fizyka - Dromader

fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 1
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
MOJE LABORATORIUM
FIZYKA
si∏y i ruch
maszyny proste
magnetyzm i elektrycznoÊç
woda, powietrze i gazy
Êwiat∏o i dêwi´k
Prosimy osoby nadzorujàce dzieci przy przeprowadzaniu eksperymentów o zapisanie
w poni˝szej ramce numeru telefonu do doraênej pomocy lekarskiej,
z którego mo˝na b´dzie skorzystaç w razie koniecznoÊci
Doraêna pomoc lekarska
nr tel.: ..............................................................................
Uwaga!
Niektóre elementy zestawu majà ostre kraw´dzie.
Zestaw przeznaczony jest dla dzieci od 10 roku ˝ycia.
Trzymaç zestaw poza zasi´giem dzieci do 3 roku ˝ycia.
Wskazane zapoznanie si´ z instrukcjà przez osoby doros∏e i w razie potrzeby nadzór
przy wykonywaniu doÊwiadczeƒ.
Do zasilania u˝ywaç tylko baterii AA (LR6) 1,5V.
U˝ycie innych êróde∏ zasilania mo˝e byç niebezpieczne.
Nie stosowaç akumulatorów.
Nie mieszaç roz∏adowanych i na∏adowanych baterii.
Nie ∏adowaç baterii.
Nie mieszaç ró˝nych typów baterii (alkalicznych z cynkowo-w´glowymi).
Uwaga!
Dzieci m∏odsze ni˝ 8 lat mogà zad∏awiç si´ nienapompowanym lub przebitym balonem.
Konieczny jest nadzór osób doros∏ych.
Nienapompowane balony nale˝y trzymaç poza zasi´giem ma∏ych dzieci.
W przypadku przebicia natychmiast wyrzuciç!
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 2
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
SPIS ELEMENTÓW:
SPIS ELEMENTÓW
1. konsola
2. podstawa wagi
3. szalki x 2 (waga)
4. instrukcja do zestawu
5. du˝e ko∏a x 2
6. ma∏e ko∏a x 2
7. odwa˝nik 1/2g (waga)
8. odwa˝nik 1g (waga)
9. odwa˝nik 2g (waga)
10. odwa˝nik 3g (waga)
11. odwa˝nik 5g (waga)
12. rami´ (waga)
13. element przed∏u˝ajàcy (waga)
14. wskazówka (waga)
15. zlewka
16. kulki
17. uchwyt do probówki x 2
18. zakraplacz
19. kó∏ka x 2 (waga)
20. pierÊcieƒ gumowy
21. wà˝
22. kartka ze wzorami
23. tekturka z kolorowymi dyskami
24. nabiegunniki
25. rurka z tworzywa sztucznego x 3
26. pr´t stalowy
27. naklejka z podzia∏kami
28. podwozie
29. balony
30. podgrzewacz stearynowy
31. cylinder strzykawki
32. t∏ok strzykawki
33. korek bez otworu
34. korek z jednym otworem
35. korek z dwoma otworami
36. lejek
37. p∏ytka
38. papier Êcierny
39. lusterko
40. probówki
41. zaczep wagi spr´˝ynowej
42. podstawa strzykawki
43. drut emaliowany
44. wata stalowa
45. szpilka i zatyczka (waga)
46. spinacze biurowe
47. arkusz gumy
48. krzy˝ak
49. zatyczka
50. ma∏e nakr´tki x 3
51. du˝e nakr´tki x 3 (waga)
52. no˝yk do rurek
53. Êruby x 3
54. wkr´ty monta˝owe
55. uchwyty kàtowe
56. wspornik
57. niç
58. szpilki z tworzywa sztucznego
59. oÊ
60. gumki recepturki
61. spr´˝yna
62. magnes
UWAGA!
Niektóre elementy mogà si´ nieco ró˝niç od przedstawionych na rysunkach.
