ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ

Τοποθετούμε τη τρίχα πάνω στο επιδιασκόπιο καθώς και το διαφανή χάρακα και το πάμε όσο πιο μακριά γίνεται από την οθόνη. Εστιάζουμε στην οθόνη και μετράμε με τη βοήθεια του δεύτερου χάρακα το μήκος του 1cm. Έτσι βρίσκουμε τη μεγέθυνση που έχουμε. Στη συνέχεια μετράμε το πάχος της τρίχας πάνω στην οθόνη και το διαιρούμε με την μεγέθυνση που βρήκαμε προηγούμενα.

Εδώ μπορούμε ν’ αναφέρουμε ότι η μέθοδος αυτή χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από το Θαλή το Μηλήσιο, όταν οι ιερείς της Αιγύπτου, για να διαπιστώσουν αν η φήμη που τον ακολουθούσε ως ένα από τους 7 σοφούς της Ελλάδας ανταποκρινόταν και στη πραγματικότητα, του ζήτησαν να μετρήσει το ύψος της πυραμίδας του Χέοπα. Ο Θαλής τη μέτρησε με τη βοήθεια του μπαστουνιού του και ενός μέτρου. Μια ηλιόλουστη ημέρα, μέτρησε την ίδια ώρα τη σκιά που αφήνει η πυραμίδα καθώς και τη σκιά του μπαστουνιού του. Στη συνέχεια μέτρησε το ύψος του μπαστουνιού του. Μετά με απλές αναλογίες βρήκε το ύψος της πυραμίδας, αφού η σκιά που αφήνει ένα αντικείμενο είναι ανάλογη του ύψους του.

επιστροφή

2 - Μέτρηση του πάχους της στρώσης μιας μολυβιάς**

ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ :

Ένα πολύμετρο
Ένας χάρακας
Ένα μηχανικό μολύβι 0,5mm.

ΕΚΤΕΛΕΣΗ:

Ίσως να φαίνεται αδύνατο να υπολογίσουμε το πάχος μιας μολυβιάς σ’ ένα φύλλο χαρτί και όμως όπως θα αναπτύξουμε παρακάτω είναι δυνατό, στηριζόμενοι στις αρχές που αναπτύξαμε παραπάνω και στις ηλεκτρικές ιδιότητες του μολυβιού.

Μ’ ένα μολύβι μηχανικό των 0,5mm φτιάχνουμε σ’ ένα φύλλο χαρτί ένα παραλληλόγραμμο όπως στο σχήμα

Μετράμε τις διαστάσεις του. Στο δικό μας πείραμα μετρήσαμε μήκος 5cm και πάχος 2,6mm. Με ένα ωμόμετρο μετρήσαμε την αντίσταση της μολυβιάς και τη βρήκαμε 650 ΚΩ. Στη συνέχεια βγάλαμε τη μύτη από το μολύβι και μετρήσαμε ότι το μήκος του μολυβιού των 5cm παρουσιάζει ωμική αντίσταση 3Ω. Αν υποθέσουμε ότι το συμπαγές μολύβι έχει ίδια ειδική αντίσταση με τη μολυβιά στο χαρτί, μια υπόθεση πολύ λογική, και καλέσουμε με χ το πάχος της μολυβιάς, θα έχουμε :

Άρα χ=3.5 10-7 mm

Μπορεί η τιμή που βρήκαμε να απέχει πολύ από την πραγματικότητα, αλλά με τη μέθοδο αυτή δίνουμε στο μαθητή μια ιδέα του πόσο έξυπνη μπορεί να είναι μια μέτρηση και του πως είναι δυνατό να μετράμε τόσο πολύ μικρά ή τόσο πολύ μεγάλα πράγματα.

Ένας δεύτερος τρόπος μέτρησης του πάχους της μολυβιάς είναι ο εξής:

Παίρνουμε μια μύτη ενός μηχανικού μολυβιού διαμέτρου 0,5mm και μετράμε το μήκος του. Στο δικό μας πείραμα μετρήσαμε το μήκος της μύτης ίσο με L1=3,37cm. Στη συνέχεια ζωγραφίζουμε στο τετράδιό μας ένα τετράγωνο πλευράς 5cm και το καλύπτουμε όσο το δυνατό ισοπαχώς με το μολύβι μας. Στη συνέχεια βγάζουμε τη μύτη του μολυβιού μας και μετράμε ξανά το μήκος της. Το βρήκαμε ίσο με L2=3,05cm. Από την αρχή διατήρησης της μάζας του μολυβιού θα πρέπει και ο όγκος του μολυβιού να παραμένει ο ίδιος. Έτσι ο όγκος του κυλίνδρου που ελαττώθήκε, είναι ίσος με τον όγκο του παραλληλεπιπέδου που σχηματίστηκε στο χαρτί μας. Άρα:

Ποιος από τους δύο αναφερθέντες τρόπους είναι ο πιο ακριβής και γιατί;

επιστροφή

3 - Μέτρηση της περιόδου χρονομετρητή

Ο ηλεκτρικός χρονομετρητής είναι μια συσκευή που παρουσιάζει όπως όλες εξ’ άλλου οι συσκευές πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.Τα πλεονεκτήματα της συσκευής είναι:

Είναι αρκετά απλή στη κατασκευή και στο χειρισμό
Στοιχίζει φθηνά και μπορεί ακόμη και να κατασκευασθεί αρκετά εύκολα
Η επεξεργασία των μετρήσεων είναι αρκετά εύκολη και κατανοητήΤα μειονεκτήματα είναι:
Το βασικότερο μειονέκτημα της συσκευής είναι ότι δεν γνωρίζουμε το χρόνο ανάμεσα σε δύο τικ ( σημάδια της χαρτοταινίας ) αφού δεν γνωρίζουμε τη συχνότητα περιστροφής του κινητήρα.
Η συχνότητα περιστροφής του κινητήρα δεν είναι σταθερή, αφού όσο πέφτει η μπαταρία, τόσο πέφτουν και οι στροφές του κινητήρα

Επηρεάζει λίγο την κίνηση του σώματος, λόγω των κτυπημάτων της ροδέλας πάνω στο καρμπόν και λόγω της κίνησης της χαρτοταινίαςΓια να μην επηρεάζει η ροδέλα τη κίνηση του σώματος, δεν θα πρέπει να βιδώνουμε σταθερά τη ροδέλα πάνω στον κινητήρα. Ακόμη και αν η ροδέλα είναι ελεύθερη να περιστραφεί, αφήνει σημάδια πάνω στη χαρτοταινία, λόγω αδράνειας. Τα σημάδια είναι τόσο πιο έντονα, όσο πιο γρήγορα περιστρέφεται ο κινητήρας, δηλαδή όσο πιο “φρέσκια” είναι η μπαταρία.Το βασικό πρόβλημα μέτρησης της συχνότητας περιστροφής του κινητήρα, μπορεί να λυθεί με τη χρήση στροβοσκοπίου, ηλεκτρονικού ή χειροκίνητου. Το ηλεκτρονικό όμως δεν διατίθεται σε όλα τα σχολεία, το χειροκίνητο από την άλλη δεν μπορεί να δώσει ακριβείς μετρήσεις. Γι’ αυτό θα προτείνουμε μια μέθοδο μέτρησης της συχνότητας του κινητήρα, αρκετά απλή και με πολύ μεγάλη ακρίβεια μέτρησης. Για τη μέτρηση της συχνότητας απαιτούνται:

Ηλεκτρονικός υπολογιστής εφοδιασμένος με κάρτα ήχου και μικρόφωνο.
Ένα shereware πρόγραμμα επεξεργασίας ήχου, όπως π.χ το Goldwave.

ΕΚΤΕΛΕΣΗ:

Ανοίγουμε τον υπολογιστή και τρέχουμε το πρόγραμμα Goldwave. Βάζουμε το χρονομετρητή σε λειτουργία, και δίπλα του το μικρόφωνο του Η/Υ. Αφού ηχογραφήσουμε τον ήχο του κινητήρα για μερικά δευτερόλεπτα, αναπαράγουμε τον ήχο και βλέπουμε στο μόνιτορ τη γραφική του παράσταση από την οποία μπορούμε εύκολα να μετρήσουμε την περίοδο, ανάμεσα σε δύο μέγιστα του ήχου, άρα και τη συχνότητα περιστροφής του κινητήρα. Στο παράδειγμά μας, όπως φαίνεται και από την παρακάτω γραφική παράσταση, μετρήσαμε την περίοδο του ήχου άρα και του κινητήρα σε T=0.023s οπότε ν” 43Ηz.

επιστροφή

4 - Μέτρηση της ταχύτητας του ήχου στον αέρα

ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ :

Ένας Η/Υ εφοδιασμένος με κάρτα ήχου και μικρόφωνο
Το πρόγραμμα Goldwave
Ένα καπάκι από θερμόμετρο ή ένας δοκιμαστικός σωλήνας μικρός
Ένας χάρακας

ΕΚΤΕΛΕΣΗ:

Μετράμε το μήκος του δοκιμαστικού σωλήνα ή το μήκος από το καπάκι του θερμομέτρου. Στη δική μας περίπτωση βρέθηκε ίσο με 8,5cm.

Φυσάμε από την άκρη του σωλήνα οπότε παράγεται ένας ήχος αρμονικός κάποιας συχνότητας. Η συχνότητα αυτή μπορεί να μετρηθεί. Για τη μέτρησή της ηχογραφούμε τον ήχο οπότε βλέπουμε τη κυματομορφή του ως εξής:

Από την παραπάνω κυματομορφή μπορούμε εύκολα να βρούμε τη περίοδο του ήχου άρα και τη συχνότητά του. Η περίοδος βρέθηκε 0,001s άρα η συχνότητα ν=1000Ηz.

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ:

Επειδή ο σωλήνας είναι κλειστός γι’ αυτό στη θέση που φυσάμε δημιουργείται κοιλία ενώ στην άλλη άκρη δημιουργείται δεσμός. Έτσι το μήκος του σωλήνα για τη μικρότερη συχνότητα για την οποία συντονίζεται, ισούται με λ/4. Αν φυσήξουμε δυνατότερα, μπορούμε να πετύχουμε και τη δεύτερη συχνότητα συντονισμού, που είναι η 3λ/4. Οπότε το μήκος κύματος του ήχου για τη πρώτη συχνότητα συντονισμού είναι.

λ/4=8,5cm άρα λ=34cm.

Έτσι η ταχύτητα του ήχου θα είναι:

c=λ.ν άρα c=34000cm/s=340m/s

Μπορούμε να γεμίσουμε λίγο νερό το καπάκι και έτσι να αλλάξουμε το μήκος του σωλήνα. Μετρώντας στη συνέχεια για διαφορετικά μήκη σωλήνα τη ταχύτητα του ήχου, να πάρουμε το μέσο όρο. Πολύ καλύτερα γίνεται το πείραμα, αν διαθέτουμε έναν μικρό δοκιμαστικό σωλήνα.

επιστροφή

5 - Μέτρηση της σταθεράς του Plank

ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ

Μια φωτοδίοδος ( Led ) κόκκινη
Μια μπαταρία 1,5 V ή 4,5 V
Ένα ποντεσιόμετρο 1KΩ
Ένα πολύμετρο ή βολτόμετρο

Πραγματοποιούμε τη συνδεσμολογία της διάταξης. Ρυθμίζουμε το ποντεσιόμετρο ώστε ίσα - ίσα η δίοδος να φωτοβολεί. Μετράμε τη τάση στα άκρα της διόδου. Τη μετρήσαμε και τη βρήκαμε 1,72V. Με τη μέτρηση αυτή μπορούμε να υπολογίσουμε τη σταθερά του Plank.

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ:

Πρίν προχωρήσουμε στους υπολογισμούς θα πρέπει να αναφέρουμε λίγα πράγματα για τη λειτουργία της φωτοδιόδου. Η φωτοδίοδος αποτελείται από δύο περιοχές. Στη μία περιοχή επικρατούν ως φορείς ηλεκτρισμού οι οπές ενώ στην άλλη τα ηλεκτρόνια. Όταν μια οπή ενωθεί με ένα ηλεκτρόνιο απελευθερώνεται ενέργεια χαρακτηριστική από το υλικό που είναι κατασκευασμένη η δίοδος. Για να μπορέσει όμως ένα ηλεκτρόνιο να περάσει από τη περιοχή που βρίσκονται τα ηλεκτρόνια ( περιοχή n ) στη περιοχή που βρίσκονται οι οπές (περιοχή p ) πρέπει να του προσφερθεί ενέργεια μέσω εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου. Η ενέργεια που προσφέρεται σε ένα ηλεκτρόνιο είναι:

Eηλ=e⋅V (1)

Η ενέργεια αυτή τελικά αφού το ηλεκτρόνιο ενώνεται με μια οπή, μετατρέπεται σε φωτεινή, με την εκπομπή ενός φωτονίου. Η ενέργεια του φωτονίου δίνεται από τη σχέση:

Εφωτ=h⋅f (2)

Από τη θεμελιώδη εξίσωση των κυμάτων έχουμε:

c=λ⋅f (3)

όπου c η ταχύτητα του φωτός.

Συνδυάζοντας τις σχέσεις (1), (2) και (3) έχουμε:

h=e⋅V⋅λc

Τοποθετώντας τις τιμές για το φορτίο του ηλεκτρονίου e=1,6⋅10−19Cb

Τη τάση που μετρήσαμε V=1,72V

Το μήκος κύματος του κόκκινου χρώματος λ=700nm=700⋅10−9m

Την ταχύτητα του φωτός c=3⋅108ms

Βρίσκουμε:

h=6,42⋅10−34J⋅s είναι καταπληκτικό πόσο κοντά είναι στη πειραματική τιμή.

h=6,63⋅10−34J⋅s Σφάλμα μέτρησης 3% !

επιστροφή

6 - Πως μπορούμε να μετρήσουμε την εσωτερική αντίσταση της Δ.Ε.Η του σπιτιού μας

ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΠΟΥ ΚΑΝΟΥΜΕ:

Με τη βοήθεια ενός βολτομέτρου μετράμε τη τάση σε μια πρίζα του σπιτιού μας.

ΠΡΟΣΟΧΗ!

Η μέτρηση αυτή πρέπει να γίνει από τον καθηγητή. Πριν τη μέτρηση έχουμε φροντίσει να θέσουμε όλες τις συσκευές ισχύος ( ηλεκτρικά σίδερα, κουζίνα, θερμοσίφωνα κτλ ) εκτός λειτουργίας. Στη συνέχεια ανάβουμε το θερμοσίφωνα και ξαναμετράμε την τάση μιας πρίζας. Η τιμή που θα βρούμε είναι διαφορετική λόγω του γεγονότος ότι το δίκτυο της Δ.Ε.Η παρουσιάζει εσωτερική αντίσταση. Στη συνέχεια διαβάζουμε τις χαρακτηριστικές τιμές λειτουργίας τάσης και ισχύος που αναγράφονται πάνω σε οποιοδήποτε θερμοσίφωνα. Από όλες αυτές τις μετρήσεις μπορούμε να βρούμε την εσωτερική αντίσταση της Δ.Ε.Η.

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ:Στη δική μας περίπτωση, μετρήσαμε την τάση σε μια πρίζα του σπιτιού μας 234V, όταν στο σπίτι ήταν αναμένα μόνο τα φώτα. Αυτό μας δείχνει ότι η τάση δεν είναι 220V όπως μας υπόσχεται η Δ.Ε.Η , αλλά υπάρχει μια απόκλιση ~10%. Δηλαδή η τάση ανάλογα με την ημέρα και ώρα μπορεί να αλλάζει από 200V-240V. Ανάβοντας το θερμοσίφωνα ξαναμετρήσαμε τη τάση και τη βρήκαμε 230V. Τα χαρακτηριστικά του θερμοσίφωνα ήταν Vενεργ=220V, Pενερ = 3000W.

ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ:

Από τα χαρακτηριστικά του θερμοσίφωνα βρίσκουμε την αντίσταση του θερμοσίφωνα.

Εφαρμόζοντας το δεύτερο κανόνα του Kirchhoff στο κύκλωμα έχουμε:

(1)

Από το νόμο του Ωμ σε μια αντίσταση έχουμε:

V = IR (2)

Συνδυάζοντας τις σχέσεις (1) και (2) έχουμε :

Άρα r = 0,28Ω

Εδώ πρέπει να συγκρίνουμε τη τιμή αυτή με τη τιμή της τάξεως των 2Ω που έχει μια απλή μπαταρία. Βλέπουμε δηλαδή ότι η πρίζα του σπιτιού μας είναι μια πηγή αρκετά ιδανική. Η μέγιστη ισχύς που μπορεί να δώσει στο εξωτερικό κύκλωμα είναι όπως αποδεικνύεται, όταν η αντίσταση του κυκλώματος γίνει ίση με την εσωτερική αντίσταση της πηγής. Έτσι το μέγιστο ρεύμα θα είναι:

Για λόγους ασφαλείας ( μη υπερθέρμανση των καλωδίων με συνέπεια την πρόκληση πυρκαγιών) το μέγιστο ρεύμα που παρέχει η Δ.Ε.Η ανά κατοικία είναι 35Α, ένα αρκετά μεγάλο ρεύμα για να καλύψει όλες τις ανάγκες ενός νοικοκυριού.

επιστροφή

7 - Και μια χημική μέτρηση της ταχύτητας

ΟΤΑΝ ΠΑΝΤΡΕΥΕΤΑΙ Η ΧΗΜΕΙΑ ΜΕ ΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΙ Η ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΜΕ ΤΟΝ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟ

ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ :

Ένα φύλλο χαλκού ή μια πλακέτα από αυτές που κάνουμε τα κυκλώματα 10Χ10 cm2
Ένα φίλτρο του καφέ.
Λίγο χλωριούχο αμμώνιο NH4Cl
Λίγο σιδηροκυανούχο κάλιο K4(Fe(CN)6)
Μία πηγή εναλλασσόμενης τάσης 6-8V. Δηλαδή έναν μετασχηματιστή 220-6
Δύο καλώδια με κροκοδειλάκια
Ένα καρφί

ΕΚΤΕΛΕΣΗ:

Σε ένα μικρό φλιτζάνι βάζουμε νερό, μια μικρή κουταλιά χλωριούχο αμμώνιο και μια μικρή κουταλιά σιδηροκυανούχο κάλιο. Ανακατεύουμε καλά. Παίρνουμε ένα φίλτρο του καφέ, το ανοίγουμε ώστε να σχηματιστεί μονό και το βάζουμε πάνω από το φύλλο χαλκού. Στη συνέχεια το βρέχουμε με το παραπάνω διάλυμα. Συνδέουμε το ένα άκρο του μετασχηματιστή με το φύλλο του χαλκού ( με τη βοήθεια του καλωδίου ) και το άλλο με ένα καρφί. Μετακινούμε με το χέρι μας πάνω στο φίλτρο του καφέ, το καρφί και παρατηρούμε ότι αφήνει μια διακεκομμένη γραμμή.

ΕΡΜΗΝΕΙΑ:

Όταν το καρφί είναι θετικό και η πλάκα του χαλκού αρνητικό, στο καρφί έρχονται ιόντα Cl- που παράγονται από την ηλεκτρόλυση του:

Έτσι στο καρφί δημιουργείται FeCl3.

O τριχλωριούχος σίδηρος αντιδρά με το σιδηροκυανιούχο κάλιο και δημιουργεί το κυανούν του Βερολίνου (Fe4 (Fe(CN)6)3 ) που αφήνει ένα σημάδι.

4FeCl3 + 3K4(Fe(CN)6) ® Fe4 (Fe(CN)6)3 + 12KCl

Αν αντίθετα το καρφί είναι αρνητικό και ο χαλκός θετικός, στο χαλκό δεν δημιουργείται τριχλωριούχος σίδηρος και κατά συνέπεια ούτε κυανούν του Βερολίνου και έτσι δεν αφήνει σημάδι.

ΕΦΑΡΜΟΓΗ:

Μετράμε σε μια ορισμένη απόσταση τις κουκίδες στο χαρτί. Εμείς μετρήσαμε 13 σημάδια στα 3cm. Γνωρίζουμε ότι η συχνότητα της εναλλασσόμενης τάσης του σπιτιού μας είναι γύρω στα 50Hz. Άρα η περίοδος είναι 0,02s. Έτσι ο χρόνος που διαγράφει το καρφί τα 3cm είναι 13Χ 0,02s=0,26s. Άρα η ταχύτητα του καρφιού θα είναι:

V=3/0,26cm/s=11,5cm/s

επιστροφή

8 - Θεωρία χρωμάτων

Ένα ορισμένο ερέθισμα στο ορατό φάσμα δημιουργεί πάντα το αίσθημα ορισμένου χρώματος. Το αντίθετο όμως δεν ισχύει. Το αίσθημα ενός χρώματος μπορεί να αναπαραχθεί από ποικίλα ερεθίσματα. Αυτό οφείλεται στην ανικανότητα του ματιού να αναλύει το ερεθίζον φως στο φάσμα συχνοτήτων του. Απλά χρώματα ονομάζουμε τα χρώματα που παράγονται από αυστηρή μονοχρωματική ακτινοβολία. Αυτά βρίσκονται στο φάσμα του λευκού φωτός. Αυτά παράγονται μόνο από ένα ερέθισμα και έτσι γι' αυτά υπάρχει μονοσήμαντη αντιστοιχία μεταξύ ερεθίσματος και χρώματος. Σύνθετα χρώματα είναι αυτά που δημιουργούνται από πολλές συχνότητες. Το αίσθημα ενός σύνθετου χρώματος έχει πάντα μια καθωρισμένη απόχρωση (κυρίαρχο χρώμα) και μάλιστα μία από τις αποχρώσεις των απλών χρωμάτων.Πχ το κυανούν χρώμα του ουρανού είναι σύνθετο αφού προέρχεται από όλα τα μήκη κύματος του λευκού με εντονότερες τις μεγάλες συχνότητες. Η απόχρωση αυτή συμπίπτει με την απόχρωση του απλού κυανού αν ανακατευθεί με λευκό.Ένα σύνθετο χρώμα μπορεί να αναπαραχθεί με πολλούς τρόπους. Ένας από αυτούς είναι με πρόσθεση τριών απλών χρωμάτων στις κατάλληλες αναλογίες. Τα χρώματα αυτά είναι το κόκκινο το πράσινο και το μπλε και γι αυτό λέγονται βασικά χρώματα. Δύο χρώματα που αν ενωθούν δίνουν το λευκό λέγονται συμπληρωματικά.Αν μπροστά από λευκό φως παρεμβάλουμε έναν έγχρωμα ηθμό θα προκύψει μια έγχρωμη δέσμη φωτός. Ένα τέτοιο χρώμα λέγεται χρώμα εξ αφαιρέσεως λόγω του τρόπου που δημιουργήθηκε. Με τρία εξ αφαιρέσεως χρώματα όπως κίτρινο κόκκινο και μπλε καθώς και με το λευκό μπορούμε να δημιουργήσουμε οποιοδήποτε σύνθετο χρώμα. Τα χρώματα αυτά είναι τα συμπληρωματικά των παραπάνω βασικών χρωμάτων. Άρα σ' αυτή τη σύντομη αναφορά για τα χρώματα μάθαμε τις ορολογίες.

απλό χρώμα.
σύνθετο χρώμα.
βασικά χρώματα.
συμπληρωματικά χρώματα.
εξ' αφαιρέσεως χρώματα.

τώρα μπορείτε να δείτε μια εφαρμογή σε αυτά που αναφέραμε*Οδηγίες χρήσης της εφαρμογής:*

Μπορείτε να πατήσετε με αριστερό κλικ σε κάποιο κύκλο που περιέχει βασικό χρώμα και να τον μεταφέρετε σε κάποιον άλλον και να δείτε τη σύνθεση των 2 ή των τριών χρωμάτων. Και τα τρία χρώματα θα κάνουν το λευκό.Μπορείτε να πατήσετε δεξί κλικ του ποντικιού και να πάτε στα τρία εξ' αφαιρέσεως χρώματα. Ο συνδυασμός αυτών των τριών χρωμάτων θά είναι το μαύρο. Μπορείτε ακόμη σε κάθε κύκλο να γράψετε την αναλογία που θέλετε από το κάθε βασικό χρώμα και πατώντας enter να πάρετε το χρώμα που προκύπτει. Καλή διασκέδαση.......

επιστροφή

9 - Μέτρηση της παγκόσμιας σταθεράς των αερίων με απλά μέσα

Η μέτρηση της παγκόσμιας σταθεράς γίνεται μέσω της καταστατικής εξίσωσης των ιδανικών αερίωνPV=ηRT.Θα πρέπει λοιπόν να μπορέσουμε να μετρήσουμε την πίεση τον όγκο την μάζα και την θερμοκρασία μιας ποσότητας αερίου. Είναι όμως αρκετά δύσκολο να μετρήσουμε τη μάζα του αερίου αφού αυτό που θα μετράμε κάθε φορά θα είναι το σύνολο της μάζας του αερίου του δοχείου αφαιρώντας την άνωση. Ένας τρόπος θα ήταν να μετρήσουμε τη μάζα του δοχείου με το αέριο και στη συνέχεια να αφαιρέσουμε το αέριο και να ξαναμετρήσουμε τη μάζα του δοχείου. Πειραματικά όμως είναι πολύ δύσκολο αφού δεν διαθέτουμε αντλία κενού. Εμείς βρήκαμε έναν απλό τρόπο που δεν χρειάζεται να αφαιρέσουμε αέριο αλλά να προσθέσουμε.

ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ:

Ένα μπουκάλι κόκα κόλας 1,5λίτρων.
Μια βαλβίδα από μια χαλασμένη σαμπρέλα ποδηλάτου
Σιλικόνη
Μια ζυγαριά με ακρίβεια 0.1 gr5. Θερμόμετρο τοίχου

ΤΡΟΠΟΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ:

Κόβουμε τη βαλβίδα από τη σαμπρέλα και την περνάμε από το καπάκι της κόκα - κόλας αφού σε αυτό ανοίξουμε μια τρύπα με ένα τρυπάνι. Κολλάμε στη συνέχεια τη βαλβίδα με σιλικόνη στο καπάκι και αφού βάλουμε και σιλικόνη στις στροφές του πώματος βιδώνουμε το πώμα στο μπουκάλι. Όλα αυτά ώστε να σφραγίσουμε πλήρως το μπουκάλι ώστε να μπαίνει και να βγαίνει αέρας μόνο από την βαλβίδα. Στη συνέχεια πάμε σε ένα βενζινάδικο και βάζουμε αέρα ως ότου δείξει 1bar. Τότε η πίεση στο μπουκάλι θα είναι 2at αφού το όργανο στα βενζινάδικα είναι μηδενισμένο στην μία ατμόσφαιρα. Στη συνέχεια ζυγίζουμε το μπουκάλι. Μετά αφαιρούμε μέσω της βαλβίδας τον περισσευούμενο αέρα και ξαναζυγίζουμε.

ΑΝΑΛΥΣΗ:

Υπό πίεση 2 ατμ ζυγίζοντας το μπουκάλι έχουμε:Ε1=Β1-Α=m1g-AΕ2=Β2-Α=m2g-AΌπου Ε1 και Ε2 οι ενδείξεις του ζυγού στις δύο περιπτώσεις. Αφαιρώντας κατά μέλη έχουμε:Ε1-Ε2=(m1-m2)gΕφαρμόζοντας την καταστατική εξίσωση έχουμε

ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ:

Πήραμε τις παρακάτω μετρήσειςP1=1AtP2=2AtV=1,5lMB=29m2=71,94grm1=70,34grΘ=300C Αντικαθιστώντας στον παραπάνω τύπο έχουμε: R=0,089Μια τιμή πολύ κοντά στην τιμή R=0,082 που αναφέρει η βιβλιογραφία. Τα σφάλματα οφείλονται στο γενονός ότι το αέριο δεν είναι ιδανικό και στην ακριβή μέτρηση της πίεσης.

επιστροφή

10 - Μελετη του νομου της διαθλασης με τη βοηθεια του Ηλεκτρονικου Υπολογιστη.

Το άρθρο αυτό έχει ως σκοπό να μελετήσει διεξοδικότερα το νόμο της διάθλασης. Τόσο από θεωρητική όσο και από πειραματική σκοπιά. Τα φυσικά φαινόμενα καθώς και οι εφαρμογές που έχει αυτός ο νόμος ίσως να αποτελέσει αντικείμενο ενός επόμενου άρθρου.ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ.Το νερό έχει δείκτη διάθλασης περίπου 1,33. Αυτό σημαίνει ότι ισχύει η σχέση:

(1)

Εμείς θέλουμε να κάνουμε τη γραφική παράσταση του λόγου α/β σε συνάρτηση με τη γωνία πρόσπτωσης α. Γι αυτό το σκοπό χρησιμοποιούμε το πρόγραμμα Excel.

Στη πρώτη στήλη βάζουμε τη γωνία πρόσπτωσης ανά 10 μοίρες. Στη δεύτερη στήλη πραγματοποιούμε τη σχέση (1) γράφοντας στην πρώτη γραμμή της πρώτης στήλης τη σχέση:=(180/3,14175)ASIN((SIN(3,14175A2/180))/1,33) (2)

Η σχέση (2) δεν είναι τίποτε άλλο από τη σχέση (1) γραμμένη στη γλώσσα που χειρίζεται το πρόγραμμα excel. Το 180/3,14175 το χρησιμοποιούμε για να μετατρέψουμε τα ακτίνια σε μοίρες, αφού η συνάρτηση asin που έχει ενσωματωμένο το excel δίνει το αποτέλεσμα σε ακτίνια.

Το αντίστροφο κάνουμε με το κελί Α2 στο οποίο έχουμε τη γωνία πρόσπτωσης σε μοίρες και τη μετατρέπουμε σε ακτίνια. Αντιγράφουμε τη σχέση αυτή στα υπόλοιπα κελιά της στήλης. Στην τρίτη στήλη βάζουμε στην πρώτη γραμμή τη σχέση=Α2/Β2 και αντιγράφουμε την ίδια σχέση στα υπόλοιπα κελιά της στήλης.

Γωνία πρόσπωσης**α**	Γωνία διάθλασης**β**	Ο λόγος**α/β**
10	7,50	1,33296031
20	14,90	1,3421485
30	22,08	1,35855026
40	28,90	1,38403731
50	35,17	1,42176571
60	40,63	1,47682913
70	44,95	1,55718971
80	47,77	1,67473535

Με τη βοήθεια του οδηγού γραφικών παραστάσεων κάνουμε τη γραφική παράσταση της πρώτης και τρίτης στήλης. Αυτό που παρατηρούμε είναι ότι ο λόγος α/β είναι περίπου σταθερός μέχρι τις 50 μοίρες. Από κει και πέρα έχουμε απόκλιση προς τα πάνω. Εξάλλου και η απόκλιση αυτή είναι αρκετά μικρή.

