Κυριακή, 29 Σεπτεμβρίου 2013 08:58

Πειράματα Φυσικής μέσω Διαδραστικών Προσομοιώσεων (Κινήσεις - Δυνάμεις)

Γράφτηκε από τον
Βαθμολογήστε αυτό το άρθρο
(2 ψήφοι)

 

 Προσομοιώσεις Φυσικής

(Η σελίδα προς το παρόν είναι υπο κατασκευή)

 

 

1.

Δυνάμεις και Κίνηση

 

Με την εφαρμογή αυτή μπορείτε να δείτε πως λειτουργεί η

διελκυστίνδα δυνάμεων ώστε να μπορείτε να κατανοήσετε

καλύτερα την έννοια της συνολικής δύναμης.

Επίσης μπορείτε να επαληθεύσετε τον 1ο και το 2ο

Νόμο του Νεύτωνα.

Τέλος μπορείτε να δείτε στην πράξη πως λειτουργεί η

δύναμη της τριβής.

     

 

 

 

 

 

2.

 Πίεση

 

 

 

Με την εφαρμογή αυτή διερευνήστε πως λειτουργεί η πίεση στην ατμόσφαιρα αλλά και η υδροστατική πίεση. Αλλάξτε το σχήμα του σωλήνα για να δείτε πως αλλάζει η ροή του ρευστού μέσα σε αυτόν.

Επίσης μπορείτε στην ίδια εφαρμογή να μελετήσετε την υδροστατική πίεση και διαπιστώσετε με ποιόν τρόπο το ύψος επηρεάζει τη ροή του νερού.

 

 
 
 
 
 
 
 

 

3.

 Διατήρηση της Μηχανικής Ενέργειας. 

 

Μηχανική ενέργεια, Κινητική ενέργεια και Δυναμική Ενέργεια. Είναι τρείς πολύ θεμελιώδεις έννοιες στη Φυσική που ουσιασικά αναφέρονται στο ίδιο φυσικό μέγεθος, αυτό της ενέργειας.  Η εφαρμογή αυτή μας βοηθάει να κατανοήσουμε με ποιόν τρόπο η κινητική ενέργεια ενός σώματος μετατρέπεται σε δυναμική καθώς και το γεγονός της διατήρησης της Μηχανικής ενέργειας ενός σώματος. Σε περίπτωση που επιθυμούμε να λειτουργήσουμε σε μια πιο ρεαλιστική κατάσταση μπορούμε να εισάγουμε και την τριβή στο πείραμά μας ενώ ταυτόχρονα θα παρατηρούμε και τη θερμική ενέργεια που αναπτύσσεται κατά διαδικασία του φαινομένου. Πολύ ενδιαφέρουσα είναι η δυνατότητα να σχεδιάσουμε τις δικές μας τροχιές κίνησης.

 

 

 

 

 

4.

Ροπή Δύναμης

 

 

Αν ασκήσουμε δύναμη σε ένα σώμα το οποίο έχει την ικανότητα να στρέφεται γύρω απο έναν άξονα περιστροφής (νοητό ή πραγματικό), τότε το σώμα αυτό θα περιστραφεί αρκεί ο φορέας της δύναμης που ασκούμε να μη διέρχεται απο τον προαναφερθέντα άξονα Το μέγεθος λοιπόν που μας δείχνει την ικανότητα μιας δύναμης να περιστέψει ένα σώμα ονομάζεται ροπή δύναμης, είναι μέγεθος διανυσματικό και για να βρούμε το μέτρο της αρκεί να πολλαπλασιάσουμε τη δύναμη με την απόσταση αυτής απο τον άξονα περιστροφής (στην περίπτωση όπου η δύναμη είναι σε επίπεδο κάθετο του άξονα περιστροφής). Η φορά δε της ροπής βρίσκεται απο τον κανόνα του δεξιού χεριού όπου τα δάχτυλα δείχνουν τη φορά στην οποία περιστέφεται το σώμα και ο αντίχειρας δείχνει τη φορά της ροπής.

