Brzina svjetlosti

JU Opća gimnazija „Bosanska Krupa“
Predmetni profesor: Amna Dervišagić
01.12. 2010.
Nastavni predmet: fizika
Razred: III1
Nastavna jedinica: Određivanje brzine svjetlosti pomoću mikrotalasne peći i čokolade
Zadaci sata:
Obrazovni- za ostvarenje: spoznajnih interesa: učenik će upoznati činjenice, pojmove i
procese iz područja elektromagnetnih talasa
doživljajnih interesa: učenik će steći i razviti interes za prirodnonaučnu, istraživačku i
kooperativnu kulturu
djelatnih interesa: učenik će razvijati sposobnosti mišljenja odabiranjem i odlučivanjem
Odgojni- za ostvarenje: bioloških potreba: učenik će marljivo raditi, dijelit će poslove,
pomagat će
socijalnih potreba: dogovarat će se, surađivat će
samoaktualizirajućih potreba: učenik će iskazati svoje stavove i upoznati stavove drugih,
prepoznat će osjećaj sigurnosti i pripadanja kolektivu, cijeniti vlastite i tuđe vrijednosti
Tip sata: USVAJANJE NOVIH SADRŽAJA kroz eksperimentalnu vježbu
Nastavna pomagala: Mikrovalna peć, čokolada, lenjir, digitron, tabla, kreda, kalkulator
Literatura:
Botonjić Ismet, Fizika 3, udžbenik za 3. razred gimnazije, Sarajevo Publishing.2003
Čolić A, „Fizika za prvi razred srednjih škola“, Harfograf, Tuzla
The Physics Teacher, vol. 35, April 1997, p. 231. Copyright 1997 American Association of
Physics Teachers
Zbornik predavanja, Fizika u obrazovanju-teme savremene fizike, DES Sarajevo, 2007.
Internet http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SpeedOfLight/measure_c.html
Oblici rada: kombinirani - rad u grupi, frontalni i individualni
Nastavne metode: metoda demonstracije, praktičnog rada, metoda razgovora
metoda problemske nastave (istraživačka, heuristička, metoda problemskog izlaganja)
Tok nastavnog sata:
Uvodni dio (5’):
„We can't solve problems by using the same kind of thinking
we used when we created them"
A. Einstein
Cilj: pobuditi učeničko interesovanje za temu. Učenici svoje znanje trebaju graditi na vlastitoj
aktivnosti, samostalno tražiti činjenice i uzročno-posljedične veze, težiti proširenju znanja,
učenjem otkrivanjem
Godine koje su uslijedile nakon Roemera, mnogi su uspjeli većom tačnošću, odrediti brzinu
svjetlosti. Npr: astronauti su na površini Mjeseca postavili ogledala precizno usmjerena prema
Zemlji, a sa Zemlje je emitiran kratkotrajni laserski snop usmjeren prema tim ogledalima. Od
trenutka emitiranja do povratka, proteklo je 2,56 s. Udaljenost između Mjeseca i Zemlje
iznosi 384000 km, te se dobilo da je brzina svjetlosti približno 300000 km/s
Postavlja se pitanje, kako u učionici, bez skupe opreme, odrediti ovu konstantu? Pokušajmo
otkriti način da brzinu svjetlosti možemo odrediti jednostavno, pomoću mikrovalne peći i
čokolade!
Glavni dio sata (35’):
Kada bacimo kamenčić na mirnu površinu vode, vidimo da se stvaraju talasi. Prenošenje
osciliranja kroz elastičnu sredinu naziva se talasno kretanje. Da bi postojao talas, mora
postojati izvor i elastična sredina kroz koju se prostire.
Oscilacije se prenose sa djelića na djelić, ali svi djelići neće biti u istom položaju-kažemo
da nisu u istoj fazi osciliranja. Rastojanje između dva najbliža djelića u istoj fazi osciliranja je
talasna dužina λ.. Kroz jednu sredinu se mogu istovremeno prostirati dva ili više talasa, pri
čemu može doći do njihovog pojačanja, ili slabljenja. Slaganje dva ili više talasa zove se
interferencija. Poseban slučaj interferencije talasa imamo kada se dva talasa iste talasne
dužine prostiru u suprotnom smjeru. Nastali talas, zove se stojeći talas
Slika 1 Stojeći talas nastaje interferencijom dva talasa jednake amplitude i frekvencije koji na istom
pravcu putuju jedan nasuprot drugom.
Kada slušate muziku sa radio-prijemnika, gledate TV, dugine boje na nebu, ili kuhate večeru
u mikrovalnoj pećnici, sigurno ne razmišljate o elektromagnetnim talasima
Postojanje
elektromagnetnih
talasa
teorijski
je
dao
J.C.
