Για την κίνηση των σωμάτων με μικρή ή μεγάλη ταχύτητα.
Ότι η ταχύτητα ενός σώματος εξαρτάται από το χρονικό διάστημα που χρειάζεται ένα σώμα για να διανύσει μία απόσταση.
Τα αποτελέσματα των δυνάμεων
Τι συμβαίνει όταν προσπαθούμε να κινήσουμε ένα σώμα και τι είναι η τριβή.
Για τους παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η πίεση.
Ότι τα υγρά λόγω του βάρους τους δημιουργούν πίεση.
Τι είναι η υδροστατική.
Ότι ο αέρας έχει βάρος και γι’ αυτό προκαλεί πίεση, που την ονομάζουμε «ατμοσφαιρική».
Ηταχύτητα
Λεξιλόγιο: ταχύτητα, χρόνος, απόσταση, κίνηση, κινητό σώμα
Τι θα ερευνήσω:
Ποια παραδείγματα κίνησης σωμάτων με μεγάλη ή μικρή ταχύτητα μπορώ να σκεφτώ;
Ποια είναι η σχέση του χρόνου που χρειάζεται ένα κινητό, για να διανύσει μια απόσταση με την ταχύτητά του;
ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΘΑ ΧΡΕΙΑΣΤΕΙ ΚΑΘΕ ΟΜΑΔΑ:
μπάλα
χρονόμετρο
μετροταινία
Εκτίμηση της ταχύτητας
Για να εκτιμήσουμε πόσο γρήγορα κινείται ένα σώμα πρέπει να γνωρίζουμε δύο μεγέθη: • την απόσταση που διανύει • το χρόνο που χρειάστηκε για να τη διανύσει. Η ταχύτητα ενός σώματος μας δείχνει την απόσταση που διανύει ένα σώμα στη μονάδα του χρόνου.
Μονάδα μέτρησης της ταχύτητας
Η μονάδα μέτρησης της ταχύτητας πρέπει να δίνει πληροφορίες για την απόσταση, που μετριέται σε μέτρα (m) ή χιλιόμετρα (km), και για το χρόνο, που μετριέται σε δευτερόλεπτα (s), λεπτά (min) ή ώρες (h). Επομένως, μονάδα ταχύτητας μπορεί να είναι το:
Μέτρο/δευτερόλεπτο με σύμβολο: m/s Χιλιόμετρο/ώρα με σύμβολο: km/h
Πειραματική δραστηριότητα
Πείραμα: Η μέτρηση της ταχύτητας
Πατήστε στις παρακάτω καρτέλες για να εκτελέσετε δύο δραστηριότητες οι οποίες θα σας βοηθήσουν να κατανοήσετε το φυσικό μέγεθος «ταχύτητα»
Δραστηριότητα 1
Με έναν συμμαθητή σας, σημειώστε ένα μήκος περίπου 1 μέτρου στο πάτωμα. Βάλτε ένα μικρό κομμάτι κολλητικής ταινίας στο ένα άκρο και ένα μικρό κομμάτι μιας άλλης κολλητικής ταινίας στο άλλο άκρο. Ένας από εσάς θα πρέπει να αρχίσει να κυλάει μια μπάλα προς το πρώτο κομμάτι ταινίας. Όταν η μπάλα περάσει από το πρώτο κομμάτι της ταινίας, το δεύτερο άτομο θα πρέπει να αρχίσει να μετράει, όπως: «χίλια ένα, χίλια δύο, ….» Σταματήστε να μετράτε όταν η μπάλα φτάσει στο δεύτερο κομμάτι της ταινίας.
Πόσο χρόνο έκανε η μπάλα να διασχίσει την απόσταση του 1 μέτρου; Απάντηση: __________________________________________________________ Τώρα κάντε έναν υπολογισμό. Διαιρέστε την απόσταση που διένυσε η μπάλα (1 μέτρο) με το χρόνο που χρειάστηκε για να διανύσει αυτή την απόσταση (όσα δευτερόλεπτα κι αν μετρήσατε).