Στην υπάρχουσα εφαρμογή μπορείτε να παρατηρήσετε με ποιόν τρόπο ισορροπεί ένα σώμα που εκτελεί στροφική κίνηση υπο την επίδραση των ροπών απο διαφορετικές δυνάμεις και επίσης καλείστε να παίξετε και οι ίδιοι ένα διαδραστικό παιχνίδι στο οποίο πρέπει να απαντήσετε ερωτήματα που άπτονται του φυσικού αυτού μεγέθους. Προτείνεται σε μαθητές που παρακολουθούν ειδικά την Γ΄Λυκείου.

Ισορροπία ροπών
 
Ροπή δύναμης

 

 

 

 

5.

 Κανονικός Τρόπος Ταλάντωσης

 

Είναι μία κίνηση κατά την οποία όλα τα σωμάτια μιας χορδής κινούνται ημιτονοειδώς με την ίδια συχνότητα. Υπάρχουν άπειροι κανονικοί τρόποι ταλάντωσης, καθένας με τη δική του χαρακτηριστική συχνότητα και μορφή ταλάντωσης.

 

 

 

 

 

6.

Εξαναγκασμένη Ταλάντωση και Συντονισμός

 

Ιδιοσυχνότητα είναι η συχνότητα που έχει ένας ταλαντωτής όταν εκτελεί ελεύθερη ταλάντωση. Εξαναγκασμένη ταλάντωση είναι η ταλάντωση που επιβάλλεται από ένα εξωτερικό αίτιο. Όταν η συχνότητα μιας εξαναγκασμένης ταλάντωσης ταυτίζεται με την ιδιοσυχνότητα ενός ταλαντωτή, τότε το πλάτος της ταλάντωσης γίνεται μέγιστο (συντονισμός). Σε αυτό το πείραμα μπορείτε να μεταβάλετε την εξωτερική συχνότητα έτσι ώστε να βρείτε την ιδιοσυχνότητα του ταλαντωτή. Μεταβάλλετε ακόμη τα χαρακτηριστικά του ταλαντωτή (τη σταθερά του ελατηρίου, τη μάζα), το πλήθος των ταλαντωτών, αλλά  και τη σταθερά απόσβεσης. 

 

 

 

 

 

7.

Νόμος της Παγκόσμιας έλξης

 

Η κίνηση της Γης γύρω από τον Ήλιο οφείλεται στις ελκτικές βαρυτικές δυνάμεις ανάμεσα στα δυο αυτά ουράνια σώματα. Εδώ μπορείτε να παρατηρήσετε την κίνηση αυτή, την τροχιά της Γης γύρω από τον ‘Ηλιο, αλλά και τον τρόπο που μεταβάλλονται τα διανύσματα της κεντρομόλου δύναμης και της ταχύτητας της Γης. Υπάρχει και η δυνατότητα για άλλα συστήματα σωμάτων (π.χ. Γη-Σελήνη, Γη-τεχνητός δορυφόρος), όπως και για εναλλακτικά σενάρια. Τι θα γινόταν, για παράδειγμα, αν εξαφανιζόταν ξαφνικά η βαρύτητα ή αν ο Ήλιος ήταν μεγαλύτερος από ότι είναι στην πραγματικότητα;

 

 

 

 

 

 

8.

Κίνηση σε μία διάσταση

 

Εδώ έχουμε έναν άνδρα ο οποίος κινείται σε μια διαβαθμισμένη ευθεία. Μπορεί να κινηθεί με σταθερή ταχύτητα, επιτάχυνση, ενώ μπορούμε να παρατηρήσουμε τα διαγράμματα θέσης, ταχύτητας και επιτάχυνσης συναρτήσει του χρόνου, παράλληλα με την κίνηση του.

 

 

 

 

9.

