμε για την προσοχή σας!