Δραστηριότητα 2
Τώρα θα κάνεις κάτι που μοιάζει πολύ με την δραστηριότητα 1, με μια μικρή αλλαγή. Αυτή τη φορά τοποθετήστε απλώς ένα κομμάτι κολλητικής ταινίας στο πάτωμα. Ένας/ μία συμμαθητής /συμμαθήτριά σας κυλά τη μπάλα προς το κομμάτι της ταινίας. Ο δεύτερος σύντροφος αρχίζει να μετράει, όπως πριν, όταν η μπάλα περάσει αυτό το κομμάτι της ταινίας. Συνεχίστε να μετράτε μέχρι η μπάλα να σταματήσει να κυλάει.
Καταγράψτε το χρόνο που μετρήσατε;: Απάντηση: __________________________________________________________ Μετρήστε την συνολική απόσταση που διένυσε η μπάλα από τη στιγμή που πέρασε από την ταινία μέχρι να σταματήσει. Καταγράψτε το χρόνο που μετρήσατε εδώ: Απάντηση: __________________________________________________________
Τώρα κάντε έναν υπολογισμό. Διαιρέστε την απόσταση που διένυσε η μπάλα (1 μέτρο) με το χρόνο που χρειάστηκε για να διανύσει αυτή την απόσταση (όσα δευτερόλεπτα κι αν μετρήσατε).
Ο σύλλογος γονέων του σχολείου σου διοργανώνει ποδηλατικούς αγώνες. Η τάξη σου αποφασίζει να τοποθετήσει εσένα ως υπεύθυνο για να διαπιστώσεις την ταχύτητα του κάθε διαγωνιζόμενου. Αν γνωρίζεις το μήκος της συνολικής διαδρομής, τι όργανα θα χρειαστεί να έχεις μαζί σου για να φέρεις σε πέρας την αποστολή σου;
Εργασία 2
Με τι κριτήριο θα αποφασίσεις ποιος είναι ο πιο γρήγορος ποδηλάτης ή ποδηλάτισσα;
Εργασία 3
Ένας αγρότης μεταφέρει τα πορτοκάλια του στην κοντινή πόλη με ένα φορτηγό. Στον επαρχιακό δρόμο που κινήθηκε, το όριο ταχύτητας είναι 50 χιλιόμετρα την ώρα. Αν ξέρεις ότι όταν ξεκίνησε το ρολόι του έδειχνε δέκα και τέταρτο, ενώ όταν έφτασε έδειχνε δώδεκα και τέταρτο, τι άλλο θα πρέπει να γνωρίζεις για να διαπιστώσεις εάν ξεπέρασε το όριο ταχύτητας;
Εργασία 4
Το οδόμετρο στο κοντέρ του αυτοκινήτου έγραφε στην αρχή της διαδρομής 1 81.345 χιλιόμετρα, ενώ στο τέλος της διαδρομής 1 81.425 χιλιόμετρα. Μπορείς να διαπιστώσεις εάν τελικά ο αγρότης τήρησε το όριο ταχύτητας;
Εργασία 5
Ο Γρηγόρης ισχυρίζεται ότι ακόμα και τα αντικείμενα που φαίνονται σε εμάς ακίνητα, «κρύβουν» μέσα τους κάποιους πρωταθλητές της ταχύτηταςΙ Μπορείς να ερμηνεύσεις τη δήλωσή του χρησιμοποιώντας επιστημονικούς όρους;
Εργασία 6
Τα αισθητήρια όργανά μας λαμβάνουν ερεθίσματα από το περιβάλλον και κατόπιν τα μετατρέπουν σε ηλεκτρικά σήματα. Αν αναλογιστείς ότι εμείς αισθανόμαστε «αμέσως» τον πόνο, τις μυρωδιές, τους ήχους, τις εικόνες, σε τι συμπέρασμα μπορείς να καταλή-ξεις για την ταχύτητα με την οποία μεταφέρονται αυτά τα ηλεκτρικά σήματα στον εγκέ-φαλο;
Εργασία 7
Ισχύει το ίδιο για την ταχύτητα με την οποία τα μέλη του σώματός μας αντι¬δρούν αφού λάβουν ηλεκτρικά σήματα από τον εγκέφαλο; Για παράδειγμα, σκέψου πόσο γρήγορα κινείς το χέρι σου όταν ακούς τον ενοχλητικό ήχο από μια μύγα.
