Από ένα απλό πείραμα…στον Ηλεκτρομαγνητισμό

Τον Ιούλιο του 1820 έγινε η ανακοίνωση από τον καθηγητή Φυσικής του Πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης, Χανς Κρίστιαν Έρστεντ (1777-1851) που έμελλε να αλλάξει την πορεία της ανθρωπότητας. Μια μαγνητική βελόνη προσανατολισμένη παράλληλα προς έναν αγωγό που διαρρέεται από ρεύμα, αποκλίνει από τη θέση ισορροπίας της. Τόσο απλό!!!!…αλλά βαθιά επαναστατικό…

Ο Έρστεντ, επιστήμονας και ποιητής, γιος φαρμακοποιού, στην ηλικία δώδεκα ετών, ήταν αρκετά εκπαιδευμένος ώστε να βοηθά τον πατέρα του στο φαρμακείο, γεγονός που κίνησε το ενδιαφέρον του για την επιστήμη. Στη συνέχεια σπούδασε Ιατρική, Φυσική, Αστρονομία και άρχισε να εργάζεται ως φαρμακοποιός στην Κοπεγχάγη. Εμπνευσμένος από την ανακάλυψη του Βόλτα, άρχισε να πειραματίζεται με τα ηλεκτρικά ρεύματα, ενώ το 1801 ξεκίνησε τον γύρο της Ευρώπης και ήρθε σε επαφή με εξέχουσες προσωπικότητες της επιστημονικής κοινότητας. Το 1806 παίρνει την θέση καθηγητή Φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης.

Το 1820, μετά από επανειλημμένα πειράματα, επιβεβαίωσε την αλληλεπίδραση του ηλεκτρικού ρεύματος με τη μαγνητική βελόνα. Δημοσίευσε τα συμπεράσματά του σε ένα άρθρο, κυρίως ποιοτικό, το οποίο όμως άνοιγε νέους ορίζοντες για τη μελέτη του Ηλεκτρομαγνητισμού. Η αξία του άρθρου αναγνωρίστηκε αμέσως,· μεταφράστηκε σε πολλές γλώσσες (γερμανικά, γαλλικά, αγγλικά) και δημοσιεύτηκε σε επιστημονικά περιοδικά. Στη Γαλλική Ακαδημία Επιστημών ανακοινώθηκε τον Σεπτέμβριο του 1820 και ανάμεσα στους παρόντες ήταν ο Αντρέ Μαρί Αμπέρ. Ο Αμπέρ, μέσα σε μία εβδομάδα,  κατάφερε να διατυπώσει μια ποσοτική θεωρία της παρατήρησης του Έρστεντ και να θέσει τα θεμέλια της μαθηματικής θεωρίας του Ηλεκτρομαγνητισμού.

και μία μικρή επίδειξη στην τάξη: https://youtu.be/uX9LH86qs9g

 

Μετρήσεις με διαστημόμετρα διαφορετικής ακρίβειας

Ακρίβεια 0,1mm: Η κινητή κλίμακα (Βερνιέρος), έχει δέκα υποδιαιρέσεις τέτοιες ώστε η κάθε μία να είναι 9mm/10=0,9mm. Έτσι τα 9mm της σταθερής κλίμακας διαιρούνται σε δέκα ίσα μέρη και το εύρος των νέων υποδιαιρέσεων αντιστοιχούν σε 0,9mm. Με αυτό τον τρόπο κάθε υποδιαίρεση του Βερνιέρου είναι μικρότερη από το χιλιοστό κατά 1mm-0,9mm=0,1mm.

Ακρίβεια 0,02mm: Η κινητή κλίμακα, έχει πενήντα υποδιαιρέσεις που καλύπτουν 49mm της κύριας κλίμακας έτσι ώστε η κάθε  μία να είναι 49mm/50=0,98mm. Έτσι το εύρος των νέων υποδιαιρέσεων σε 0,98mm και με αυτό τον τρόπο κάθε υποδιαίρεση του βερνιέρου είναι μικρότερη από το χιλιοστό κατά 1mm-0,98mm=0,02mm

Μια μέτρηση για να θυμηθούμε…το διαστημόμετρο…

Το διαστημόμετρο χρησιμοποιείται για τη μέτρηση ενός μήκους με μεγαλύτερη ακρίβεια.

 Η λειτουργία του βασίζεται στη χρήση μιας σταθερής κλίμακας μέτρησης ενός κανόνα (σε mm)  και παράλληλα στη χρήση μιας δεύτερης κινητής κλίμακας με κατάλληλο αριθμό υποδιαιρέσεων (Βερνιέρος).

Το διαστημόμετρο που θα χρησιμοποιήσουμε έχει ακρίβεια 0,1mm.

 Η κινητή κλίμακα (Βερνιέρος), έχει δέκα υποδιαιρέσεις τέτοιες ώστε η κάθε μία να είναι 9mm/10=0,9mm. Έτσι τα 9mm της σταθερής κλίμακας διαιρούνται σε δέκα ίσα μέρη και το εύρος των νέων υποδιαιρέσεων αντιστοιχούν σε 0,9mm. Με αυτό τον τρόπο κάθε υποδιαίρεση του Βερνιέρου είναι μικρότερη από το χιλιοστό κατά 1mm-0,9mm=0,1mm.

Ας μετρήσουμε… στο νήμα της στάθμης… με τον μαθητή Κωνσταντίνο Καλαντζή.