Έτσι εξηγείται το γεγονός ότι ο Πτολεμαίος πίστευε ότι η γωνία διάθλασης είναι ανάλογη της γωνίας πρόσπτωσης.Πρώτος ο άραβας Ιμπν αλ-Χαϊτάμ ( 965-1040 ) υποστήριξε ότι στη διάθλαση η γωνία διάθλασης δεν είναι ανάλογη της γωνίας πρόσπτωσης. Τον νόμο του ημιτόνου τον απέδειξε πρώτος πειραματικά ο Snell Willebrod , (Ολλανδός Φυσικός 1591-1626), μολονότι αυτό από πολλούς αμφισβητείται.

Η πρώτη θεωρητική απόδειξη του νόμου έγινε από τον Rene Descartes (Γάλλο Φυσικό 1596-1650) το 1637Ο νόμος αυτός αποδεικνύεται θεωρητικά επιπλέον, τόσο με την βοήθεια της αρχής του ελαχίστου χρόνου του Fermat (1650) όσο και με την αρχή του Huygens (1678) υπολογιστικές αρχές οι οποίες προκύπτουν από τις εξισώσεις του Maxwell.Η απόδειξη του Descartes που βασίζεται στην σωματιδιακή θεωρία του φωτός, προβλέπει ότι το φως ταξιδεύει με μεγαλύτερη ταχύτητα στα διάφορα μέσα παρά στον αέρα, ενώ η απόδειξη του Huygens ή του Fermat η οποία βασίζεται στην κυματική φύση του φωτός, προέβλεπε το ακριβώς αντίθετο.

Ο Γάλλος Φυσικός Foucault το 1870 απέδειξε πειραματικά ότι το φως ταξιδεύει με μεγαλύτερη ταχύτητα στον αέρα. Έτσι την εποχή εκείνη η πλάστιγγα έγειρε αποφασιστικά προς την κυματική φύση του φωτός. Στις αρχές όμως του 20 αιώνα δημιουργήθηκε μια πρωτόγνωρη κατάσταση σχετικά με τη φύση του φωτός. Ανακαλύφθηκαν 3 φαινόμενα, το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, το φαινόμενο Comton και η ακτινοβολία του μέλανος σώματος, τα οποία δεν μπορούσαν να αποδειχθούν με την επικρατούσα άποψη για την κυματική φύση του φωτός, αλλά μπορούσαν να αποδειχθούν με την ξεχασμένη σωματιδιακή θεωρία.

Το αδιέξοδο έπαψε να υφίσταται με την διατύπωση της κβαντικής θεωρίας το 1926-1927 ανεξάρτητα από τους Schrodinger , Heinsenberg.Μπορούμε άραγε να ακολουθήσουμε τα χνάρια του Snell και να αποδείξουμε πειραματικά τον νόμο της διάθλασης;. Η απάντηση είναι θετική και τα μέσα που απαιτούνται πάρα πολύ απλά.ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ:1. Ένα Laser point των 1000δρχ2. Ένα κομμάτι γυαλί σχήματος ημικυκλικού με διάμετρο 12-15 cm.3. μια φωτοτυπία με ζωγραφισμένες με ακρίβεια τις μοίρες ενός κύκλου ανά μοίρα, όπως για παράδειγμα η εικόνα 1 την οποία μπορείτε να φωτοτυπίσετε.

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ

Τοποθετούμε το γυαλί πάνω στη φωτοτυπία μας όπως στο παρακάτω σχήμα και με την βοήθεια του Laser point αρχίζουμε και παίρνουμε τις μετρήσεις μας ανά 10 μοίρες σκοπεύοντας πάντα με το Laser point στο κέντρο του ημικυκλικού γυαλιού.Πειραματικές μετρήσεις

γωνία πρόσπωσης α	γωνία διάθλασης β	ημα	ημβ	ημα/ημβ	α/β
10	6	0,174	0,105	1,661	1,667
20	13	0,342	0,225	1,520	1,538
30	19	0,500	0,326	1,536	1,579
40	25	0,643	0,423	1,521	1,600
50	28	0,766	0,469	1,632	1,786
60	32	0,866	0,530	1,634	1,875
70	35	0,940	0,574	1,638	2,000
80	37	0,985	0,602	1,636	2,162

Με τη βοήθεια του EXCEL μπορούμε να κάνουμε τις δύο γραφικές παραστάσεις του α/β και του ημα/ημβ. Από τις γραφικές αυτές παραστάσεις παρατηρούμε ότι ο λόγος α/β μετά τις 50 μοίρες αρχίζει και αυξάνεται, όπως ακριβώς προβλέπει η θεωρία, ενώ ο λόγος ημα/ημβ παραμένει σταθερός μέσα στα όρια των πειραματικών σφαλμάτων.Με απλά λοιπόν μέσα μπορούμε ξανά να ανακαλύψουμε το νόμο της διάθλασης.

επιστροφή

11 - Μέτρηση της ταχύτητας του φωτός με απλά μέσα

ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ

Laser point
Διαφάνεια με παράλληλες γραμμές σε απόσταση 0,2mm
Μέτρο
Μπαταρία 4,5V
4 καλώδια με κορκοδειλάκια
ποντεσιόμετρο 1ΚΩ

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ

Η ενασχόλησή μας με το θέμα ξεκίνησε από την περιγραφή του πειράματος Fizeau στο βιβλίο γενικής παιδείας της Γ Λυκείου. Προσπαθώντας να αναπαράγουμε το πείραμα, διαπιστώσαμε ότι ήταν πολύ δύσκολο, αφού όπως αναφέρει και το βιβλίο έπρεπε να οδηγήσουμε μια δέσμη φωτός 8Κm μακριά να ανακλαστεί σε έναν καθρέπτη και να επιστρέψει περνώντας μέσα από τα δόντια ενός περιστρεφόμενου τροχού. Πείραμα που προφανώς η πραγματοποίησή του πολύ διαφέρει από την περιγραφή του μέσα από το σχολικό εγχειρίδιο.

Η μέθοδος που θα χρησιμοποιήσουμε εμείς είναι η εξής. Θα προσπαθήσουμε να μετρήσουμε τη συχνότητα και το μήκος κύματος της δέσμης λέιζερ και μετά από τη θεμελιώδη σχέση

θα προσδιορίσουμε την ταχύτητα του φωτός.Η μέτρηση του μήκους κύματος βασίζεται στο φαινόμενο της συμβολής. Δημιουργήσαμε αρχικά με τη βοήθεια του σχεδιαστικού προγράμματος corel ένα φράγμα αποτελούμενο από παράλληλες γραμμές πάχους 0,2mm το οποίο εκτυπώσαμε με έναν εκτυπωτή μεγάλης ανάλυσης σε μια διαφάνεια. Περάσαμε τη δέσμη από το φράγμα και σε μία οθόνη που απείχε 1,4m δημιουργήθηκαν τρεις κηλίδες οι οποίες απείχαν 0,5cm. Από την παρακάτω ανάλυση έχουμε.

Φέρνουμε την ΒΓ^ ΑΔ. Από τη γεωμετρία του σχήματος έχουμε ΒΔ» ΓΔ αφού η γωνία ΑΔΒ είναι πολύ μικρή. Για να έχουμε ενισχυτική συμβολή και μάλιστα την πρώτη ενισχυτική συμβολή μετά την κεντρική που είναι στο Ε, θα πρέπει η διαφορά των δρόμων των ακτίνων ΑΔ και ΒΔ να είναι ένα μήκος κύματος. Άρα ΑΓ=λ. από την ισότητα των γωνιών ΑΒΓ =ΔΑΕ έχουμε:

Θέτοντας τις τιμές ΑΒ=0,2mm , ΔΕ=0,5cm και ΑΕ=1,4m βρίσκουμε το μήκος κύματος της δέσμης λ=714nm.Για την εύρεση της συχνότητας βασιστήκαμε στη συνθήκη του Bohr.

Ανοίγουμε το laser point και αφαιρούμε τις μπαταρίες του. Με δύο κορκοδειλάκια τροφοδοτούμε με μπαταρία 4,5V μέσω ενός ποντεσιόμετρου ώστε να μεταβάλουμε την τάση τροφοδοσίας, δημιουργώντας έναν διαιρέτη τάσης. Ελαττώνουμε σιγά-σιγά την τάση ως ότου το laser point να φωτοβολεί όσο το δυνατό ελάχιστα. Μετράμε αυτή την τάση. Η τάση αυτή βρέθηκε 1,8V. Η τάση αυτή δίνει την κατάλληλη ενέργεια σε ένα ηλεκτρόνιο ώστε να ανέβει οριακά στην ενεργειακή στάθμη από την οποία πέφτοντας θα δώσει ένα φωτόνιο στο ορατό φάσμα. Το φως βέβαια σε αυτή τη περίπτωση είναι πολύ αμυδρό αφού ελάχιστα ηλεκτρόνια θα κάνουν το απαιτούμενο άλμα. Αν δώσουμε μεγαλύτερη ενέργεια, τότε πολύ περισσότερα ηλεκτρόνια θα διεγερθούν σε μεγαλύτερες στάθμες, στη συνέχεια θα πέσουν στη στάθμη που αντιστοιχεί στο ορατό φως του laser, και θα συγκεντρωθούν εκεί προκαλώντας μια αναστροφή πληθυσμών. Στη συνέχεια όλα μαζί θα κάνουν το απαιτούμενο άλμα, οπότε η ένταση της δέσμης θα είναι πολύ πιο ισχυρή. Από την αρχή διατήρησης της ενέργειας θα έχουμε:

Βρίσκοντας με αυτό τον τρόπο και τη συχνότητα από την θεμελιώδη κυματική εξίσωση έχουμε:

συγκρίνοντας αυτή τη τιμή με την πραγματική τιμή των 3.108m/s βρίσκουμε ότι το πειραματικό σφάλμα είναι μόλις 3,3% !!! πάρα πολύ μικρό για τα μέσα που χρησιμοποιήσαμε.

επιστροφή

12 - Μια ωραία αρμονική ταλάντωση

Όταν Η Θεωρία Παντρεύεται Με Το Πείραμα

Η τελευταία άσκηση ( 4.70 σελίδα 145) του κεφαλαίου 4 της Φυσικής Κατεύθυνσης της Γ Λυκείου είναι πράγματι μια πολύ ωραία και δύσκολη άσκηση. Η άσκηση δίνει δύο κυλίνδρους που περιστρέφονται αντίθετα με κάποια γωνιακή ταχύτητα. Πάνω από τους κυλίνδρους τοποθετούμε μία ράβδο. Η άσκηση ζητάει να αποδειχθεί ότι η ράβδος κάνει αρμονική ταλάντωση και να βρούμε την περίοδο της ταλάντωσης.

Ο τύπος που καταλήγουμε για την περίοδο είναι:

(1) όπου d η διάκεντρος των δύο κυλίνδρων και μ ο συντελεστής τριβής

Το πρώτο περίεργο με αυτήν την άσκηση είναι ότι ενώ συνήθως λόγω τριβών μια ταλάντωση δεν είναι αμείωτη, εδώ συμβαίνει το ακριβώς αντίθετο. Οι τριβές προκαλούν μια αμείωτη αρμονική ταλάντωση.

Το δεύτερο περίεργο είναι ότι η περίοδος δεν εξαρτάται από τη συχνότητα περιστροφής των κυλίνδρων. Αυτό σημαίνει ότι ακόμη και σταθερή να μην είναι αυτή η συχνότητα, η ταλάντωση θα πρέπει να είναι αρμονική με την ίδια πάντα περίοδο. Περίεργο αφού μια μη περιοδική κίνηση δημιουργεί μια περιοδική.

Λύνοντας αυτή την άσκηση στον πίνακα και τονίζοντας αυτά τα περίεργα, πετάγεται ο Δημήτρης και λέει. Κύριε τα συμπεράσματα αυτά προκύπτουν από τη θεωρία. Συμβαίνει έτσι ακριβώς άραγε και στην πραγματικότητα;. Τελειώνοντας το μάθημα άρχισα να βασανίζω το μυαλό μου πως θα πραγματοποιήσω πρακτικά αυτή τη διάταξη. Να σου έρχεται εκείνη τη στιγμή στο Ε.Κ.Φ.Ε και ο καλός φίλος και Σύμβουλος ΠΕ4, Δημήτρης Τσαούσης. Οι ιδέες άρχισαν να πέφτουν βροχή. Χαλάσαμε κάτι τροχαλίες, βάλαμε να δουλέψουν κάποια μοτέρ, τελικά η διάταξη πραγματοποιήθηκε με τη χρήση δύο παλιών χαλασμένων μηχανών Wimshurst που βρισκόντουσαν κάπου πεταμένες στην αποθήκη. Με λίγη δουλειά η διάταξη ήταν έτοιμη. Και ω του θαύματος βάζοντας πάνω μια βέργα ενός μέτρου, την είδαμε να πηγαινοέρχεται αρμονικά ανεξάρτητα της συχνότητας περιστροφής των κυλίνδρων. Η θεωρία αποδείχθηκε περίτρανα σωστή.

Η έκπληξη όμως ήρθε από κει που δεν το περιμέναμε. Στο πλάτος της ταλάντωσης. Μολονότι απομακρύναμε αρκετά τη βέργα από τη θέση ισορροπίας της και περιμέναμε το πλάτος της ταλάντωσης να καθορίζεται από την αρχική απόσταση της ράβδου από τη θέση ισορροπίας, το πλάτος ήταν εμφανώς μικρότερο. Τελικά τι ήταν αυτό που καθόριζε το πλάτος της ταλάντωσης;. Η άσκηση δεν ανέφερε τίποτε για το πλάτος.

Τα Μεγάλα Μέσα

Για τη λύση αυτού του προβλήματος χρησιμοποίησα το Interactive Physics αφού σκέφτηκα ότι όπως το πλάτος περιορίζεται στην πειραματική διάταξη έτσι θα περιορίζεται και στη προσομοίωση. Εκεί βέβαια έχω την πολυτέλεια να παίξω με τις παραμέτρους ώστε να ανακαλύψω ποιοι παράγοντες καθορίζουν το πλάτος της ταλάντωσης. Αυτό και έκανα και ανακάλυψα ότι το πλάτος περιορίζεται όταν η συχνότητα περιστροφής των κυλίνδρων πέφτει κάτω από κάποια τιμή ή όταν η τριβή ολίσθησης γίνεται αρκετά μεγάλη. Στο εργαστήριο αντίθετα, θεωρήσαμε ότι αν αυξήσουμε τον συντελεστή τριβής ίσως να αυξηθεί και το πλάτος της ταλάντωσης γι αυτό και ντύσαμε τη ράβδο με μια μονωτική ταινία. Το πλάτος της ταλάντωσης εξακολουθούσε να είναι περιορισμένο. Έκανα και τις γραφικές παραστάσεις της ταχύτητας της ράβδου με το χρόνο, είδα και τη μεταβολή των τριβών και έτσι εύκολα πλέον κατάλαβα τι συνέβαινε.