Maxwell
1864.god.,
a
eksperimentalno pokazao 1888.H. Hertz. Radio–talasi, vidljiva svjetlost, mikrotalasi.. su vrste
elektromagnetnih talasa.
Stojeći talas ima čvorove i trbuhe. Čvorovi su tačke koje se nalaze u stanju mirovanja, a
trbusi su mjesta sa maksimalnom amplitudom osciliranja. Razmak između dva susjedna
čvora, ili trbuha jednak je polovini talasne dužine talasa od kojih je stojeći talas nastao.
Uopćeno, načini dobijanja mikrotalasa se dijele u dvije kategorije: uređaje čvrstog stanja i
uređaje na bazi vakuum cijevi. Mikrovalovi iz prve kategorije bazirani su na
poluprovodnicima. U drugu kategoriju spadaju uređaji čiji rad se zasniva na kretanju
elektrona u vakuum cijevi pod utjecajem kontroliranog električnog i magnetnog poljamagnetron. Magnetron je “srce” mikrovalnne pećnice. To je snažna elektronska vakuumska
cijev, koja generiše koherentne mikrotalase. Pronalazači magnetrona se smatraju britanski
naučnici John Randall i H.A.Boot -Birmingham University.
Pripremu hrane pomoću mikrotalasa otkrio je Percy Spencer pri konstrukciji magnetrona za
radar. Primijetio je topljenje čokolade u njegovom džepu.
Hrana se izlaže talasima frekvencije 2,45 GHz, a voda, mast i neke druge supstance,
apsorbuju energiju od mikrotalasa dielektričnim zagrijavanjem Zbog prostornog rasporeda
atoma, molekule vode imaju asimetričan raspored naelektrisanja. Pozitivno naelektrisanje je
na jednom, a negativno na drugom kraju. Molekula se ponaša kao dipol-slijedi uticaj
električnog polja posredstvom sprega sila električnog polja i počne rotirati.. Ako se molekula
vode pobudi na rotaciono kretanje, dobivenu energiju kroz sudare prenosi na molekule kojima
je okružena
Slika 2 Spreg sila, rotacija i zagrijavanje molekula vode. Energija mikrotalasnog zračenja
transformira se u unutrašnju energiju i povećava se temperatura
Izvođenje mjerenja
Izvadili smo rotirajući pladanj iz pećnice. Na tanjir smo stavili duži komad čokolade i na
postavili na „maksimalnu jačinu“, dok se ne počne topiti. To je trajalo 10-15s.
Čokoladu ne držati predugo u pećnici.
Slika 3 Izvođenje mjerenja
Nakon toga smo izvadili čokoladu iz pećnice. Neka mjesta na čokoladi su se više istopila.
Slika 4 Rastopljena mjesta na čokoladi
Izmjerili smo razmak između mjesta gdje se čokolada jako rastopila1.
Na mikrovalnoj peći, ili u priručniku piše podatak o frekvenciji.obično 2,45GHz
1
Napomena: zbog nepravilnog oblika i širine udubljenja, razmak između udubljenja je potrebno što
preciznije nekoliko puta izmjeriti, najbolje je uzeti razmak između najdubljih tačaka u udubljenjima, a
kao rezultat uzeti srednju vrijednost
Slika 5 Nastanak stojećih valova u mikrovalnoj peći
Naš rezultat:
d = 0, 061m =
λ
⇒ λ = 0,122m
2
f = 2450 ⋅106 Hz
c = λ ⋅ f = 0,122m ⋅ 2450 ⋅106 s −1
m
c = 298900000
s
Završni dio sata (5’):
Povijest čokolade započinje s civilizacijom drevnih Maja. Čokoladu su te civilizacije
konzumirale kao gorki napitak spremljen od plodova kakaovca pomiješanog sa različitim
začinima. Žudnja za slatkim poznata je svakome ko je u razdoblju stresa posegnuo za
pločicom čokolade. Dr.Albert Stunkard, profesor psihijatrije na Pensilvanijskom sveučilištu,
vjeruje da je žudnja za slatkim žudnja za serotoninom – neurotransmiterom, molekulom koja
se još naziva "hormon dobrog raspoloženja". Uzimanjem manjih količina čokolade potičemo
koncentraciju i jačamo svoje intelektualne i psihičke sposobnosti. Čokolada je izvrstan izvor
fosfora, koji hrani stanice mozga, te pravi rudnik magnezija, oligoelementa potrebnog za
normalno funkcioniranje svih životnih metaboličkih procesa.
Jedan od razloga da se nakon sata počastimo komadićem čokolade!

Download Report