Δυνάμεις ελατηρίων

 

Στο πείραμα αυτό μας παρέχεται σειρά ελατηρίων και βαριδίων για τη μελέτη του νόμου του Hooke και της ταλάντωσης των ελατηρίων. Δοκιμάστε διάφορα βαρίδια και μετρώντας την επιμήκυνση του ελατηρίου επαληθεύστε το νόμο του Hooke. Επίσης, μελετήστε την ταλάντωση των ελατηρίων μεταβάλλοντας όχι μόνο τη μάζα του αναρτημένου σώματος, αλλά και διάφορες άλλες παραμέτρους, όπως την τριβή, τη σκληρότητα του ελατηρίου και τη βαρύτητα. Χρησιμοποιείστε και το χρονόμετρο για να μετρήσετε την περίοδο της ταλάντωσης. 

10.

Ομαλή κυκλική κίνηση

 

Η ομαλή κυκλική κίνηση είναι το θέμα του συγκεκριμένου πειράματος. Μια πασχαλίτσα είναι σε ένα δίσκο, ο οποίος μπορεί να περιστραφεί με διαφορετικές γωνιακές ταχύτητες. Μπορούμε να παρατηρήσουμε τη μεταβολή του διανύσματος της ταχύτητας και της κεντρομόλου επιτάχυνσης που δέχεται η πασχαλίτσα, ενώ μπορεί να προστεθεί και ένα δεύτερο αντικείμενο (σκαθάρι) στο δίσκο. Υπάρχει και η δυνατότητα μελέτης της κίνησης αυτής και με διαγράμματα.

 
Η Επανάσταση της Πασχαλίτσας
 
Κυκλική κίνηση
11.

Διατήρηση Μηχανικής Ενέργειας

 

Ένας skater μας βοηθά να κατανοήσουμε καλύτερα την Αρχή Διατήρησης της Μηχανικής Ενέργειας. Χρησιμοποιώντας διάφορες θέσεις εκκίνησης στην προεπιλεγμένη διαδρομή και με τη βοήθεια διαγραμμάτων και ραβδογραμμάτων, γίνεται καλύτερα κατανοητή η διατήρηση της μηχανικής ενέργειας και η μετατροπή της κινητικής ενέργειας και αντίστροφα κατά τη διάρκεια της κίνησης. Υπάρχει και η δυνατότητα εκτέλεσης του πειράματος παρουσία τριβής και μεταβολής της τιμής της επιτάχυνσης της βαρύτητας.

 
Ενεργειακό Πάρκο Skate
 
Ενέργειες
12.

Το απλό εκκρεμές

 

Εκκρεμές ονομάζεται ένα στερεό σώμα μέσα σε βαρυτικό πεδίο, το οποίο μπορεί να περιστρέφεται γύρω από οριζόντιο άξονα που δεν περνάει από το κέντρο βάρους του. Αν το εκκρεμές εκτραπεί από τη θέση ισορροπίας του, που είναι η κατακόρυφη ευθεία που διέρχεται από το σταθερό σημείο και το κέντρο βάρους του, τότε, λόγω βαρύτητας, το εκκρεμές τίθεται σε κίνηση. Επειδή το σκοινί δεν αλλάζει μήκος, τουλάχιστον θεωρητικά, το εκκρεμές εκτελεί μέρος κυκλικής κίνησης σε κύκλο που οριοθετείται από το σταθερό σημείο και το μήκους του σχοινιού. Αν δεν υπάρχουν απώλειες ενέργειας, κυρίως λόγω τριβών, το εκκρεμές εκτελεί ταλάντωση. Αν η γωνία εκτροπής είναι πολύ μικρή, τότε η ταλάντωση του εκκρεμούς μπορεί να θεωρηθεί απλή αρμονική ταλάντωση. Η περίοδος αυτής της ταλάντωσης είναι σταθερή, για αυτό χρησιμοποιήθηκε και χρησιμοποιείται σε μεγάλα ρολόγια και καμπαναριά.