Μια οθόνη από την προσομοίωση της διάταξης με το Interactive Physics

Θεωρητική ερμηνεία του περιορισμού του πλάτους

Αφήνοντας τη ράβδου σε κάποια θέση, λόγω των τριβών από τα σημεία επαφής η ράβδος αυξάνει την ταχύτητά της κατευθυνόμενη προς τη θέση ισορροπίας. Η ταχύτητα της ράβδου δεν πρέπει σε καμιά περίπτωση να γίνει ίση με την ταχύτητα του (β κυλίνδρου. Γιατί τότε η σχετική ταχύτητα μεταξύ των δύο σωμάτων γίνεται μηδέν και η τριβή από τριβή ολίσθησης μετατρέπεται σε στατική τριβή. Η τιμή της στατικής τριβής είναι συνεχώς ίση με την τριβή ολίσθησης του κυλίνδρου (α) και έτσι η ράβδος κινείται με σταθερή ταχύτητα μέχρι τη θέση ισορροπίας της. Από κει και μετά η ταχύτητα της ράβδου ελαττώνεται, έτσι παύει να είναι ίση με την ταχύτητα του κυλίνδρου (β) και η τριβή γίνεται τριβή ολίσθησης. Από κει και μετά οι τριβές είναι συνεχώς τριβές ολίσθησης. Άρα η σχέση που περιορίζει το πλάτος της ταλάντωσης είναι η :

(2)

όπου

ω--> η γωνιακή ταχύτητα των κυλίνδρων
R--> η ακτίνα των κυλίνδρων
d--> η διάκεντρος των κυλίνδρων
μ--> ο συντελεστής τριβής ανάμεσα στους κυλίνδρους και τη ράβδο

Αν η αρχική απομάκρυνση της ράβδου είναι μεγαλύτερη του Α της σχέσης (2) τότε υπάρχει κάποια θέση που η ταχύτητα της ράβδου γίνεται ίση με την ταχύτητα του κυλίνδρου και το πλάτος της ταλάντωσης καθορίζεται από τη σχέση (2). Αλλιώς αν η αρχική απομάκρυνση της ράβδου είναι μικρότερη της τιμής Α τότε το πλάτος της ταλάντωσης είναι ίσο με την αρχική απομάκρυνση της ράβδου. Από τη σχέση (2) είναι φανερό ότι για να αυξήσουμε το πλάτος της ταλάντωσης θα έπρεπε να αυξήσουμε την συχνότητα περιστροφής των κυλίνδρων ή την ακτίνα των τροχαλιών ή την διάκεντρο ή να μικρύνουμε τον συντελεστή τριβής!

Οι Μετρήσεις

Θέλοντας να εξαντλήσουμε το θέμα πήραμε μετρήσεις της περιόδου σε σχέση με την διάκεντρο των τροχαλιών για να επαληθεύσουμε πειραματικά τη σχέση (1)

Οι μετρήσεις που πήραμε ήταν:

ΔΙΑΚΕΝΤΡΟΣ ΣΕ m	10 Τ	Τ2 ΣΕ s2
0	0	0
0,32	12,8	1,6384
0,42	14,6	2,1316
0,52	17,1	2,9241

Από την κλίση της ευθείας προκύπτει αυτή είναι ίση περίπου με μ/2 άρα ο συντελεστής τριβής που παρουσιάζει η ράβδος με τις τροχαλίες είναι περίπου μ=0,37

επιστροφή

13 - Πειραματική επαλήθευση του θεωρήματος Steiner

Θεωρία:

Αν αναρτήσουμε μια ράβδο από ένα σημείο έστω Ο και την εκτρέψουμε από τη θέση ισορροπίας της, η ράβδος θα εκτελέσει μια ταλάντωση. Για μικρές γωνίες η ταλάντωση είναι αρμονική. Για την εύρεση της περιόδου της ταλάντωσης μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις αναλογίες μεταξύ των μεταφορικών και περιστροφικών κινήσεων όπως φαίνονται από τον παρακάτω πίνακα:

ΜΕΤΑΦΟΡΙΚΕΣ ΚΙΝΗΣΕΙΣ	ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΕΣ ΚΙΝΗΣΕΙΣ
Μετατόπιση	χ	Γωνία	φ
Μάζα	m	Ροπή αδράνειας	Ι
Σταθερά επαναφοράς	D	Σταθερά επαναφοράς	D*
Δύναμη	F	Ροπή	τ
Σχέση Δύναμης σταθεράς επαναφοράς	F=D x	Σχέση ροπήςΣταθεράς επαναφοράς	τ=D*φ
Περίοδος		Περίοδος

Για να υπολογίσουμε τη σταθερά επαναφοράς D* παίρνουμε τις ροπές ως προς το σημείο στήριξης Ο και έχουμε:

συγκρίνοντας αυτή τη σχέση με την τ=D*φ συμπεραίνουμε ότι:

D*=mgx φ οπότε :

Μετρώντας τα m , T, και χ μπορούμε από την παραπάνω σχέση να προσδιορίσουμε την ροπή αδράνειας Ι. Αλλάζοντας το χ μπορούμε κάθε φορά να βρίσκουμε το αντίστοιχο Ι. Το θεώρημα Steiner μας λέει ότι :

άρα αν η παραπάνω σχέση είναι σωστή τότε η γραφική παράσταση Ι=f(x2) θα πρέπει να είναι ευθεία, η οποία να τέμνει τον άξονα των y στο σημείο

και να έχει κλίση ίση με την μάζα του σώματος.

Πειραματική διαδικασία:

Πήραμε μια ξύλινη ράβδο μήκους 1,2 μέτρα και της ανοίξαμε με ένα καρφί μια τρύπα κάθε 10cm Αναρτώντας τη ράβδο από τα διάφορα σημεία που ανοίξαμε μετρήσαμε το χρόνο 10 περιόδων χρησιμοποιώντας ένα ρολόι χειρός. Τέλος ζυγίσαμε τη ράβδο.

Μετρήσεις που πήραμε:

Μάζα m=0,076Kg

Μήκος L=1,2m

xΜήκος ράβδου χ σε m	10TΧρόνος 10 περιόδων σε s	IΡοπή αδράνειας	χ2απόσταση από το κέντρο μάζας στο τετράγωνο
0,1	23,60	0,010518	0,01
0,2	18,48	0,012899	0,04
0,3	16,69	0,015782	0,09
0,4	16,79	0,021295	0,16
0,5	17,41	0,028621	0,25
0,6	18,14	0,037286	0,36

Από την κλίση της ευθείας προκύπτει ότι η μάζα της ράβδου είναι 76,6 g ενώ μετρήσαμε ότι είναι 76,0 g. Άρα έχουμε σφάλμα 0,79% !!!!

Από την τομή με τον άξονα y προκύπτει ότι Ι=0,0094Kg m2 οπότε προκύπτει ότι είναι 1/11,64 mL2 αντί του θεωρητικού 1/12 mL2 δηλαδή σφάλμα 3%

Παρατηρούμε ότι για τα πολύ στοιχειώδη μέσα που διαθέσαμε τα σφάλματα είναι πολύ μικρά. Άρα έχουμε μια πολύ καλή ταύτιση της θεωρίας με το πείραμα.

ΚΑΙ ΕΝΑ ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΕΡΩΤΗΜΑ:

Όπως παρατηρούμε από τον παραπάνω πίνακα, όταν αυξάνεται το χ η περίοδος στην αρχή ελαττώνεται και μετά αυξάνεται. Βρείτε την τιμή του χ που έχουμε την ελάχιστη περίοδο.

ΛΥΣΗ:

Από τον τύπο της περιόδου αντικαθιστώντας τη ροπή αδράνειας μέσω του θεωρήματος Steiner έχουμε:

παρατηρούμε ότι οι δύο όροι στο υπόριζο έχουν σταθερό γινόμενο, αφού απαλείφεται το χ. Επομένως το άθροισμα γίνεται ελάχιστο όταν οι όροι αυτοί γίνουν ίσοι. Έτσι έχουμε

= 0,288L Η απόσταση από το c.m που ελαχιστοποιεί την περίοδο

επιστροφή

14 - Μέτρηση ροπής αδράνειας σφαίρας

Σκοπός της παρούσας εργαστηριακής άσκησης είναι η πειραματική μέτρηση του συντελεστή της ροπής αδράνειας Ιcm που θεωρητικά προκύπτει ότι ισούται με c=2/5

ΘΕΩΡΗΤΙΚH ΜΕΛHΤΗ

Από το παραπάνω σχήμα για τη μεταφορική κίνηση της σφαίρας, σύμφωνα με το θεμελιώδη νόμο της μηχανικής έχουμε ότι mg ημθ – Τ = maΕπίσης από τη στροφική κίνηση της σφαίρας έχουμε ΤR = Icm · αγ =c·mR2aγ

Επειδή a = αγ R έχουμε τελικά mg ημθ = ma +c · m a ή

a = [g/(1+c)] ημθ

2. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚH ΔΙΑΔΙΚΑΣIΑ

Πραγματοποιούμε την πειραματική διάταξη που φαίνεται στη διπλανή φωτογραφία. Διακρίνονται το κεκλιμένο επίπεδο, οι δύο φωτοπύλες, το γωνιόμετρο και ο χρονομετρητής.

Εικόνα 1: Πειραματική διάταξη για τη μέτρησης της ροπής αδράνειας σφαίρας

Κατά μήκος της διαδρομής του κεκλιμένου επιπέδου, υπάρχει οδηγός (αυλάκι), έτσι ώστε να γίνεται με σταθερότητα η κύλιση της σφαίρας. Για το πείραμα χρησιμοποιούμε τη πλαστική σφαίρα.Τοποθετούμε το χρονομετρητή στη θέση “ACCELERATION” ώστε να πάρουμε τρεις μετρήσεις χρόνου. Πιο αναλυτικά:Χρόνος t1: Χρόνος διέλευσης σφαίρας από την πρώτη φωτοπύλη.Χρόνος t2: Χρόνος διέλευσης σφαίρας από τη δεύτερη φωτοπύλη.Χρόνος t3: Χρόνος που είναι ο χρόνος που μεσολαβεί από τη στιγμή που η σφαίρα εγκαταλείπει την πρώτη φωτοπύλη μέχρι να συναντήσει τη δεύτερη*.

Η πειραματική διαδικασία περιλαμβάνει 5-8 μετρήσεις των τριών παραπάνω χρόνων σε συνάρτηση με τη γωνία κλίσης του κεκλιμένου επιπέδου. Πιο αναλυτικά δίνουμε στο κεκλιμένο επίπεδο μια μικρή σχετικά αρχική κλίση και αφήνουμε τη σφαίρα να κυλήσει. Ο χρονομετρητής καταγράφει τους χρόνους t1,t2 και t3 κι εμείς μετράμε τη γωνία με το γωνιόμετρο. Καταχωρούμε τα δεδομένα στον παρακάτω πίνακα:

α/α	Γωνία κλίσης (ο)	Χρόνος t1(ms)	Χρόνος t2(ms)	Χρόνος t3(ms)

Επαναλαμβάνουμε τη διαδικασία με διαφορετικές γωνίες. Καλό είναι να μην αυξήσουμε τη γωνία πάρα πολύ (φ>400) γιατί ενδεχομένως τότε η σφαίρα να μην εκτελεί καθαρή κύλιση αλλά να ολισθαίνει. Τέλος μετράμε τη διάμετρο d της σφαίρας με ένα παχύμετρο.

3. ΕΠΕΞΕΡΓΑΣIΑ ΔΕΔΟΜEΝΩΝ

Προσαρμόζουμε τα δεδομένα στο EXCEL όπου μπορούμε να υπολογίσουμε πλέον την επιτάχυνση της μεταφορικής κίνησης. Αυτό γίνεται γνωρίζοντας τη διάμετρο d της σφαίρας και υπολογίζουμε το χρόνο : t=t3+(t1/2)+(t2/2) (βλ. σημείωση).Η επιτάχυνση προκύπτει ως: a=Δu/Δtόμως Δu=u2-u1=(d/t1)-(d/t2) και Δt=t άρα a=[(d/t1)-(d/t2)]/ t(Δεν ξεχνάμε να κάνουμε τις απαραίτητες μετατροπές μονάδων!)Το φύλλο εργασίας θα έχει πλέον στο EXCEL την παρακάτω μορφή

α/α	θ (ο)	t1(ms)	t2(ms)	t3(ms)	t(ms)	a(m/s2 )	ημθ

Επιλέγουμε τις στήλες δεδομένων της επιτάχυνσης a και του ημιτόνου της γωνίας θ ώστε να κατασκευάσουμε διάγραμμα a-ημθ. (x=ημθ, y=a). Όπως είδαμε θεωρητικά η γραφική παράσταση είναι ευθεία και αυτό είναι αναμενόμενο να προκύψει και στο πειραματικό διάγραμμα. Η κλίση της είναι ίση με: λ=g/(1+c)όπου g είναι η επιτάχυνση της βαρύτητας και c ο συντελεστής της ροπής αδράνειας. Λύνοντας ως προς c παίρνουμε c =(g/λ)-1Για την περίπτωση της σφαίρας περιμένουμε το c να προκύψει περίπου 0,4 (=2/5), αφού η ροπή αδράνειας της σφαίρας δίνεται από τη σχέση Icm=(2/5)mR2* Σημείωση: Ο χρόνος που μεσολαβεί από τη στιγμή που το κέντρο μάζας της σφαίρας περνά από τη φωτοπύλη(1) μέχρι αυτή να την αφήσει είναι t1/2 και αντίστοιχα ο χρόνος που μεσολαβεί από τη στιγμή που η σφαίρα εισέρχεται στη φωτοπύλη (2) μέχρι να περάσει το κέντρο μάζας της είναι t2/2. Άρα ο χρόνος t είναι ο χρόνος από το μέσο της πρώτης έως το μέσο της δεύτερης φωτοπύλης.

ΕΝΔΕΙΚΤΙΚEΣ ΜΕΤΡHΣΕΙΣ

Στο εργαστήριο του ΕΚΦΕ Κέρκυρας όπου πραγματοποιήσαμε το συγκεκριμένο πείραμα. Στον παρακάτω πίνακα φαίνονται οι μετρήσεις

α/α	θ	t1	t2(ms)	t3(ms)	t(ms)	a(m/s2)	sinθ
1	0					0	0
2	5	58,35	33,76	469,1	515,16	0,54	0,087
3	10	40,88	22,76	319,9	351,72	1,22	0,174
4	15	33,67	18,24	257,2	283,16	1,96	0,259
5	20	29,72	16,13	227,4	250,33	2,50	0,342	Συντελ c
6	25	26,39	14,49	203,9	224,34	3,07	0,423	0,38
7	30	24,15	13,59	184,0	202,87	3,51	0,500
8	35	22,08	12,53	171,1	188,41	4,05	0,574	σφάλμα %
9	40	20,85	11,88	160,5	176,87	4,53	0,643	5,11

Πίνακας- Διάγραμμα 1: Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων

5. ΣΥΜΠΕΡAΣΜΑΤΑ

1)Η πειραματική διάταξη και η όλη διαδικασία δεν είναι ιδιαίτερα περίπλοκη, και μπορεί να πραγματοποιηθεί στη διάρκεια μιας διδακτικής ώρας. 2)Το θεωρητικό υπόβαθρο της εργαστηριακής αυτής άσκησης καλύπτεται πλήρως από την αντίστοιχη ύλη του σχολικού βιβλίου.3)Η επεξεργασία των δεδομένων απαιτεί μια μέτρια εξοικείωση με το λογιστικό πρόγραμμα EXCEL. 4)Το αποτέλεσμα που προκύπτει όπως παρατηρούμε, είναι πολύ κοντά στη θεωρητική τιμή και το σφάλμα μόλις 5%. 5)Δεν πρέπει να χρησιμοποιήσουμε μεταλλική σφαίρα αφού σε αυτή την περίπτωση λόγω μικρού συντελεστή τριβής δεν έχουμε καθαρή κύλιση με αποτέλεσμα να μην προκύπτουν αξιόπιστα πειραματικά αποτελέσματα.6) Θα πρέπει να φροντίσουμε ώστε οι φωτοπύλες να σημαδεύουν στο κέντρο της σφαίρας που διέρχεται. 7) Για την εύκολη στήριξη των φωτοπυλών χρησιμοποιήσαμε πιαστράκια όπως της φωτογραφίας και για το σταμάτημα της μπίλιας πλαστελίνη.8) Για ακόμη μεγαλύτερη ακρίβεια μπορούμε να κολλήσουμε κατά μήκος της τροχιάς του κεκλιμένου επιπέδου χαρτοταινία.