1 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 3
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
SPIS TREÂCI:
Drodzy Rodzice i Nauczyciele! ................................................................................................................................ 3
WST¢P ...................................................................................................................................................................... 3
OSTRZE˚ENIA ......................................................................................................................................................... 3
SYSTEM METRYCZNY ............................................................................................................................................. 4
JEDNOSTKI MIAR .................................................................................................................................................... 4
INSTRUKCJE MONTA˚U ......................................................................................................................................... 5
Konsola ..................................................................................................................................................................... 5
Waga ........................................................................................................................................................................ 5
Zlewka z podzia∏kà ................................................................................................................................................... 6
Cylinder miarowy (menzurka ................................................................................................................................... 6
Waga spr´˝ynowa .................................................................................................................................................... 6
Zakraplacz ................................................................................................................................................................ 6
Wózek ....................................................................................................................................................................... 7
Podgrzewacz stearynowy ........................................................................................................................................ 7
Poduszkowiec .......................................................................................................................................................... 7
Strzykawka ............................................................................................................................................................... 8
Wsuwanie rurki do otworu w korku ......................................................................................................................... 8
Podgrzewanie i studzenie probówek ....................................................................................................................... 8
Zdejmowanie izolacji z przewodów ......................................................................................................................... 8
Zasobnik bateryjny ................................................................................................................................................ 8-9
Ci´cie rurek .............................................................................................................................................................. 9
Gi´cie rurek .............................................................................................................................................................. 9
Robimy pipet´ (dysz´) ........................................................................................................................................... 10
POWIETRZE I INNE GAZY (doÊwiadczenia 1 do 47) ............................................................................................ 10
WODA I INNE CIECZE (doÊwiadczenia 48 do 81) .............................................................................................. 24
SI¸Y I RUCH (doÊwiadczenia 82 do 121) .............................................................................................................. 32
MASZYNY PROSTE (doÊwiadczenia 122 do 143) ................................................................................................ 44
DèWI¢K (doÊwiadczenia 144 do 159) ................................................................................................................... 52
ÂWIAT¸O I WZROK (doÊwiadczenia 160 do 195) ................................................................................................. 56
CIEP¸O (doÊwiadczenia 196 do 224) ....................................................................................................................74
MAGNETYZM (doÊwiadczenia 225 do 248) .......................................................................................................... 80
ELEKTRYCZNOÂå STATYCZNA (doÊwiadczenia 249 do 256) ............................................................................ 87
Moje Laboratorium - Fizyka • 2
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 4
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
Drodzy Rodzice i Nauczyciele!
Zestaw zosta∏ zaprojektowany w celu stymulowania u dzieci i m∏odzie˝y naturalnej ch´ci poznawania Êwiata,
eksperymentowania i dociekania istoty zjawisk. Niektóre doÊwiadczenia nale˝y przeprowadzaç pod nadzorem osób
doros∏ych. Przeczytaj instrukcj´ przed przystàpieniem do doÊwiadczenia i trzymaj jà w pobli˝u miejsca przeprowadzania
eksperymentu. Zapoznaj si´ ze wszystkim ostrze˝eniami i uwagami. Przedyskutuj kwestie dotyczàce bezpieczeƒstwa
i przeka˝ dziecku, na co ma zwróciç uwag´. W∏aÊciwe u˝ycie sprz´tu i materia∏ów jest tak˝e cz´Êcià nauki. Pami´taj
o indywidualnym dostosowaniu trudnoÊci wykonywania doÊwiadczenia do umiej´tnoÊci i zainteresowaƒ dziecka.
WST¢P
Zestaw „Moje Laboratorium - Fizyka” przeznaczony jest dla dzieci i m∏odzie˝y ciekawych Êwiata,
których fascynuje eksperymentowanie i samodzielne odkrywanie praw fizyki. DoÊwiadczanie
zjawisk i samodzielne dochodzenie do rozwiàzaƒ prowadzi do uzyskania bezcennej, praktycznej
wiedzy, której nie da si´ porównaç z wiedzà zdobytà teoretycznie.Takich doÊwiadczeƒ si´ po
prostu nie zapomina. Nauka naprawd´ mo˝e byç zabawà a nie tylko zapami´tywaniem suchych
liczb i faktów, z których niewiele si´ potem pami´ta. Zestaw zawiera sprz´t i szczegó∏owe opisy
niezb´dne do wykonania 256 bezpiecznych doÊwiadczeƒ o zró˝nicowanym stopniu trudnoÊci:
od bardzo prostych do bardzo skomplikowanych. Stosuj si´ do zaleceƒ i uwag zawartych
w niniejszej instrukcji a na pewno uda Ci si´ zakoƒczyç wszystkie eksperymenty powodzeniem.