Το εκκρεμές βρίσκει εφαρμογή στην κατασκευή ρολογιών, στην κατασκευή επιστημονικών οργάνων, όπως επιταχυντόμετρα και σεισμόμετρα. Στο παρελθόν χρησιμοποιούταν επίσης για την μέτρηση της επιτάχυνσης της βαρύτητας.

Το εκκρεμές αποτελεί ένα παράδειγμα απλής αρμονικής ταλάντωσης. Κατά την μελέτη του διακρίνουμε τις περιπτώσεις του απλού ή μαθηματικού εκκρεμούς και του φυσικού εκκρεμούς. Στην περίπτωση που μελετάται η ταλάντωση μίας σημειακής μάζας που κρέμεται από αβαρές νήμα αναφερόμαστε στο μαθηματικό εκκρεμές, ενώ στην περίπτωση που έχουμε ένα τυχαίο επίπεδο σώμα αναρτημένο από από έναν σταθερό άξονα που δεν διέρχεται από το κέντρο μάζας του αναφερόμαστε στο φυσικό εκκρεμές. Το μαθηματικό εκκρεμές προσομοιώνεται με ένα μικρό, βαρύ σφαιρικό σώμα που κρέμεται από πολύ λεπτό νήμα.

 
Εργαστήριο εκκρεμούς
 
Το απλό εκκρεμές
13.

Η διατήρηση της ορμής

Είναι μία πολύ σημαντική έννοια στη φυσική και αναφέρεται κάθε φορά που έχουμε δύο ή περισσότερα αλληλεπιδρώντα σώματα. Η αρχή αυτή ισχύει σε κάθε μονωμένο σύστημα σωμάτων, δηλαδή σώματα που δε δέχονται δυνάμεις απο κάποιο εξωτερικό σώμα, είτε αν δέχονται είναι τέτοιες ώστε η συνισταμένη τους να είναι μηδέν. Στην περίπτωση αυτή λοιπόν ισχύει η διατήρηση της ορμής η οποία ορίζει πως στο σύστημα αυτό η συνολική ορμή του συστήματος διατηρείται σταθερή, κάτι που σημαίνει πως κατανέμεται με τέτοιο τρόπο μεταξύ των σωμάτων ώστε στο σύνολό της η ορμή να μην αλλάζει. Η αρχή αυτή χρησιμοποιείται άρδην στο φαινόμενο των κρούσεων μεταξύ των σωμάτων, αφού μπορεί να μας βοηθήσει να βγάλουμε συμπεράσματα για τις ταχύτητες των σωμάτων μετά μία κρούση. Για κάποιους η  αρχή αυτή είναι πιο γενική και απο την αρχή της διατήρησης της ενέργειας καθότι η μηχανική ενέργεια διατηρείται εφόσον οι εσωτερικές δυνάμεις είναι διατηρητικές ενώ αυτό δεν αποτελεί απαραίτητη προυπόθεση για την ισχύ της διατήρησης της ορμής.

 

Εργαστήριο συγκρούσεων
 
Διατήρηση ορμής-κρούσεις
14.

Ροπή Δύναμης

 

Όταν αναφερόμαστε στη ροπή μίας δύναμης κάτι που είναι σημαντικό να έχουμε κατά νού είναι πως πρέπει να ξεχωρίζουμε την έννοια της δύναμης απο την έννοια της ροπής δύναμης.

Για να γίνουμε πιο συγκεκριμένοι η δύναμη έχει να κάνει με τη μεταφορική κίνηση ενός σώματος και εκφράζει την ευκολία ή τη δυσκολία με την οποία μπορεί ένα σώμα να μεταφερθεί. Απο την άλλη η ροπή δύναμης εκφράζει την ικανότητα που έχει μία δύναμη να περιστέψει ένα σώμα γύρω απο ένα σταθερό άξονα περιστροφής.