επιστροφή

15 - Εύρεση της χωρητικότητας ενός cd-rom η ενός dvd με τη χρήση του, ως φράγμα περίθλασης

Θεωρία

Είναι γνωστό ότι οι πληροφορίες πάνω σε ένα CD-ROM γράφονται με μηχανικό τρόπο αφού μπορούμε να το φανταστούμε σαν ένα σουρωτήρι. Οι πληροφορίες γράφονται σε ομόκεντρους σχεδόν ( σπειροειδείς ) κύκλους ( tracks ) Όπου υπάρχει μια τρύπα το laser δεν ανακλάται. Το μήκος της τρύπας δίνει το μηδέν ή το ένα. Έτσι αν μπορέσουμε να μετρήσουμε το διάστημα ανάμεσα σε δύο γειτονικές τρύπες, είναι δυνατό να εκτιμήσουμε τη χωρητικότητα σε πληροφορίες ενός CD-ROM αφού η απόσταση ανάμεσα σε δύο διαδοχικά tracks είναι περίπου ίδια με την απόσταση ανάμεσα σε δύο διαδοχικές οπές.

Τη δομή αυτή μπορούμε να τη δούμε με τη χρήση ενός μικροσκοπίου στη μεγέθυνση x 400 αφού ξύσουμε ελαφρά ( μέχρι να βγεί το πρώτο στρώμα ) την επιφάνεια του CD.

Έτσι αν υποθέσουμε ότι η απόσταση ανάμεσα σε δύο διαδοχικές οπές είναι «α» τότε το στοιχειώδες εμβαδόν μέσα στο οποίο μπορούμε να αποθηκεύσουμε ένα μηδέν ή ένα ( δηλαδή 1 bit ) θα είναι προφανώς «α2». Για να βρούμε πόσα bit μπορούμε να αποθηκεύσουμε στο CD αρκεί να βρούμε το ωφέλιμο εμβαδόν

του

και να το διαιρέσουμε με το

Ο προσδιορισμός του α θα γίνει με τη βοήθεια του φαινομένου της συμβολής. Φωτίζουμε το cd κάθετα με ένα laser-point. Ανακλώμενο το φως θα παρουσιάσει σε ένα πέτασμα το γνωστό σχήμα της συμβολής, δηλαδή μια κύρια κουκίδα και τις διπλανές όπως φαίνεται στο σχήμα.

Όπως φαίνεται από το σχήμα για να έχουμε ενισχυτική συμβολή στο σημείο Ν θα πρέπει να ισχύει

Πολλαπλασιάζοντας και διαιρώντας με τη συζυγή παράσταση και λαμβάνοντας υπόψη ότι α<<Χ

Καταλήγουμε στη σχέση:

Πειραματικά δεδομένα:

Το μήκος κύματος του Laser είναι λ = 630nm όπως μπορούμε να το μετρήσουμε είτε με κανονικό φασματοσκόπιο είτε με μέθοδο που έχουμε αναπτύξει.

Μετρήθηκαν:

Δ1=12cm
Δ2=4,4cm
D=27cm
X=14cm

Οπότε α= 1,368 10-6 m

Αριθμός bits=

Λάβαμε υπόψη ότι 1B=8bits και ότι 1ΜΒ=106 Β

Η ακρίβεια της εκτίμησης που εξάγαμε είναι πέρα από τα αναμενόμενα.

επιστροφή

16 - Μελέτη της ελεύθερης πτώσης με τη βοήθεια κινητού τηλεφώνου και η/υ

Εισαγωγή:

Η μελέτη της ελεύθερης πτώσης είναι μία από τις δυσκολότερες αφού ο χρόνος που διαρκεί μια πτώση από 2 μέτρα είναι συνολικά 0,6 δευτερόλεπτα. Άρα φαίνεται σχεδόν αδύνατο μέσα σε αυτό το χρονικό διάστημα να μπορέσουμε να πάρουμε 3,4 μετρήσεις ώστε να είναι δυνατή η εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με το νόμο της ελεύθερης πτώσης. Παρόλα αυτά η δυνατότητα λήψης βίντεο των τελευταίας γενιάς κινητών τηλεφώνων είναι τέτοια ώστε να τραβάει 15 καρέ (φωτογραφίες ) το δευτερόλεπτο. Έτσι μπορούμε στο παραπάνω χρονικό διάστημα των 0,6s που διαρκεί η ελεύθερη πτώση να πάρουμε 9 μετρήσεις. Αριθμός υπεραρκετός ώστε να μελετήσουμε τον νόμο της ελεύθερης πτώσης.

Μέσα που απαιτούνται:

ένα κινητό νέας γενιάς με δυνατότητα λήψης βίντεο με ρυθμό 15 καρέ/s
ένας ηλεκτρονικός υπολογιστής
το πρόγραμμα Quick Time Player
προαιρετικά το πρόγραμμα Excel
ένα ελαστικό μπαλάκι διαμέτρου 3-4cm μέτρο και μονωτική μαύρη ταινία

Τρόπος εργασίας:

Σε έναν τοίχο κολλάμε οριζόντια ένα κομμάτι μονωτικής ταινίας κάθε 10 cm. Αφήνουμε από το ανώτερο σημείο της ταινίας το μπαλάκι και βιντεοσκοπούμε με το τηλέφωνο την πτώση του. Με το ειδικό καλώδιο USB που διαθέτει το κινητό περνάμε το αρχείο στον υπολογιστή. Τρέχουμε το αρχείο καρέ-καρέ με τη βοήθεια του προγράμματος Quick Time Player. Για να τρέξουμε το αρχείο καρέ-καρέ πατάμε κάθε φορά το δεξί βελάκι. Αν πατήσουμε 15 φορές το βελάκι θα πρέπει ο χρόνος κάτω δεξιά να δείξει 1s.

τρέξε το βίντεο

Με τον τρόπο αυτό μπορούμε να συμπληρώσουμε τον πίνακα

καρέ	Χρόνος ( s )	Θέση ( cm )
1	1/15
2	2/15
3	3/15
4	4/15
5	5/15

Τα σημεία που πρέπει να προσέξουμε:

Θα πρέπει η απόσταση από την οποία κάνουμε τη λήψη να είναι όσο το δυνατό πιο κοντά στη κίνηση της μπάλας ώστε αυτή να διακρίνεται όσο το δυνατό ευκρινέστερα σε σχέση με τα σημάδια πίσω της.
Επειδή όσο αυξάνει η ταχύτητα της μπάλας η εικόνα της γίνεται και πιο φλου θα πρέπει να περιοριστούμε σε 5-6 καρέ και να παίρνουμε τη θέση της μπάλας στο μέσο της φλου εικόνας.

Ενδεικτικές μετρήσεις

καρέ	Χρόνος ( s )	Θέση ( cm )
1	1/15	4
2	2/15	13
3	3/15	24
4	4/15	43
5	5/15	65

από την παραπάνω γραφική παράσταση μπορούμε να προσδιορίσουμε την επιτάχυνση της βαρύτητας g από τον τύπο

όπου α η κλίση της ευθείας, έτσι g=2x2,64x225cm/s2=1188cm/s2

επιστροφή

17 - Μέτρηση της ταχύτητας του ήχου στον αέρα

Με τη βοήθεια ενός μουσικού οργάνου.**

Μερικές πληροφορίες για τη θεωρία των μουσικών οργάνων. Αν μια νότα πχ η La έχει κάποια συχνότητα f, η επόμενη La έχει συχνότητα 2f, η επόμενη 3f κτλ. Η απόσταση ανάμεσα σε δύο ίδιες νότες λέγεται οκτάβα.

Κάθε οκτάβα τη χωρίζουμε σε 12 διαστήματα Οι νότες αυτές είναι:

do, do#, re, re#, mi, fa, fa#, sol, sol#, la, la#, si, do, κτλ

ο λόγος δύο διαδοχικών συχνοτήτων είναι πάντα σταθερός. Έτσι θα έχουμε:

πολλαπλασιάζοντας κατά μέλη έχουμε:

επειδή όμως όπως προαναφέραμε fdo2=2fdo1 θα έχουμε

άρα αρχίζοντας από τη συχνότητα μιας νότας, για να βρούμε τη συχνότητα της αμέσως υψηλότερης νότας αρκεί να πολλαπλασιάσουμε με

Έτσι επειδή για παράδειγμα στην κιθάρα η δεύτερη χορδή από πάνω αντιστοιχεί στη νότα la με συχνότητα 440Hz, οι υπόλοιπες προς τα κάτω νότες θα έχουν συχνότητες

la = 440Hz la# = 466Hz si = 494Hz do = 523Hz do# = 554Hz re = 587Hz

re# = 622Hz mi = 659Hz fa = 698Hz fa# = 739Hz sol = 784Hz sol# = 830Hz

la = 880Hz

Στη συνέχεια παίρνουμε έναν δοκιμαστικό σωλήνα και τον φυσάμε. Παράγεται κάποιος ήχος. Προσπαθούμε με μια κιθάρα να βρούμε τη νότα που είναι πιο κοντά στο ύψος του ήχου που παράγεται. Έτσι βρίσκουμε με μια καλή προσέγγιση, τη συχνότητα του ήχου που παράγεται. Στη συνέχεια μετράμε το μήκος του σωλήνα. Το μήκος αυτό αντιστοιχεί σε μήκος λ/4 του στάσιμου κύματος που δημιουργείται, αφού είναι η θεμελιώδης συχνότητα που παράγεται. Αν φυσήξουμε δυνατότερα τότε θα παραχθεί η δεύτερη αρμονική που το μήκος κύματός της αντιστοιχεί στα 3λ/4. Αυτό συμβαίνει γιατί ο σωλήνας μας είναι κλειστός στο ένα άκρο με αποτέλεσμα στο κλειστό άκρο να δημιουργείται δεσμός ενώ στο ανοικτό κοιλία.Η ταχύτητα του ήχου προσδιορίζεται από την θεμελιώδη εξίσωση u=λ× f

Στη συνέχεια μπορούμε προσθέτοντας νερό στον δοκιμαστικό να μεταβάλλουμε το μήκος του σωλήνα και να επαναλάβουμε το πείραμα προσδιορίζοντας τη νέα νότα του ήχου και προσδιορίζοντας ξανά την ταχύτητα του ήχου. Στο τέλος μπορούμε να βρούμε το μέσο όρο των ταχυτήτων που προσδιορίσαμε.Πειραματικά δεδομένα.

Μήκος σωλήνα (**cm)**	Νότα	Συχνότητα (**Hz)**	Ταχύτητα ήχου (**m/s)**
15,5	do	523	324
10,5	fa	698	293
Μέσος όρος	309

2. Με τη βοήθεια ενός κινητού τηλεφώνου .

Εδώ θα χρησιμοποιήσουμε το τηλέφωνο ως μια γεννήτρια ακουστικών συχνοτήτων. Αυτό μπορούμε να το πετύχουμε ηχογραφώντας έναν ήχο γνωστής συχνότητας είτε από ένα πρόγραμμα επεξεργασίας ήχου όπως το gold-wave είτε ηχογραφώντας μια γνωστή νότα λα δεύτερη χορδή στην κιθάρα που είναι συχνότητας 440Ηz όπως προαναφέραμε ή ένα διαπασών κτλ. Έτσι μπορούμε να κάνουμε μετωπικό πείραμα χρησιμοποιώντας 4-5 κινητά τηλέφωνα.

Στη συνέχεια παίρνουμε έναν σωλήνα πλαστικό διαμέτρου 1-2cm και μήκους 20cm περίπου. Πχ έναν πλαστικό σωλήνα που χρησιμοποιούν οι υδραυλικοί. Παίρνουμε κι μια φιάλη νερό 1,5L και με ένα ψαλίδι κόβουμε το λαιμό του μπουκαλιού ώστε να μπορεί άνετα να μπαίνει και να βγαίνει ο σωλήνας. Γεμίζουμε τη φιάλη με νερό και βυθίζουμε μέσα το σωλήνα. Στη συνέχεια αναπαράγουμε τον ήχο των 440 Hz από το κινητό μας, το οποίο κρατάμε στο επάνω μέρος του σωλήνα, ενώ ταυτόχρονα βγάζουμε σιγά-σιγά τον σωλήνα προς τα έξω. Σε κάποια στιγμή θα παρατηρήσουμε ότι ο ήχος ακούγεται πολύ έντονα. Αυτό συμβαίνει όταν δημιουργηθεί το πρώτο στάσιμο κύμα με δεσμό στην επιφάνεια του νερού και κοιλία στο ανοικτό μέρος του σωλήνα. Μετράμε το μήκος του σωλήνα που παρατηρήσαμε το συντονισμό. Το μετρήσαμε και το βρήκαμε 18cm.

Επειδή L=λ/4=18cm άρα λ=72cm οπότε u=λ× fà u = 440× 0,72 m/s = 317 m/s

επιστροφή

18 - Οδηγίες για την εργαστηριακή άσκηση επαλήθευσης των νομών των ιδανικών αερίων

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ:

Η πίεση στο όργανο μετριέται σε mbar. Θα πρέπει να γνωρίζουμε ότι 1atm=1013,25mbar. Έτσι για να βρούμε την πίεση, κάθε φορά προσθέτουμε στην ένδειξη του μανομέτρου τον αριθμό 1013 και οι μονάδες μέτρησης είναι σε mbar.
Ο όγκος του δοχείου είναι 140ml . Έτσι για να βρούμε κάθε φορά τον όγκο, προσθέτουμε στην ένδειξη της σύριγγας τον αριθμό 140 και οι μονάδες είναι σε ml.

ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΝΟΜΟΥ ΤΟΥ BOYLE

Βήμα 1ο

Ανοίγουμε και τις δύο στρόφιγγες. Θέτουμε τη σύριγγα στα 60ml. Στη συνέχεια κλείνουμε τη στρόφιγγα που δεν επικοινωνεί με την σύριγγα.

Βήμα 2ο

Πιέζουμε τη σύριγγα και παίρνουμε τις παρακάτω ενδεικτικές μετρήσεις. Προτείνουμε να πάμε από τα 60ml της σύριγγας κατευθείαν στα 40ml ώστε να έχουμε μια σαφή ένδειξη στο μανόμετρο. Συμπληρώνουμε τον παρακάτω πίνακα

Ενδείξεις σύριγγας (**ml)**	Ενδείξεις μανομέτρου**(mbar)**	Όγκος αερίουΣε ml	Πίεση Αερίου**Σε mbar**	*Αντίστροφο του όγκου104**
60	0	200	1013	50,0
40	25	180	1038	55,6
30	100	170	1113	58,8
20	170	160	1183	62,5
10	260	150	1273	66,7
0	370	140	1383	71,4

Η γραφική παράσταση έγινε με τη βοήθεια του EXCEL. Παρατηρούμε ότι τα σημεία μας είναι πάνω σε ευθεία ( προτείνουμε για καλύτερη προσέγγιση να μην λάβετε υπόψη την πρώτη τιμή ) πράγμα που φανερώνει ότι τα δύο μεγέθη P και 1/V είναι ανάλογα.

Τι παριστάνει η κλίση της ευθείας;.

ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗ ΤΟΥ ΝΟΜΟΥ ΤΟΥ CHARLES ( Ισόχωρη μεταβολή )

Βήμα 1ο

Κλείνουμε και τις δύο βάνες ώστε να δουλέψουμε μόνο με το αέριο του θερμιδομέτρου.