Εργασία 8
Ο Γιάννης και η φίλη του η Ηρώ μένουν στην Αθήνα. Ένα Σαββατοκύριακο πήγαν εκδρομή με τους γονείς τους, ο Γιάννης στα Γιάννενα, που απέχουν 435 km από την Αθήνα, και η Ηρώ στη Θεσσαλονίκη, που απέχει 525 km.
α. Ο Γιάννης ή η Ηρώ διένυσε μεγαλύτερη απόσταση;
β. Το ταξίδι του Γιάννη είχε διάρκεια 6 ώρες και της Ηρώς 7 ώρες. Όταν το συζήτησαν στο σχολείο, ο Γιάννης υποστήριξε ότι η μέση ταχύτητα του αυτοκινήτου τους ήταν μεγαλύτερη, γιατί ταξίδεψαν λιγότερες ώρες. Έχει δίκιο ο Γιάννης;
γ. Με ποια μέση ταχύτητα ταξίδεψε ο Γιάννης και με ποια η Ηρώ;
Οιδυνάμεις
Λεξιλόγιο: δύναμη, αλλαγή κινητικής κατάστασης, αύξηση της ταχύτητας, μείωση της ταχύτητας, αλλαγή κατεύθυνσης, μόνιμη παραμόρφωση, προσωρινή παραμόρφωση
Τι θα ερευνήσω:
Ποια είναι τα αποτελέσματα των δυνάμεων που ασκούνται στα σώματα;
Ποια είναι τα αποτελέσματα των δυνάμεων στην αλλαγή της κινητικής κατάστασης των σωμάτων;
Ποια είναι τα αποτελέσματα των δυνάμεων στην παραμόρφωση των σωμάτων;
ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΘΑ ΧΡΕΙΑΣΤΕΙ ΚΑΘΕ ΟΜΑΔΑ:
συνδετήρας
σχολική τσάντα
λαστιχάκι
κουτί αναψυκτικού
γόμα (σβήστρα)
σφουγγάρι
χαρτί
ξύλινη σανίδα
αυτοκινητάκι
κασετίνα
Η Δύναμη στην καθημερινή ζωή
Στην καθημερινή μας ζωή χρησιμοποιούμε τη λέξη «δύναμη» με πολλές διαφορετικές σημασίες:
Η δύναμη της συνήθειας
Η δύναμη της πειθούς
Η δύναμη της φύσης
Οι στρατιωτικές δυνάμεις
Οι ψυχικές δυνάμεις
Σε όλες τις περιπτώσεις, όμως, η χρήση της λέξης «δύναμη» υπονοεί ότι υπάρχει κάποιο αποτέλεσμα. Για παράδειγμα, ο άνθρωπος που έχει ψυχικές δυνάμεις μπορεί να αντιμετωπίσει τις δυσκολίες που του έχουν τύχει.
Η Δύναμη στη Φυσική
Στη Φυσική λέμε ότι σε ένα σώμα ασκείται δύναμη, όταν αλλάζει η κινητική του κατάσταση ή παραμορφώνεται. Τις δυνάμεις δεν μπορούμε να τις αντιληφθούμε με τις αισθήσεις μας, καταλαβαίνουμε όμως ότι υπάρχουν από τα αποτελέσματά τους. Ο κλάδος της Φυσικής που ασχολείται με τις δυνάμεις ονομάζεται Μηχανική.
Ο άνθρωπος ασκεί δυνάμεις
Ο άνθρωπος για να μετακινήσει ή να αλλάξει το σχήμα και το μέγεθος άλλων σωμάτων χρησιμοποιεί τους μυς του. Αν οι δυνάμεις που θέλει να ασκήσει είναι μεγαλύτερες από αυτές που μπορεί, χρησιμοποιεί κατάλληλες διατάξεις που ονομάζονται μηχανές.