PRZED PRZYSTÑPIENIEM DO DOÂWIADCZE¡
PRZECZYTAJ INSTRUKCJ¢ MONTA˚U NA STRONACH OD 5 DO 10.
OSTRZE˚ENIA
Wszystkie doÊwiadczenia w których u˝ywa si´ ognia muszà byç wykonywane pod nadzorem
osób doros∏ych.
DoÊwiadczenia wymagajàce nadzoru osób doros∏ych oznaczono znakiem
Uwa˝aç na przedmioty o ostrych kraw´dziach.
Trzymaç poza zasi´giem dzieci do 3-go roku ˝ycia.
Wskazaç dziecku, na co ma zwróciç uwag´.
U˝ywaç tylko baterii 1,5V AA (LR6).
Nie u˝ywaç akumulatorów!
Nie zwieraç biegunów!
Zu˝ytà bateri´ wyjàç z zabawki i zutylizowaç zgodnie z przepisami!
Zachowaç w∏aÊciwà polaryzacj´ baterii!
Nie ∏adowaç baterii!
Nie mieszaç ró˝nych typów baterii lub baterii w na∏adowanych w ró˝nym stopniu
NIEBEZPIECZE¡STWO PO¸KNI¢CIA!
Dzieci m∏odsze ni˝ 8 lat mogà zad∏awiç si´ nienapompowanym lub przebitym balonem.
Konieczny jest nadzór osób doros∏ych. Nienapompowane balony nale˝y trzymaç poza zasi´giem
ma∏ych dzieci. W przypadku przebicia natychmiast wyrzuciç!
3 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 5
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
SYSTEM METRYCZNY
Wszystkie miary w niniejszej instrukcji podawane sà w metrycznym systemie miar i wag SI.
WielkoÊci systemu SI nie muszà byç t∏umaczone na ró˝ne j´zyki – sà uniwersalne. Podstawowà
jednostkà d∏ugoÊci w uk∏adzie SI jest jeden metr a jednostkà masy jeden kilogram. Do nazw
jednostek podstawowych dodawane sà przedrostki. W ten sposób tworzymy jednostki pochodne
(np. przedrostek „kilo” oznaczajàcy 1000, dodany do jednostki podstawowej „metr” daje nam
„kilometr” czyli 1000 metrów (1000m).
JEDNOSTKI MIAR
D∏ugoÊç:
1 metr (m) = 100 cm
1 centymetr (cm) = 10 mm
1 kilometr (km) = 1000 m
Poni˝szy rysunek s∏u˝y do przeliczenia cali (ang. inch) na centymetry:
cale
cm
1
1
2
2
3
4
3
5
6
7
4
8
9
10
11
Powierzchnia:
1 centymetr kwadratowy (cm²) = 100mm²
1metr kwadratowy (m²) = 10 000cm²
1 hektar (ha) = 10 000m²
1 kilometr kwadratowy (km²) = 1000 ha
Waga:
1 gram (g) = 1000mg (miligramów)
1 kilogram (kg) = 1000g
1 tona (t) = 1000 kg
Obj´toÊç:
1 metr szeÊcienny (m³) = 1000 decymetrów szeÊciennych (dm³) = 1000 litrów
1 litr = 1000 mililitrów (ml)
1 mililitr = 1 cm³
Temperatura:
Poni˝sza skala s∏u˝y do przeliczenia stopni Fahrenheita na stopnie Celsjusza.
°F
-40
-40
°C
0
-20
32
0
40
80
20
98,6
37
40
120
200
160
60
80
212
°F
100°C
Moje Laboratorium - Fizyka • 4
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 6
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
INSTRUKCJE MONTA˚U
KONSOLA
Konsola jest uniwersalnym przyrzàdem, który w Twoim
laboratorium pe∏niç b´dzie wiele ró˝nych funkcji. W celu
u˝ycia konsoli jako stojaka do probówek, do otworów
znajdujàcych si´ w jej korpusie nale˝y w∏o˝yç uchwyt na
probówki. Mo˝na wykorzystaç dowolne otwory, co daje
mo˝liwoÊç ustawienia probówki pionowo, lub pod kàtem.