Βήμα 2ο

Τοποθετούμε τις μπανάνες του τροφοδοτικού στο θερμιδόμετρο οπότε διαρρέεται η αντίσταση από ρεύμα και το αέριο του δοχείου ζεσταίνεται. Τοποθετούμε το ηλεκτρονικό θερμόμετρο στην υποδοχή του θερμιδομέτρου και αρχίζουμε να παίρνουμε μετρήσεις μετά από λίγο που θα αυξάνεται η πίεση αργά – αργά. Για τη μέτρηση της θερμοκρασίας προσθέτουμε πάντα το 273. Συμπληρώνουμε τον πίνακα

Ενδείξεις Θερμομέτρου σε βαθμούς Κελσίου	Ενδείξεις μανομέτρου**(mbar)**	Θερμοκρασία σε βαθμούς Κέλβιν	Πίεση Αερίου**Σε mbar**
35,5	230	308,5	1243
37,5	240	310,5	1253
39,5	250	312,5	1263
42,8	260	315,8	1273
45,1	265	318,1	1278
46,1	270	319,1	1283

ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗ ΤΟΥ ΝΟΜΟΥ ΤΟΥ GAY-LUSSAC (Ισοβαρής μεταβολή )

Προτείνουμε η επαλήθευση του νόμου να γίνει μόνο ποιοτικά. Ζεσταίνοντας το αέριο παρατηρούμε να αυξάνεται ο όγκος της σύριγγας. Μετρήσεις ακριβείας δεν μπορούμε να πάρουμε αφού η σύριγγα είναι πλαστική και έτσι η τριβή είναι μεγάλη. Επειδή η στατική τριβή δεν έχει σταθερή τιμή η πίεση μεταβάλλεται αρκετά κοντά στο μηδέν του μανομέτρου, το οποίο όμως σε εκείνη την περιοχή δεν έχει καλή ευαισθησία.

Μπορούμε να πάρουμε πολύ καλύτερες μετρήσεις αν αντικαταστήσουμε τη σύριγγα με γυάλινη που θα βρούμε σε παλιά φαρμακεία.

ΚΑΙ ΜΙΑ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΑΥΤΟΥΣ ΠΟΥ ΤΑ ΨΑΧΝΟΥΝ…

Γιατί στη μελέτη ισόχωρης μεταβολής η μεταβολή της πίεσης με τη θερμοκρασία είναι αρχικά πολύ απότομη και στη συνέχεια είναι πολύ πιο αργή τόσο στο ζέσταμα όσο και στο κρύωμα του αερίου;

Αυτό συμβαίνει γιατί η μεταβολή που περιγράφει το φαινόμενο είναι εκθετική.

Απόδειξη.

Ο ρυθμός με τον οποίο προσφέρουμε θερμότητα μέσω της ωμικής βατικής αντίστασης είναι σταθερός. Έστω Ρ*. Ο ρυθμός όμως με τον οποίο χάνεται θερμότητα προς το περιβάλλον εξαρτάται από τη διαφορά θερμοκρασίας του αερίου με το περιβάλλον. Από την άλλη ο ρυθμός με τον οποίο προσλαμβάνει θερμότητα το αέριο είναι ανάλογο της διαφοράς θερμοκρασίας. Έτσι έχουμε :

(1)

το Α είναι μια σταθερά που εξαρτάται από το εμβαδόν του δοχείου καθώς και από τη θερμική του αγωγιμότητα.

Καλώ θ1=θ-θπερ οπότε η σχέση (1) μετατρέπεται στη σχέση:

(2)

καλώ Αθ1-P*=θ2 και έχω:

(3)

η λύση της παραπάνω διαφορικής είναι

Άρα

Όταν ζεσταίνουμε το αέριο για t=0 έχουμε θ=θπερ οπότε από την παραπάνω σχέση θα έχουμε:

και η σχέση γίνεται :

επιστροφή

19 - Χαρακτηριστική καμπύλη ηλεκτρικής πηγής - Υπολογισμός της εσωτερικής αντίστασης και της ηλεκτρεγερτικής δύναμης ηλεκτρικής πηγής

Παρατηρήσεις για τον καθηγητή:

Η εσωτερική αντίσταση μιας πηγής των 4,5V είναι περίπου 1,5-2 Ω. Από τον τύπο της πολικής τάσης προκύπτει εύκολα ότι αν τοποθετήσουμε μια εξωτερική αντίσταση ίση ακριβώς με την εσωτερική αντίσταση της πηγής τότε η πολική τάση γίνεται ίση με το μισό της ΗΕΔ της πηγής.

Άρα για να φθάσουμε μέχρι το μισό της καμπύλης της χαρακτηριστικής της αντίστασης θα πρέπει να τοποθετήσουμε στο κύκλωμα αντιστάσεις που η χαμηλότερη τιμή τους να φθάνει μέχρι τα 1-2 Ω.

Με αυτό τον τρόπο πετυχαίνουμε να πάρουμε σημεία από την τιμή Ε/2 και πάνω όπως φαίνεται στο παραπλεύρως σχήμα..

Αυτό όμως παρουσιάζει τα εξής μειονεκτήματα.

Επειδή η αντίσταση των 2Ω που χρησιμοποιούμε είναι πολύ μικρή, η μπαταρία μας αδειάζει πολύ γρήγορα, με αποτέλεσμα να χρειαζόμαστε για κάθε πείραμα και νέα μπαταρία.
Επειδή η μπαταρία αδειάζει κατά τη διάρκεια της λειτουργίας της, οι ενδείξεις των οργάνων τόσο της τάσης όσο και της έντασης δεν παραμένουν σταθερές.

Για να αντιμετωπίσουμε αυτά τα προβλήματα προτείνουμε το εξής. Να χρησιμοποιηθούν μεγάλες αντιστάσεις. Αν χρησιμοποιήσουμε 4 αντιστάτες των 100 Ω και τους βάζουμε κάθε φορά και έναν επιπλέον παράλληλα, θα έχουμε τις τιμές 100, 50, 33, και 25 Ω. Έτσι η μπαταρία μας δεν θα αδειάζει γρήγορα και οι ενδείξεις των οργάνων θα παραμένουν σταθερές. Βέβαια τα σημεία της χαρακτηριστικής καμπύλης θα συγκεντρωθούν στην κορυφή της καμπύλης. Γι΄ αυτό προτείνουμε τον άξονα της τάσης V να μην τον βαθμολογήσουμε ξεκινώντας από τη τιμή μηδέν, αλλά από τη χαμηλότερη που μετρήσαμε. Από τη κλίση της ευθείας βρίσκουμε την εσωτερική αντίσταση της πηγής και από τη σχέση Ε/r προσδιορίζουμε το ρεύμα βραχυκύκλωσης, το οποίο σημειωτέων δεν θα φαίνεται στο διάγραμμα.

Μερικές χαρακτηριστικές μετρήσεις:

Πολική τάση σε (V)	Ρεύμα σε (mA)
4,43	0,0
4,37	42,5
4,33	80,2
4,30	112,0

Η κλίση της ευθείας ισούται με την εσωτερική αντίσταση της πηγής άρα είναι 0,0012V/mA=1,2Ω. Το ρεύμα βραχυκύκλωσης ισούται με Iβρ=E/r=4,43/1,2A=3,7A

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΤΗΣ ΟΜΑΔΑΣ :

Πλαίσιο κειμένου: 1……………………………………………………… 2………………………………………………………. 3……………………………………………… 4……………………………………………………….

ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΘΑ ΧΡΕΙΑΣΤΟΥΜΕ:

· 2 πολύμετρα εργαστηρίου.

· Μια μπαταρία πλακέ 4,5V

· Καλώδια σύνδεσης με μπανάνες και κροκοδειλάκια.

· 3-4 Αντιστάτες των 100 Ω

Α. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

Σχεδιάζουμε το σκίτσο ενός κυκλώματος που περιλαμβάνει σε σειρά πηγή, αντιστάτη, δια-κόπτη, αμπερόμετρο και παράλληλα στην πηγή ένα βολτόμετρο, για να μετρά την πολική τάση, στον ειδικό χώρο του πίνακα Α.
Υλοποιούμε το κύκλωμα με τα υλικά και τα όργανα που μεταφέραμε στον πάγκο μας.
Ως πηγή χρησιμοποιούμε την μπαταρία των 4,5V.
Ως βολτόμετρο και αμπερόμετρο χρησιμοποιούμε τα πολύμετρα του εργαστηρίου ρυθμισμένα κατάλληλα.
Τοποθετούμε στην αρχή την πρώτη αντίσταση των 100Ω και κάθε φορά τοποθετούμε μία επιπλέον αντίσταση παράλληλα με αυτή.

ΠΙΝΑΚΑΣ Α	Σχηματική αναπαράσταση του κυκλώματος
α/α	Ένδειξη Βολτομέτρου(V) Volt	Ένδειξη Αμπερομέτρου(I) Ampere
1.
2.
3.
4.
5.

ΕΡΓΑΣΙΑ ΓΙΑ ΤΟ ΣΠΙΤΙ:

1. Με βάση τις τιμές της 2ης και 3ης στήλης του πίνακα Α., σχεδιάζουμε τη γραφική παράσταση της τάσης στα άκρα της μπαταρίας σε συνάρτηση με την ένταση του ρεύματος που την διαρρέει. Φέρουμε μία ευθεία γραμμή που να περνά ανάμεσα από τα πειραματικά σημεία.

2. Από τον νόμο του ΟΗΜ για κλειστό κύκλωμα V=Ε-i⋅r, φαίνεται ότι η κλίση της (πειραματικής) ευθείας I = f(V) ισούται με την εσωτερική αντίσταση της πηγής. Επομένως η εσωτερική αντίσταση της πηγής ισούται:

…………………………………………………………………………………………………………………………

4. Ποιο μέγεθος παριστάνει το σημείο τομής της ευθείας με τον άξονα των τάσεων;

…………………………………………………………………………………………………………………………

5. Ποια είναι η τιμή του μεγέθους αυτού;

……………………….…………………………………………………………………………………………………

6. Συμφωνεί με την τάση της πηγής εν κενώ που μετρήσαμε;

….………………………………………………………………………………………………………………………

7. Διατυπώστε τα συμπεράσματά σας:

…………………………….…………………………………………………………………………………………

8. Ποιο μέγεθος παριστάνει το σημείο τομής της ευθείας με τον άξονα των εντάσεων;

………………………………………………………………………………………………………………………

9. Ποια είναι η τιμή του μεγέθους αυτού;

επιστροφή

20 - Μέτρηση του μαγνητικού πεδίου της γης

ΥΛΙΚA ΠΟΥ ΘΑ ΧΡΕΙΑΣΤΟYΝ:

Ένα πολύμετρο
Μια πυξίδα
Μια μπαταρία των 1,5V
Καλώδιο περίπου 2m που να καταλήγει σε δύο κροκοδειλάκια.
Δύο στεφάνια για κέντημα
Ένα κομμάτι ξύλινης σανίδας 3cm x 12cm
Kόλλα ατλακόλ
Ξύλινη βάση.

ΚΑΤΑΣΚΕYH:

Η κατασκευή μας έγινε με δύο στεφάνια κυκλικά από αυτά που χρησιμοποιούν οι γυναίκες για να το κέντημα. Μπορούμε να προμηθευτούμε αυτά τα στεφάνια από ένα μαγαζί ψιλικών. Κολλάμε τα στεφάνια με ατλακόλ και αυτομάτως δημιουργείται και το κατάλληλο αυλάκι ώστε να τυλιχτούν οι σπείρες του καλωδίου. Στη μέση του στεφανιού που δημιουργήσαμε κολλάμε μια μικρή σανίδα ώστε να μπορεί να στερεώνεται η πυξίδα, όπως φαίνεται και στο σχήμα. Τη κατασκευή τη στηρίζουμε σε μια ξύλινη βάση.

ΜΕΤΡHΣΕΙΣ:

Ο τρόπος με τον οποίο θα μετρήσουμε το μαγνητικό πεδίο της γης είναι να το συγκρίνουμε με ένα γνωστής έντασης μαγνητικό πεδίο. Ένα γνωστής έντασης μαγνητικό πεδίο είναι αυτό που δημιουργείται στο κέντρο κυκλικού αγωγού γνωστής ακτίνας που διαρρέεται από γνωστό ρεύμα. Ο τύπος που δίνει την ένταση του μαγνητικού πεδίου στο κέντρο του κυκλικού αγωγού είναι

Για να κάνουμε την απαραίτητη σύγκριση τοποθετούμε τη πυξίδα στο κέντρο του αγωγού και βρίσκουμε τη διεύθυνση βορά - νότου. Στρέφουμε τον κυκλικό αγωγό έτσι ώστε το επίπεδό του να βρίσκεται πάνω στη διεύθυνση βορά - νότου. Στη συνέχεια τροφοδοτούμε τον αγωγό με ρεύμα εφαρμόζοντας τάση 1.5V. Η βελόνα της πυξίδας στρέφεται αφού το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται στο κέντρο του αγωγού, ως γνωστό έχει διεύθυνση κάθετη στο επίπεδο του αγωγού. Η βελόνα ισορροπεί στη διεύθυνση της συνισταμένης των δύο εντάσεων. Όπως φαίνεται και από το παρακάτω σχήμα των διανυσμάτων θα ισχύει η σχέση:

Βγης=Βκ.αγωγού/εφφ

άρα:

επειδή η μέτρηση της γωνίας γίνεται με μικρή ακρίβεια, γι’ αυτό διπλασιάζουμε κάθε τόσο το ρεύμα αυξάνοντας τον αριθμό των σπειρών και μετράμε την αντίστοιχη γωνία. Στη συνέχεια βρίσκουμε την εφαπτομένη της γωνίας και κάνουμε τη γραφική παράσταση του ρεύματος σε συνάρτηση με την εφ της γωνίας. Η γραφική αυτή παράσταση είναι ευθεία που περνάει από την αρχή των αξόνων. Η κλίση αυτής της ευθείας, όπως μπορούμε εύκολα να συμπεράνουμε από τη παραπάνω σχέση ισούται με:

γνωρίζοντας πλέον τη κλίση της παραπάνω ευθείας μπορούμε να υπολογίσουμε την οριζόντια συνιστώσα του γήινου μαγνητικού πεδίου. Στο πείραμά μας πήραμε τις παρακάτω μετρήσεις.

Α/α	Αριθμός σπειρών	Γωνία εκτροπής φ σε μοίρες	εφφ x 10-2
1	1	10	17,6
2	2	20	36,4
3	3	30	57,7
4	4	38	78,1
5	5	45	100,0
6	6	50	119,2

Στις μετρήσεις μας μετρήσαμε το ρεύμα 360mA. Η ακτίνα του κυκλικού αγωγού μετρήθηκε και βρέθηκε 6**cm**.

Από τη κλίση της πειραματικής ευθείας και από τα παραπάνω πειραματικά δεδομένα υπολογίσθηκε η ένταση του μαγνητικού πεδίου της γης ίση με:

Βγης = 2,14x10-5Τ

Στην Ελλάδα τα βιβλία γράφουν ότι η οριζόντια μαγνητική συνιστώσα είναι ίση με 2,5 x10-5Τ.