Τρεις τρόποι ηλέκτρισης σε ένα απλό πείραμα…

Με ένα απλό τα πειραματάκι…τα βλέπουμε όλα…

Τρίβουμε τον πλαστικό στυλό με τα μαλλιά και έχουμε  ηλέκτριση με τριβή. Δίνοντας με την τριβή ενέργεια, ηλεκτρόνια μεταφέρονται από τα μαλλιά στο στυλό. Όταν πλησιάζουμε το στυλό στο ηλεκτρικά ουδέτερο φελιζόλ του ηλεκτρικού εκκρεμούς (χωρίς να το ακουμπήσουμε) παρατηρούμε ότι έλκεται από το στυλό καθώς έχουμε ηλέκτριση με επαγωγή. Συγκεκριμένα όταν το αρνητικά φορτισμένο στυλό το πλησιάσουμε στο φελιζόλ (μονωτής), απωθεί τα ηλεκτρόνια των μορίων του φελιζόλ, χωρίς όμως να μπορεί να τα απομακρύνει από τα μόρια. Τώρα τα ηλεκτρόνια βρίσκονται στην περιοχή του μορίου που είναι σε μεγαλύτερη απόσταση από το φορτισμένο στυλό. Λέμε ότι το φελιζόλ είναι πολωμένο και αυτό σημαίνει ότι κάθε μόριό του προσανατολίζεται έτσι ώστε στο άκρο του, το πλησιέστερο προς το αρνητικά φορτισμένο σώμα να εμφανίζεται θετικό φορτίο, και στο άλλο αρνητικό. Το στυλό έλκει τα θετικά φορτία του φελιζόλ περισσότερο απ’ ότι απωθεί τα αρνητικά (λόγω διαφοράς στην απόσταση) με αποτέλεσμα τελικά να έλκει όλο το κομμάτι του φελιζόλ. Όταν το στυλό έρθει σε επαφή με το φελιζόλ έχουμε ηλέκτριση με επαφή τα ηλεκτρόνια θα κινηθούν προς το φελιζόλ με αποτέλεσμα τα δύο σώματα θα φορτιστούν με το ίδιο είδος φορτίου και θα παρατηρήσουμε άπωση. Στο πείραμα βοήθησε η μαθήτρια της Γ΄ Γυμνασίου Ανθή Λάζου.

 

Όμιλος “Φυσικές Επιστήμες: πείραμα και θεωρία” 2023-2024 (Μέρος Β΄)

1.Οδοντόκρεμα ελέφαντα

2. Αναβράζον δισκίο

3.Μη νευτώνεια υγρά

4. Δυνάμεις συνοχής και συνάφειας

5. Πίεση-Μανόμετρο-“κολυμβητής” του Καρτέσιου”

6. Ανακύκλωση χαρτιού

 

Μέτρηση της μεγάλης και της μικρής διάστασης ενός αυγού

Στα πλαίσια του μαθήματος της Φυσικής Α΄ Γυμνασίου, οι μαθητές πραγματοποιούν μετρήσεις μήκους και μελετούν τα σφάλματα στη διαδικασία της μέτρησης, με σκοπό  να καταλήξουν σε συμπεράσματα για τη βέλτιστη μέτρησή του. Είναι σημαντικό ο πειραματισμός και ο προβληματισμός να συνεχίζεται στο σπίτι, οι μαθητές να αναζητούν λύσεις και να επιλέγουν απλά υλικά για να κάνουν τις δικές τους μετρήσεις σε προβλήματα που τους κεντρίζουν το ενδιαφέρον.

Ο μαθητής Α΄ τάξης Κωνσταντίνος Καλαvτζής έκανε τις δικές του προσπάθειες για τη  μέτρηση της  μεγάλης και της μικρής διάστασης ενός αυγού. Στα βίντεο φαίνονται οι δύο προσπάθειες, με τη δεύτερη προσπάθεια να μειώνει τα σφάλματα των  μετρήσεων.

1η προσπάθεια

2η προσπάθεια    

 

A΄ Γυμνασίου: Μια πρακτική λύση στη μέτρηση μάζας

Φτιάχνουμε τις δικές μας ζυγαριές και τα δικά μας σταθμά!

ζυγαριές4o.k

Η λύση των αυτοσχέδιων ζυγών που προτείνει το βιβλίο είναι εύκολη και φτηνή. Μπορούν τα ίδια τα παιδιά να φτιάξουν στο σπίτι τους τη βασική κατασκευή και στο σχολείο με τη βοήθειά μας να γίνει η σωστή ισορροπία του ζυγού. Έτσι θα έχουμε αρκετές ιδιοκατασκευές ώστε να δουλέψουν οι μαθητές σε μικρές ομάδες και όλα τα μέλη της ομάδας να δραστηριοποιηθούν.

Κάθε ομάδα  χρειάζεται τα κατάλληλα σταθμά! Μια εύκολη και φτηνή λύση είναι η δημιουργία “σταθμών πλαστελίνης”. Χρησιμοποιώντας ζυγαριά με ακρίβεια εκατοστού του γραμμαρίου μπορούμε να φτιάξουμε αξιόπιστα σταθμά. Τα σταθμά στα πειράματα που ακολούθησαν ήταν των 5gr, 10gr, 20g και 40g

 Οι μαθητές βρίσκουν ευχάριστο να μετρούν τη μάζα απλών καθημερινών αντικειμένων.

Όμιλος “Φυσικές Επιστήμες: πείραμα και θεωρία”, 2022-2023

Στα πλαίσια του ομίλου “Φυσικές Επιστήμες: πείραμα και θεωρία” οι μαθητές ασχολήθηκαν με θέματα Φυσικής και Χημείας  μελετώντας τη θεωρία και  κάνοντας ταυτόχρονα πειράματα με απλά υλικά (βίντεο).

φωτογραφία

ενώ η επίσκεψή  τους στο Γενικό Χημείο του Κράτους ήταν μία εξαιρετική εμπειρία!!!