Οι μηχανές πολλαπλασιάζουν τις δυνάμεις
Αν οι δυνάμεις που θέλει να ασκήσει είναι μεγαλύτερες από αυτές που μπορεί, χρησιμοποιεί κατάλληλες διατάξεις που ονομάζονται μηχανές. Οι μηχανές μπορούν να είναι είτε απλές διατάξεις οι οποίες πολλαπλασιάζουν τη δύναμη που ασκεί ο άνθρωπος, όπως οι μοχλοί, οι τανάλιες, οι τροχαλίες, τα ψαλίδια κ.ά., είτε πολύπλοκες συσκευές, όπως οι γερανοί, τα πιεστήρια, οι κινητήρες κ.ά.
Η εφαρμογή δύναμης σε ένα σώμα μπορεί:
1. να αυξήσει την ταχύτητα ενός σώματος που κινείται ή είναι ακίνητο.
Η ταχύτητα ενός σώματος αυξάνεται όταν ασκούμε δύναμη σύμφωνη με τη φορά που το σώμα κινείται.
Αυτό το λέμε επιτάχυνση
2. να ελαττώσει την ταχύτητα ενός σώματος που κινείται.
Η ταχύτητα ενός σώματος μειώνεται όταν ασκούμε δύναμη αντίθετη με τη φορά που το σώμα κινείται.
Αυτό το λέμε επιβράδυνση.
3. να αλλάξει την κατεύθυνση της κίνησης.
Μια δύναμη μπορεί να αλλάξει την κατεύθυνση μιας κίνησης.
Τι είδους παραμόρφωση μπορεί να ασκήσει μια δύναμη σε ένα σώμα;
Η εφαρμογή μιας δύναμης σε ένα σώμα μπορεί να προκαλέσει:
1. προσωρινή παραμόρφωση ενός σώματος.
Η εφαρμογή μιας δύναμης σε ένα σώμα μπορεί να το παραμορφώσει προσωρινά, αν το σώμα επανέρχεται στο αρχικό του σχήμα και διαστάσεις, όταν σταματήσει η εφαρμογή της δύναμης.
2. μόνιμη παραμόρφωση ενός σώματος.
Η εφαρμογή μιας δύναμης σε ένα σώμα μπορεί να το παραμορφώσει μόνιμα, αν το σώμα δεν επανέρχεται στο αρχικό του σχήμα και διαστάσεις, όταν σταματήσει η εφαρμογή της δύναμης.
Εργασίες για το σπίτι
Εργασία 1
Η Χριστίνα μαζί με τη φίλη της την Ανθή επισκέπτονται ένα λούνα παρκ. Μπαίνουν μέσα στην «μπαλαρίνα» και ξεκινούν να στροβιλίζονται. Στην αρχή πάνε όλο και πιο γρήγορα. Μπορείς να συμπεράνεις εάν υπάρχει δύναμη στα κορίτσια;
Εργασία 2
Μετά από ένα σύντομο χρονικό διάστημα η «μπαλαρίνα» έχει αναπτύξει τη μεγαλύτερη ταχύτητά της, οπότε στρέφεται πλέον με σταθερό ρυθμό. Μπορείς να συμπεράνεις εάν υπάρχει δύναμη στα κορίτσια;
Εργασία 3
Να βγάλεις ένα γενικό συμπέρασμα για τα αποτελέσματα που έχει η άσκηση δύναμης σε ένα σώμα. Θα σε βοηθήσουν οι λέξεις – κλειδιά: δύναμη, ταχύτητα, αλλαγή, αύξηση, μόνιμη, προσωρινή.
Λεξιλόγιο: βάρος, ηλεκτρικές δυνάμεις, μαγνητικές δυνάμεις
Τι θα ερευνήσω:
Ποιες δυνάμεις ασκούνται με επαφή και ποιες από απόσταση;
Πώς μπορώ να αποδείξω ότι οι παραπάνω δυνάμεις πράγματι υπάρχουν;
Γιατί δεν πέφτουμε από τη Γη, αφού αυτή είναι στρογγυλή;
Τι ακριβώς είναι το βάρος;
Τι είναι η αδράνεια;
Τι λέει ο 3ος Νόμος του Νεύτωνα;
ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΘΑ ΧΡΕΙΑΣΤΕΙ ΚΑΘΕ ΟΜΑΔΑ:
κουτί αναψυκτικού
αυτοκινητάκι
λαστιχάκι
πλαστελίνη
μαγνήτης
συνδετήρες
καλαμάκια
κλωστή
χαρτομάντιλο
ψαλίδι
Το βάρος και η μάζα
Η μάζα είναι η ποσότητα της ύλης που περιέχεται σε ένα σώμα και είναι σταθερή όπου και να βρίσκεται το σώμα. Η μάζα μετριέται με το ζυγό σύγκρισης και έχει ως μονάδα μέτρησης το γραμμάριο (g) και το χιλιόγραμμο (kg).