Άρα το πειραματικό σφάλμα μέτρησης είναι περίπου 13% ένα πολύ καλό πειραματικό αποτέλεσμα. Μήπως μπορείτε να εντοπίσετε τις πηγές αυτού του πειραματικού σφάλματος;

επιστροφή

21 - Μέτρηση θερμικού συντελεστή αντίστασης

ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ

Λάμπα με χαρακτηριστικά 220V, 25W
Θερμόμετρο -100C -- 1100C x 1 ΘΕ.031.0
πολύμετρο x 1 ΗΛ.760.0
ποτήρι ζέσεως 100 Ml x 1 ΧΗ.300.4
Βάση παραλληλόγραμμη x 1 ΓΕ.010.0
Ράβδος μεταλλική x 2 ΓΕ.030.1 και ΓΕ.030.4
Σύνδεσμος απλός x 2 ΓΕ.020.0
Καμινέτο x 1 ΘΕ.005.0
Τρίποδας θέρμανσης x 1 ΘΕ.015.0
Πλέγμα πυρίμαχο x 1 ΘΕ.020.0
Ντουί

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ:

Βάζουμε τη λάμπα σε ένα ντουί. Σπάμε τη λάμπα με προσοχή ώστε να μην σπάσει και το νήμα βολθραμίου. Τοποθετούμε τη λάμπα μέσα στο δοχείο με το νερό. Στα άκρα του ντουί συνδέουμε το πολύμετρο στην κλίμακα των Ωμ. Κρεμάμε ένα θερμόμετρο –100C --- 1100C στο δοχείο. Ανάβουμε το γκαζάκι και μετράμε τη θερμοκρασία σε συνάρτηση με την αντίσταση της λάμπας. Μετρήσεις που πήραμε:

Θερμοκρασία σε βαθμούςC	Αντίσταση σε Ωμ
22	162
45	176
60	186
80	198
90	206
100	213

Η αντίστοιχη γραφική παράσταση με τη βοήθεια του Excel είναι η παραπλεύρως. Από τη γραφική παράσταση προκύπτουν ότι:

R0=147Ω ενώ α = 0,6514/147,06 = 4,4×10-3grad-1

Από τα χαρακτηριστικά του λαμπτήρα έχουμε ότι στην τάση λειτουργίας του έχει αντίσταση

άρα η θερμοκρασία στην τάση λειτουργίας της θα είναι:

=27460 C πολύ κοντά στην τιμή που αναγράφεται στο σχολικό βιβλίο της Γενικής Παιδείας της Γ’ Λυκείου 25000 C περίπου.

*Σημ:* Γνωρίζοντας τη σταθερά α και την Ro να φτιάξουμε ένα θερμόμετρο υψηλών θερμοκρασιών μετρώντας κάθε φορά τα V, I οπότε από τη σχέση να προσδιορίζουμε κάθε φορά τη θερμοκρασία. Έτσι μπορούμε να επαληθεύσουμε το νόμο Stefan-Boltzman

επιστροφή

22 - Και ένα πείραμα προσομοίωσης ( απαιτείται το Interactive Physics

link

23 - Εργαστηριακές δραστηριότητες σε σχέση με το CO2

η ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ

Στόχος αυτής της δραστηριότητας είναι να αποδείξουμε ότι ο αέρας της εκπνοής μας δεν έχει την ίδια σύσταση με τον ατμοσφαιρικό αέρα.

Τι θα χρειαστούμε:

Δύο ποτήρια ζέσεως 50ml ή δύο διαφανή πλαστικά ποτήρια
Ο δείκτης μπλε της βρωμοθυμόλης
απιονισμένο νερό ( αυτό για τα σίδερα) ή νερό από αιρ-κοντίσιον ( αυτό που στάζει από την εξωτερική μονάδα)
Δύο καλαμάκια
Σελοτέιπ
Εναλλακτικά μια τρόμπα ποδηλάτου.

Ποια διαδικασία θα ακολουθήσουμε:

Περνάμε από τον πάτο του ενός ποτηριού τα δύο καλαμάκια, το ένα πολύ μέσα και το άλλο σχεδόν έξω έτσι όπως φαίνεται στο σχήμα. Κολλάμε με σελοτέιπ τα καλαμάκια ώστε να τα στεγανοποιήσουμε. Στο άλλο ποτήρι ρίχνουμε λίγο απιονισμένο νερό ( ph=7) η ακόμη καλύτερα νερό από αιρ-κοντίσιον (Ph=8) και μερικές σταγόνες από το δείκτη. Οπότε παρατηρούμε ότι στην πρώτη περίπτωση το διάλυμα θα είναι πράσινο ενώ στη δεύτερη μπλε. Δεν χρησιμοποιούμε νερό της βρύσης ή εμφιαλωμένο γιατί διαπιστώσαμε ότι σε αυτή την περίπτωση η αλλαγή χρώματος μέσω της εκπνοής μας είναι πολύ πιο δύσκολη. (γιατί;).

Κολλάμε με σελοτέιπ τα δύο ποτήρια ώστε να στεγανοποιηθούν.

Αρχικά εισπνέουμε από το καλαμάικι εισπνοής. Όταν εισπνέουμε από το καλαμάκι εισπνοής ο αέρας που αναπνέουμε περνάει μέσα από το υγρό. Παρόλα αυτά το χρώμα του υγρού δεν αλλάζει. Όταν όμως εκπνέουμε από το καλαμάκι εκπνοής τότε παρατηρούμε ότι μετά από λίγο το χρώμα του υγρού θα αλλάξει. Αυτό αποδεικνύει ότι η σύσταση του εισπνεόμενου αέρα είναι διαφορετική από αυτή του εκπνεόμενου.

Αν δεν θέλουμε να φτιάξουμε την παραπάνω διάταξη μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μια τρόμπα ώστε να διαπιστωθεί ότι ο ατμοσφαιρικός αέρας δεν μπορεί να αλλάξει το χρώμα του διαλύματος.

Τελικά το αέριο που αλλάζει το χρώμα του δείκτη είναι το CO2 το οποίο βρίσκεται σε αφθονία στην εκπνοή μας.

2η ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ

Σε αυτή τη δραστηριότητα θα αποδείξουμε ότι το CO2 είναι βαρύτερο του αέρα και ότι δεν συντελεί στην καύση.

Τι θα χρειαστούμε:

Μια κωνική φιάλη 250ml με περιστόμιο ( ΧΗ.320.6) ή απλή κωνική φιάλη με φελλό και γυάλινο σωλήνα όπως στο σχήμα
Κατάλληλος φελλός για την παραπάνω φιάλη.
λάστιχο ( Μπορούμε να το προμηθευτούμε και από φαρμακεία. Το χρησιμοποιούν οι μικροβιολόγοι για την σύσφιξη του μπράτσου όταν παίρνουν αίμα. )
Δύο τρία ποτήρια ζέσεως 250ml (XH.300.6)
Μαγειρικό ξύδι
Μαγειρική σόδα.
Δύο τρία κεράκια

Ποια διαδικασία θα ακολουθήσουμε:

Αν έχουμε 3 ποτήρια ζέσεως το ένα το αφήνουμε κενό και στα άλλα δύο τοποθετούμε στον πάτο τους από ένα αναμμένο κεράκι.

Ρίχνουμε στην κωνική φιάλη ένα φακελάκι μαγειρικής σόδας και στην συνέχεια προσθέτουμε μπόλικο ξύδι ( κατά προτίμηση λευκό ). Μετά από αυτό κλείνουμε τη φιάλη με τον φελλό και τοποθετούμε το λάστιχο στον πυθμένα του κενού ποτηριού όπως φαίνεται στο σχήμα. Περιμένουμε λίγο (μισό λεπτό νομίζω είναι αρκετό) ώστε να απομακρυνθεί ο αέρας που βρισκόταν στην κωνική φιάλη ώστε το αέριο που φθάνει στο ποτήρι να είναι καθαρό διοξείδιο του άνθρακα. Περιμένουμε και ένα λεπτό ακόμη ώστε να γεμίσει το ποτήρι με διοξείδιο.

Μετά από αυτό σηκώνουμε προσεκτικά το ποτήρι και το χύνουμε με αργές κινήσεις στο δεύτερο ποτήρι που περιέχει το αναμμένο κερί. Παρατηρούμε ότι το κερί σβήνει. Αν αδειάσουμε όλο το περιεχόμενο στο δεύτερο ποτήρι μπορούμε τώρα να αδειάσουμε το αόρατο αυτό αέριο στο τρίτο ποτήρι με την ίδια διαδικασία και να σβήσουμε και το δεύτερο κερί. Το πείραμα είναι πράγματι αρκετά εντυπωσιακό!.

επιστροφή

24 - Συσκευή απόσταξης ( η πιο απλή;)

Η απόσταξη είναι μια πολύ σπουδαία μέθοδος διαχωρισμού των συστατικών ενός διαλύματος. Ως γνωστό πάρα πολλά προϊόντα παράγονται από την κλασματική απόσταξη του πετρελαίου. Η μέθοδος δεν είναι μόνο σπουδαία λόγω των πρακτικών της εφαρμογών, αλλά είναι πλούσια και σε φαινόμενα φυσικής-χημείας αφού εκμεταλλεύεται τη σταθερά βρασμού των διαφόρων ουσιών ώστε να τις ξεχωρίσει.

Το πρόβλημα που δημιουργείται στα Γυμνάσια είναι ότι πολλά από αυτά δεν διαθέτουν συσκευή απόσταξης. Εδώ προτείνεται προτείνουμε μια πάρα πολύ απλή διάταξη με πολύ εντυπωσιακά αποτελέσματα. Θα χρειαστούμε:

-------------------------------------------------------------------------

ένα καμινέτο
έναν τρίποδα με πλέγμα
μία κωνική φιάλη με περιστόμιο
λάστιχο μήκους μισού μέτρου ( από αυτά που πουλάνε στα φαρμακεία και χρησιμοποιούνται από τους μικροβιολόγους για την πρόσληψη αίματος)
ένα αναψυκτικό ( πιο καλά να είναι παγωμένο )
σελοτέιπ
ένα ποτηράκι διαφανές
μαύρο κρασί.
προαιρετικά ένα θερμόμετρο.

--------------------------------------------------------------------------

Οι παραπάνω συσκευές βρίσκονται σχεδόν σε όλα τα σχολεία αλλά και αν κάποιο σχολείο δεν τις διαθέτει το κόστος ξεπερνάει τα 20 ευρώ. Η διάταξη φαίνεται στη φωτογραφία

Αν πάρουμε λίγο μαύρο κρασί και προσπαθήσουμε να του βάλουμε φωτιά θα παρατηρήσουμε ότι λόγω της χαμηλής περιεκτικότητας σε αλκοόλη δεν αναφλέγεται. Βάζουμε λίγο κρασί στην κωνική φιάλη, ανάβουμε το καμινέτο και μετά από λίγο αφού αρχίσει ο βρασμός, από την άλλη άκρη του λάστιχου θα αρχίσει να στάζει διαφανές διάλυμα αιθυλικής αλκοόλης. Το διάλυμα αναφλέγεται εύκολα με μια γαλαζοδιαφανή φλόγα λόγω της μεγάλης περιεκτικότητας σε οινόπνευμα. Το πείραμα είναι αρκετά εντυπωσιακό.

επιστροφή

25 - Λειτουργία του διαστημόμετρου

Το διαστημόμετρο εφευρέθηκε από τον Γάλλο μηχανικό Pierre Vernier το 1631. Είναι ένα όργανο που μπορεί να μετράει μήκη με ακρίβεια 0,1mm. Aποτελείται από δύο κλίμακες. Μία σταθερή η οποία είναι διαιρεμένη σε mm και μία κινούμενη που λέγεται βερνιέρος. Οι 10 υποδιαιρέσεις του βερνιέρου αντιστοιχούν σε 19 υποδιαιρέσεις της σταθερής κλίμακας. Έτσι η κάθε υποδιαίρεση του βερνιέρου έχει μήκος 1,9mm. Άρα απέχει από τις δύο υποδιαιρέσεις της κυρίας κλίμακας κατά 2-1,9=0,1mm. Το διάστημα που θέλουμε να μετρήσουμε έστω ότι έχει μήκος χ. Αυτό θα ισούται με ΑΒ+ΒΓ όπου ΒΓ η απόσταση ανάμεσα στα δύο κόκκινα βελάκια δηλαδή της 6ης υποδιαίρεσης της κυρίας κλίμακας και του μηδέν του βερνιέρου.Παρατηρούμε ότι η 8η υποδιαίρεση του βερνιέρου ταυτίζεται με την 22η υποδιαίρεση της κυρίας κλίμακας. Έτσι ξεκινώντας από το 8 προς τα αριστερά η 7η υποδιαίρεση του βερνιέρου απέχει 0,.1mm από την 20η της κυρίας κλίμακας, η 6η κατά 0,2 από την 18η , η 5η κατά 0,3 από την 16η η 4η κατά 0,4 από την 14η, η 3η κατά 0,5 από την 12η , η 2η κατά 0,6 από την 10η , η 1η κατά 0,7 από την 8η και τέλος η 0η κατά 0,8 από την 6η .Παρατηρούμε λοιπόν ότι για να μετρήσουμε ένα μήκος ακολουθούμε δύο βήματα.Μετράμε την ένδειξη της κυρίας κλίμακας από το μηδέν του βερνιέρου. Πχ για το παράδειγμά μας το μηδέν του βερνιέρου βρίσκεται μεταξύ 6 και 7 της κυρίας κλίμακας, άρα έχουμε το ακέραιο μέρος της μέτρησης 6mmΒρίσκουμε πια υποδιαίρεση του βερνιέρου ταυτίζεται με κάποια υποδιαίρεση της κυρίας κλίμακας και έτσι έχουμε το δεκαδικό μέρος της μέτρησης. Στο παράδειγμά μας η ταύτιση συμβαίνει στην 8η υποδιαιρεση του βερνιέρου, άρα το δεκαδικό μέρος της μέτρησης είναι 0,8mm οπότε το συνολικό μήκος θα είναι 6,8mm.

ΠΡΟΣΟΜΕΙΩΣΗ ΔΙΑΣΤΗΜΟΜΕΤΡΟΥ

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την προσομοίωση για να εξασκηθείτε με τη χρήση του διαστημόμετρου. Μετρήστε κάποιο μήκος και μετά τσεκάρετε το show για να ελέγχετε αν το μετρήσατε σωστά.Π. Μουρούζης

επιστροφή

26 - Μέτρηση του μήκους κύματος δέσμης laser

Θεωρία:

Στο παρακάτω σχήμα μια μονοχρωματική δέσμη φωτός ( ακτίνα laser) πέφτει σε ένα φράγμα που έχει δύο οπές που απέχουν απόσταση α. Τότε απέναντι από το φράγμα θα δούμε μια σειρά από φωτεινές κηλίδες. Η κεντρική κηλίδα Ο απέχει από την αμέσως επόμενη απόσταση x. Η απόσταση ανάμεσα στο φράγμα και στο πέτασμα είναι L.

Γνωρίζοντας τις τρεις αυτές αποστάσεις ( α, x και L ) μπορούμε να βρούμε το μήκος κύματος της δέσμης.

Στο σημείο Ο δημιουργείται φωτεινή κηλίδα γιατί οι αποστάσεις του Ο από τις δύο πηγές είναι η ίδια. Στο σημείο Α έχουμε φωτεινή κηλίδα γιατί η διαφορά των δρόμων του Α από τις δύο σχισμές είναι λ. Οι δύο γωνίες που φαίνονται στο σχήμα είναι ίσες γιατί έχουν τις πλευρές τους ανά δύο κάθετες. Επειδή η γωνία φ είναι μικρή το ημίτονό της θα είναι περίπου ίσο με την εφαπτομένη της. Έτσι θα έχουμε:

(1)

Μια διαφορετική απόδειξη μπορεί να γίνει με τη βοήθεια του δεύτερου θεωρήματος των διαμέσων.