 

 

αναφέρεταιi) σε δύναμη (ασκούμενη σε συγκεκριμένο σώμα) και ii) σε γεωμετρικό σημείο        

εκφράζειτην ικανότητα της δύναμης στο να περιστρέψει ένα αρχικά ακίνητο σώμα περί άξονα κάθετο στο επίπεδο δύναμης και σημείου, αλλά περιγράφει και τη φορά κατά την οποία το σώμα θα περιστραφεί,  

συμβολίζεται με το ελληνικό γράμματ ,  

το μέτρο της ορίζεται ως γινόμενο της δύναμης επί την απόσταση του σημείου από τον φορέα της δύναμης

                       τ =F.

και είναι μέγεθος διανυσματικό.

Ως διεύθυνση του διανυσματικού αυτού μεγέθους ορίζεται η διεύθυνση του άξονα και ως κατεύθυνση η καθοριζόμενη- με τον κανόνα του δεξιού χεριού- από τη φορά κατά την οποία η δύναμη τείνει να περιστρέψει το σώμα.  

Αυτό σημαίνει ότι η ροπή περιγράφει κα τη φορά κατά την οποία η δύναμη τείνει να περιστρέψει το σώμα.

Η έννοιαροπή μιας δύναμης ως προς σημείο Ασυμπίπτει με την έννοια ροπή της δύναμης αυτής κατά τη διεύθυνση ενός άξονα κάθετου στο επίπεδο που ορίζεται από την ευθεία της δύναμης και το σημείο Α.
ροπή στρέψης
 
Ροπή δύναμης
15.  
Κίνηση εκτοξευόμενων αντικειμένων
 
Βολές
16.  
Το ηλιακό μου σύστημα
 
Το ηλιακό μας σύστημα
17.  
Τριβή
 
Τριβή
18.  
Προσγείωση στη Σελήνη!
 
Προσελήνωση!
19.  
Forces in 1 Dimension
 
Δυνάμες σε μία διεύθυνση
20.  
Λαβύρινθος
 
Λαβύρινθος
21.  
Διδιάστατη κίνηση πασχαλίτσας
 
Κίνηση σε δύο διαστάσεις
22.  
calculus-grapher
 
Μια εισαγωγή στις γραφικές παραστάσεις
23.  
Εργαστήριο Βαρύτητας
 
Βαρύτητα
24.  
Κίνηση σε 2Δ
 
Κίνηση στο επίπεδο
25.  
Κεκλιμένο Επίπεδο
 
Κεκλιμένο επίπεδο
26.  
Δυνάμεις και κίνηση
 
Δυνάμεις και κίνηση
27.  
Κεκλιμμένο επίπεδο: Δυνάμεις και Κίνηση
 
Κεκλιμένο επίπεδο και κίνηση
28.  
Άνωση
 
Άνωση

 

 

 

Διαβάστηκε 5200 φορές Τελευταία τροποποίηση στις Παρασκευή, 31 Ιανουαρίου 2014 19:47

Προσθήκη σχολίου

Βεβαιωθείτε ότι εισάγετε τις (*) απαιτούμενες πληροφορίες, όπου ενδείκνυται. Ο κώδικας HTML δεν επιτρέπεται.

Φωτογραφίες του χώρου μας

 Αίθουσα Υποδοχής  Αίθουσα Μαθημάτων και Ειδικής Αγωγής  Αίθουσα Λογοθεραπείας και Ομάδων Παιδιών  Αίθουσα Εργοθεραπείας  Αίθουσα Ψυχοθεραπείας Ενηλίκων και Εφήβων  Αίθουσα Υποδοχής
           
 Αίθουσα Ειδικής Αγωγής  Αίθουσα Ομάδων Ψυχοθεραπείας Ενηλίκων  Αίθουσα Λογοθεραπείας  Αίθουσα Υποδοχής  Αίθουσα Εργοθεραπείας  Αίθουσα Μαθημάτων Εφήβων