Το βάρος είναι η δύναμη με την οποία η γη έλκει το σώμα προς το κέντρο της και μεταβάλλεται όταν μεταβάλλεται η απόσταση του σώματος από το κέντρο της γης. Το βάρος μετριέται με δυναμόμετρο, όπως όλες οι δυνάμεις, και η μονάδα μέτρησής του είναι η μονάδα μέτρησης της δύναμης.
Γιατί δεν πέφτουμε από τη Γη, αφού η Γη είναι στρογγυλή;
Οι επιστήμονες είχαν αντιληφθεί ότι η Γη δεν είναι στρογγυλή, αλλά μόνο το 17ο αιώνα ο Νεύτων κατάφερε να εξηγήσει γιατί οι άνθρωποι δεν πέφτουν από τη Γη.
Ο Νεύτων κατάλαβε ότι όλα τα σώματα στο Σύμπαν έλκονται το ένα από το άλλο και αυτή η έλξη είναι τόσο μεγαλύτερη όσο πιο μικρή είναι η απόσταση μεταξύ τους και όσο πιο μεγάλη είναι η μάζα τους. Η δύναμη αυτή ονομάζεται βαρύτητα. Τα πάντα και όλοι ασκούν τη δύναμη της βαρύτητας, αλλά στα αντικείμενα και τους ανθρώπους που έχουν μικρή μάζα αυτή δεν γίνεται αντιληπτή. Η Γη έχει τεράστια μάζα, αν συγκριθεί με τους ανθρώπους και τα αντικείμενα πάνω της και γι’ αυτό τα έλκει με τεράστια δύναμη. Ο ήλιος έχει μεγαλύτερη μάζα από τη Γη και ασκεί πάνω της τεράστια δύναμη, η οποία την αναγκάζει να περιστρέφεται σε τροχιά γύρω από αυτόν, και το ίδιο κάνει κι η Γη στη Σελήνη.
Ποιο πέφτει ταχύτερα; Μια σιδερένια μπάλα ή ένα πούπουλο;
Ελεύθερη πτώση είναι η κίνηση ενός σώματος όταν αφεθεί από κάποιο ύψος και η μόνη δύναμη που ενεργεί σ’ αυτό είναι το βάρος του.
Οι περισσότεροι άνθρωποι, λόγω της καθημερινής εμπειρίας, πιστεύουν ότι τα βαρύτερα σώματα πέφτουν προς το έδαφος ταχύτερα σε σύγκριση με τα ελαφρύτερα.
Τι θα συνέβαινε όμως αν αφήναμε ένα ελαφρύ σώμα (ένα φτερό) και ένα βαρύ (μια βαριά μπάλα) να πέσουν ελεύθερα σε συνθήκες κενού (δηλαδή σε ένα χώρο χωρίς αέρα); Ο Γαλιλαίος πρώτος απέδειξε ότι όλα τα σώματα αποκτούν την ίδια επιτάχυνση, αφού δεν υπάρχει αντίσταση από τον αέρα, συνεπώς δυο σώματα αν αφεθούν από το ίδιο ύψος θα φτάσουν ταυτόχρονα στο έδαφος.
Ο Brian εκτέλεσε το γνωστό πείραμα του Γαλιλαίου για την ελεύθερη πτώση. Στην αρχή η πτώση γίνεται υπό φυσιολογικές συνθήκες Δείτε όμως τι συμβαίνει όταν στην δεύτερη εκτέλεση έχει αφαιρεθεί ο αέρας από τον θάλαμο.