Εφαρμόζουμε το θεώρημα στο τρίγωνο ΑΒΜ και έχουμε:

Επειδή ΟΜ<<ΟΔ θα έχουμε Οπότε

Το εκπληκτικό αυτό φαινόμενο της περίθλασης που αναδεικνύει την κυματική φύση του φωτός άργησε να ανακαλυφθεί για δύο λόγους.

Για να συμβεί θα πρέπει οι δύο πηγές να είναι σύγχρονες και σύμφωνες. Με άλλα λόγια να λαμβάνουν ταυτόχρονα το μέγιστο και το ελάχιστο και τα μέγιστα και ελάχιστα να είναι και ίσα. Αυτό μπορεί να συμβεί μόνο αν η ίδια πηγή περνώντας από δύο σχισμές διασπαστεί σε δύο πηγές. Δεν μπορεί να συμβεί για δύο ανεξάρτητες πηγές φωτός.
Επειδή το μήκος κύματος του ορατού φωτός είναι πολύ μικρό ( 400 – 700 nm) για να προκύψει μια μετρήσιμη τιμή για το x θα πρέπει το α να είναι πολύ μικρό. Άρα το φαινόμενο εμφανίζεται μόνο όταν η απόσταση των δύο σχισμών είναι πάρα πολύ μικρή.

Το φαινόμενο εμφανίζεται εντονότερα όταν αντί για δύο σχισμές έχουμε πολύ περισσότερες στις ίδιες πάντα μεταξύ τους αποστάσεις. Τότε το φράγμα αυτό λέγεται φράγμα περίθλασης. Ένα φράγμα περίθλασης είναι ένα γραμμένο CD αφού λόγω της γραφής του, δημιουργούνται μια σειρά από οπές σε περίπου ίσες αποστάσεις οι οποίες δεν αντανακλούν το φως ενώ τα κενά μεταξύ των οπών αντανακλούν το φως.

Μέσα που απαιτούνται:

ένα φράγμα περίθλασης με γνωστή την απόσταση ανάμεσα στις σχισμές ( ακολουθεί τρόπος κατασκευής του)
ένα laser point
ένα μέτρο
ένας χάρακας* ( προαιρετικά για μεγαλύτερη ακρίβεια στη μέτρηση της απόστασης χ)

Τρόπος κατασκευής φράγματος:

Μπορούμε πολύ εύκολα να κατασκευάσουμε ένα φράγμα περίθλασης.

Η λεπτότερη γραμμή που μπορούμε να χαράξουμε στο Word είναι ¼ της στιγμής. Επειδή 1638 στιγμές είναι 55,87 cm η μία στιγμή είναι 0,341 mm. Άρα η πιο λεπτή γραμμή που μπορούμε να χαράξουμε είναι 0,08527 mm

Από την άλλη η μικρότερη μετατόπιση στο πλέγμα είναι 0,1mm. Τσεκάρουμε συγκράτηση στο πλέγμα και οριζόντια μετατόπιση 0,2mm και αυτό γιατί αν επιλέξουμε 0,1mm δεν μπορεί να εκτυπωθούν τα κενά από έναν συμβατικό εκτυπωτή.

Αφού χαράξουμε αρκετές γραμμές εκτυπώνουμε το παρακάτω σχήμα σε μια διαφάνεια με έναν καλό εκτυπωτή στη μεγαλύτερη δυνατή ανάλυση. Έτσι έχουμε φτιάξει ένα φράγμα περίθλασης.

Διαδικασία μετρήσεων:

Φωτίζουμε με ένα laser-point το φράγμα οπότε σε έναν τοίχο απέναντι η κουκίδα θα δώσει μια σειρά από κουκίδες. Μετράμε την απόσταση ανάμεσα στο φράγμα και τον τοίχο καθώς και την απόσταση ανάμεσα σε στις δύο γειτονικές της κεντρικής κουκίδες. Με αυτά τα δεδομένα καθώς και με το δεδομένο ότι η απόσταση ανάμεσα στις δύο γραμμές του φάσματος είναι 0,2χιλ μέσω της σχέσης (2) προσδιορίζουμε το μήκος κύματος του LASER-POINT

Πειραματικά Δεδομένα:

Απόσταση ανάμεσα στο φράγμα και στον τοίχο D=1422mm

Απόσταση ανάμεσα στα δύο μέγιστα τα εκατέρωθεν του κεντρικού 2x=9mm

Απόσταση ανάμεσα σε δύο διαδοχικές σχισμές του φράγματος d=0,2mm

Εφαρμόζοντας τον τύπο (1) έχουμε λ=

Μετρήσαμε με τη βοήθεια του φασματοσκοπίου το μήκος κύματος του laser-point και το βρήκαμε 650nm. Άρα έχουμε πειραματικό σφάλμα 2,6% !!

επιστροφή

27 - Πειραματική ερώτηση στην οριζόντια βολή

Η ΕΡΩΤΗΣΗ:

Οι πέντε παραπάνω μπίλιες αφήνονται από κεκλιμένο με ράγα. Οι μπίλιες είναι:

γυάλινη
μεταλλική μικρή
μεταλλική μεγάλη
ξύλινη
πλαστική από παλιό ποντίκι

Οι μπίλιες αφήνονται από το ίδιο ύψος ράγα ώστε να κάνουν τελικά οριζόντια βολή. Κάποια από αυτές πάει πιο κοντά και κάποια πάει πιο μακριά. Ποια είναι αυτή που πάει πιο κοντά και ποια πάει πιο μακριά; Εξηγείστε το φαινόμενο.

Η ΑΠΑΝΤΗΣΗ:

Η απάντηση με βίντεο

επιστροφή

28 - Το κανόνι Gauss και η ερμηνεία του

Μία υπερελαστική και μία πλαστική κρούση στην ίδια διάταξη

Ένα πολύ εντυπωσιακό πείραμα που παρουσιάζει μία κρούση υπερελαστική, δηλαδή μία κρούση κατά την οποία η κινητική ενέργεια μετά την κρούση είναι μεγαλύτερη από την κινητική πριν, είναι το παρακάτω. Ένας ραβδόμορφος κυλινδρικός μαγνήτης νεοδημίου ή ένας σφαιρικός μαγνήτης και 3 μπίλιες από την ίδια μεριά πάνω σε μία ράγα από κουρτίνες. Μία τέταρτη μπίλια σπρώχνεται ελαφρά από την άλλη μεριά του μαγνήτη. Η μπίλια κτυπάει με δύναμη τον μαγνήτη και η τελευταία μπίλια από τις τρεις φεύγει με πολύ μεγαλύτερη ταχύτητα από αυτήν που είχαμε δώσει στην 4η .

Το πείραμα ενδείκνυται για αφορμή προβληματισμών πάνω στις βασικές αρχές διατήρησης ορμής και ενέργειας.

Η ερμηνεία που δίνω είναι ότι αν συγκρίνουμε το σύστημα στην αρχή και στο τέλος, θα διαπιστώσουμε ότι είναι σαν να μεταφέραμε τη μπίλια 3 στην άλλη μεριά του μαγνήτη. Αυτή όμως η κατάσταση χαρακτηρίζεται από μικρότερη δυναμική ενέργεια, αφού στις ελκτικές δυνάμεις όταν η απόσταση μικραίνει, η δυναμική ενέργεια ελαττώνεται. Για την αλληλεπίδραση μεταξύ φορτίων αυτό εκφράζεται από το αρνητικό πρόσημο της σχέσης:

Η ελάττωση λοιπόν της δυναμικής ενέργειας του συστήματος εμφανίζεται ως επιπλέον κινητική ενέργεια της μπίλιας 3.

Το ερώτημα που τίθεται τώρα είναι το εξής: Μπορούμε να μιλάμε για δυναμική ενέργεια σε μαγνητικό πεδίο; Η απάντηση είναι θετική, αφού το μαγνητοστατικό πεδίο το οποίο δημιουργείται από φυσικούς μαγνήτες, για το χώρο έξω των μαγνητών είναι συντηρητικό. Η δυναμική ενέργεια και η διαφορά δυναμικού σε μαγνητοστατικά πεδία είναι έννοιες που χρησιμοποιούνται κατά κόρο σε τεχνικά βιβλία σχετικά με μαγνήτες Πχ Ηλεκτρολογία Ευγενιδίου Ιδρύματος.

Γιατί όμως αλλάζει η φύση της κρούσης όταν έχουμε από δεξιά μόνο μία μπίλια (την 1); Πράγματι στην περίπτωση που έχουμε μόνο μία μπίλια, η αρχή διατήρησης της ενέργειας επιβάλει στο να αποκτήσει η μπίλια 1 μία μικρή ταχύτητα, ίση το πολύ με αυτήν που είχε η 4 όταν βρισκόταν αρκετά μακριά από τον μαγνήτη. Αυτό συμβαίνει, όπως φαίνεται και από το παρακάτω σχήμα, γιατί η δυναμική ενέργεια του συστήματος στην αρχή και στο τέλος είναι η ίδια. Η ταχύτητα όμως αυτή δεν είναι αρκετή για να ξεφύγει η 1 από το μαγνητικό πεδίο του μαγνήτη.

Έτσι τώρα η κρούση εμφανίζεται ως πλαστική.

Πιο αναλυτικά η πρώτη από δεξιά μπίλια που ακουμπάει στον μαγνήτη, έχει μεγάλη ταχύτητα διαφυγής αφού το σύστημα έχει μεγάλη δυναμική ενέργεια. Σημειωτέων ότι όταν απομακρυνθεί αρκετά η μπίλια από τον μαγνήτη, η δυναμική ενέργεια του συστήματος μπορεί να θεωρηθεί μηδενική. Η δεύτερη από δεξιά μπίλια έχει μικρότερη ταχύτητα διαφυγής αφού απέχει περισσότερο από τον μαγνήτη, με αποτέλεσμα να έχει μικρότερη δυναμική ενέργεια από την αλληλεπίδραση με τον μαγνήτη. Λόγω της αρχής διατήρησης της ορμής η κάθε μπίλια λίγο μετά την κρούση, αποκτάει ταχύτητα ίση με την ταχύτητα της αριστερής μπίλιας λίγο πριν κτυπήσει τον μαγνήτη. Η ταχύτητα αυτή αν από δεξιά έχουμε μία μπίλια δεν είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα διαφυγής, έτσι η δεξιά μπίλια επιστρέφει και ξανακτυπάει τον μαγνήτη, η αριστερή μπίλια αποκτάει μία ταχύτητα μικρότερη και πάλι από την ταχύτητα διαφυγής και ξαναεπιστρέφει και αυτή στο μαγνήτη και έτσι μετά από αλλεπάλληλες κρούσεις το σύστημα ισορροπεί. Σ’ αυτή την περίπτωση η κρούση εμφανίζεται ως πλαστική.

Υπόψη ότι το πείραμα πετυχαίνει ακόμη και όταν ο μαγνήτης δεν είναι προσαρτημένος πάνω στη ράγα ή ακόμη και αν αντικαταστήσουμε τον κυλινδρικό μαγνήτη με μία μαγνητική μπίλια.

Πρόκληση για τους επαΐοντες να δημιουργήσουν στο Interactive Physics μία προσομοίωση του παραπάνω πειράματος.

Βίντεο του πειράματος από το youtube

https://www.youtube.com/watch?v=oef-W9rFOBc πλαστική με μαγνητική μπίλια

https://www.youtube.com/watch?v=2zB7iZzWhPk υπερελαστική με μαγνητική μπίλια

https://www.youtube.com/watch?v=Mo2JoATfuXI πλαστική με ραβδόμορφο μαγνήτη

https://www.youtube.com/watch?v=flnlHej2_2M υπερελαστική με ραβδόμορφο μαγνήτη

επιστροφή

29 - Η αρχή διατήρησης της ορμής μέσα από μια απλή κατασκευή

ΤΙ ΘΑ ΧΡΕΙΑΣΤΟΥΜΕ:

1. Ένα πλαστικό μπουκάλι νερού 0,5L ή ένα μπουκάλι από αναψυκτικό

2. Λίγο φωτιστικό οινόπνευμα

3. Έναν αναπτήρα με μακρύ στόμιο για να ανάβουμε γκαζάκια

4. Λίγο σύρμα

o Για μία πιο εξελιγμένη πυροδότηση ένα πιεζοηλεκτρικό μηχανισμό από χαλασμένο αναπτήρα, συνδεδεμένο με μακρύ ψιλό καλώδιο για υπολογιστές

Η ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ

Απλά ανοίγουμε με τη βοήθεια ενός κατσαβιδιού ή ενός καρφιού ή με μπλακεντέκερ μια τρύπα στο καπάκι του μπουκαλιού.

Αν θέλουμε να φτιάξουμε την εξελιγμένη πυροδότηση, συνδέουμε ένα δίκλωνο μακρύ λεπτό καλώδιο στα άκρα ενός πιεζοηλεκτρικού μηχανισμού από έναν τελειωμένο αναπτήρα μπικ. Η σύνδεση μπορεί να γίνει γυμνώνοντας τα καλώδια και χρησιμοποιώντας λίγο θερμοκόλλα. Απογυμνώνουμε πολύ λίγο τα άκρα του καλωδίου από την άλλη μεριά και τα φέρνουμε κοντά. Αν φτιάξαμε καλά τον πυροκροτητή μας θα πρέπει όταν πατάμε το πιεζοηλεκτρικό να εμφανίζεται ένας σπινθήρας στα άκρα του καλωδίου.

Η ΕΚΤΕΛΕΣΗ

Βάζουμε λίγο οινόπνευμα στο μπουκάλι και το περιστρέφουμε ώστε να πάει παντού. Φυσάμε και λίγο το μπουκάλι ώστε να εξατμιστεί το υπάρχον οινόπνευμα. Χύνουμε το οινόπνευμα που περισσεύει. Στηρίζουμε το μπουκάλι σε ένα θρανίο οριζόντια, ή κάνουμε μια βάση με ένα σύρμα ώστε να του δώσουμε κλίση 45 μοιρών αν θέλουμε να το κάνουμε σαν πύραυλο. Κλείνουμε το μπουκάλι με το πώμα και με τον αναπτήρα και βάζουμε φωτιά στην τρύπα του πώματος προσέχοντας ώστε το χέρι μας ή οτιδήποτε άλλο εύφλεκτο να μην βρίσκεται πίσω από το μπουκάλι. ΠΡΟΣΟΧΗ N θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε αναπτήρα με μακρύ στόμιο ώστε να αποφύγουμε το έγκαυμα από το καυτό αέριο που θα βγει από την τρύπα του πώματος μετά την πυροδότηση. Αν χρησιμοποιήσουμε το καλώδιο, το βάζουμε μέσα στο μπουκάλι και φροντίζουμε πάντα τα χέρια μας να μην είναι πίσω από το μπουκάλι.

ΚΑΙ ΤΟ ΒΙΝΤΕΟ ΣΤΟ YOUTUBE

https://www.youtube.com/watch?v=cLGVfYrcodc&feature=youtu.be

20141013_101739 20141013_101616

Υλικά που απαιτούνται Έτοιμοι προς εκτόξευση

20141013_101818

Η απλή εκδοχή χωρίς βάση εκτόξευσης και ηλεκτρονικό εκτοξευτήρα

ΤΑ ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ

Γιατί όταν ξαναχρησιμοποιούμε το μπουκάλι μετά από μία εκτόξευση αυτό «αρνείται» να εκτοξευτεί για δεύτερη φορά;
Γιατί όσο μικρότερη η τρύπα που ανοίγουμε στο πώμα τόσο πιο μακριά πάει ο πύραυλός μας; ( Σ’ αυτό το ερώτημα δεν έχω καταφέρει ακόμη να δώσω μία ποσοτική απάντηση. Οποιαδήποτε πρόταση δεκτή)

επιστροφή