Εργαστήριο βαρύτητας
1η ερώτηση
Εάν η βαρύτητα είναι μια δύναμη έλξης μεταξύ αντικειμένων, γιατί δύο αντικείμενα όπως το μολύβι και το σώμα σου δεν έλκονται (τραβιούνται);Εξηγήστε το σκεπτικό σας.
2η ερώτηση
Να αναφέρεις δύο τρόπους με τους οποίους μπορείς να αλλάξεις το μέγεθος της βαρυτικής δύναμης που δέχονται τα αντικείμενα.
Πώς θα μπορούσες να αυξήσεις τη βαρυτική δύναμη χρησιμοποιώντας κάθε παράγοντα;
Πώς θα μπορούσες να μειώσεις τη βαρυτική δύναμη χρησιμοποιώντας κάθε παράγοντα;
3η ερώτηση
Επίλεξε δύο διαφορετικές τιμές για τη μάζα 1 και για τη μάζα 2. Σύγκρινε τη δύναμη που η μικρή μάζα ασκεί στο σώμα με τη μεγάλη μάζα με τη δύναμη που η μεγάλη μάζα ασκεί στο σώμα με τη μικρή μάζα.
4η ερώτηση
Βρες τι συμβαίνει όταν η απόσταση μεταξύ των δύο σωμάτων διπλασιαστεί.
Στην εικόνα βλέπουμε ένα παιγνίδι που παίζουν συχνά τα παιδιά. Οι δυο ομάδες τραβούν σε αντίθετες κατευθύνσεις ένα σκοινί στο μέσο του οποίου έχει δεθεί ένα μαντίλι. Στο έδαφος ακριβώς κάτω από το μαντίλι υπάρχει χαραγμένη μια γραμμή. Νικήτρια θεωρείται η ομάδα που πετυχαίνει να μετακινήσει το μαντίλι προς το μέρος της.
Τρίψε τα χέρια σου μεταξύ τους. Τι συμβαίνει; Μπορείς να το εξηγήσεις; Τι συμβαίνει στα μόρια του χεριού σου όταν τα τρίβεις; Σύγκρινε τις παρατηρήσεις σου με αυτό που έκανες στην προσομοίωση.
2η ερώτηση
Να χρησιμοποιήσεις όσα έμαθες για τις μορφές ενέρηειας για να εξηγήσεις την αύξηση της θερμοκρασίας όταν τρίβεις τα δύο βιβλία μεταξύ τους.
Παράγοντεςαπό τους οποίους εξαρτάται η τριβή
Λεξιλόγιο: τριβή, εμβαδόν, είδος επιφάνειας, βάρος
Ο Φοίβος, μαθητής της Ε’ τάξης, ψάχνοντας σ’ ένα βιβλίο με τίτλο « Φυσικές Επιστήμες και Τεχνολογία» διάβασε το παρακάτω κείμενο: Η πολύ μεγάλη πίεση του νερού ατά βάθη των θαλασσών εμπόδιζε τον άνθρωπο να τα εξερευνήσει. Το I960 το βαθυσκάφος Τριεέστ (Trieste) με διμελές πλήρωμα έφθασε για πρώτη φορά στα 11.000 μ. κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας. Το Τριεστ {Trieste) ήταν κατασκευασμένο οπτό χάλυβα και ζύγιζε 200 τόνους. Χρειάστηκε 6 ώρες για να φθάσει στον πυθμένα του ωκεανού και έμεινε εκεί για 20 μόλις λεπτά. Τα σύγχρονα βαθυσκάφη είναι κατασκευασμένα οπτό ελαφρότερα υλικά, ανθεκτικά σπις τεράστιες πιέσεις και έχουν τη δυνατότητα να κάνουν πολύωρες καταδύσεις. Πολλά από αυτά δεν έχουν πλήρωμα, είναι τηλεκατευθυνόμενα. Του δηιουρνήθηκαν ερωτήματα:
Τι είναι η πίεση;
Ποια σχέση έχει η πίεση με το βάθος;
Γινόμαοτε «μικροί ερευνητές» και αναλύτττουμε μαζί με, το Φοίβο τα χαρακτηριστικά της πίεσης!