Zalecamy wykorzystywanie otworów w górnej cz´Êci konsoli.
Ka˝dy uchwyt probówki posiada dwa haczyki w kszta∏cie
litery L.
Przed instalacjà uchwytu oskrob je delikatnie no˝em
z ewentualnych nadlewek powsta∏ych w procesie
produkcyjnym, aby haczyki lekko wsuwa∏y si´ do otworów
w konsoli. Ustaw uchwyt w po∏o˝eniu, w którym d∏u˝sze
ramiona haczyków prostopad∏e sà do powierzchni konsoli,
wsuƒ haczyki w otwory i delikatnie obróç w dó∏.
W przypadku koniecznoÊci u˝ycia podgrzewacza
stearynowego pami´taj, ˝e:
1. Konieczny jest nadzór osób doros∏ych.
2. Uchwyt nale˝y w∏o˝yç do konsoli w takim po∏o˝eniu, aby
probówka ustawiona by∏a pod kàtem (rysunek).
3. P∏omieƒ podgrzewacza powinien byç jak najbardziej
oddalony od konsoli i uchwytu probówki i powinien
obejmowaç jej dno.
WAGA
W Twoim zestawie znajdujà si´ cz´Êci sk∏adowe wagi
szalkowej. Waga jest bardzo dok∏adna i jest w stanie wykryç
ró˝nic´ ci´˝arów wynoszàca zaledwie 0,5g.
Element
przed∏u˝ajàcy
szpilka
zatyczka
Szalka
Wskazówka
baza
Podstawa
5 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 7
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
WciÊnij element przed∏u˝ajàcy w szczelin´ znajdujàcà si´ w górnej cz´Êci podstawy wagi.
Prze∏ó˝ metalowe kó∏ka przez otwory w szalkach i przez otwory znajdujàce si´ na koƒcach
ramienia wagi. Zainstaluj wskazówk´. Rami´ zawieÊ na szpilce zabezpieczonej zatyczkà.
Zrównowa˝ ramiona wagi, wkr´cajàc metalowe nakr´tki na gwint znajdujàcy si´ na koƒcach
ramienia wagi tak, aby wskazówka wskaza∏a „0”.
Waga szalkowa znajduje zastosowanie w wi´kszoÊci doÊwiadczeƒ, w których nale˝y coÊ
dok∏adnie odmierzyç. W kilku przypadkach u˝yteczna b´dzie tak˝e waga spr´˝ynowa opisana
na tej stronie.
ZLEWKA Z PODZIA¸KÑ
Zlewka z podzia∏kà s∏u˝y do odmierzania du˝ych iloÊci cieczy. Upewnij si´ zawsze, ˝e zlewka
stoi na poziomej powierzchni.
CYLINDER MIAROWY (MENZURKA)
cm³
30
WciÊnij cylinder strzykawki w ˝ó∏tà podstaw´ strzykawki. Odmierz za pomocà
zlewki z podzia∏kà 30ml wody. Wyrównaj dok∏adnie poziom za pomocà zakraplacza.
Przelej wod´ do menzurki. Odklej podzia∏k´ w cm³ od naklejki i przyklej do cylindra
menzurki dopasowujàc kresk´ 30cm³ do poziomu wody w menzurce.
25
20
10
Wyskalowa∏eÊ w ten sposób menzurk´ i b´dziesz móg∏ z jej pomocà odmierzaç
dok∏adnie ma∏e obj´toÊci cieczy.
WAGA SPR¢˚YNOWA
Spr´˝yna z jednej strony jest p∏aska
a z drugiej posiada prostopadle
ustawiony zwój. Dowià˝ cienki
sznurek do p∏askiej cz´Êci a zwój
prze∏ó˝ przez szczelin´ w zaczepie
wagi spr´˝ynowej (rysunek 1).
Ca∏oÊç w∏ó˝ do cylindra
(rysunek 2). Przywià˝ do koƒca nitki
odwa˝nik 5g (rysunek 3). Odklej
podzia∏k´ z „gramami”
od naklejki i przyklej do cylindra,
dopasowujàc kresk´ 5g z dolnym
koƒcem spr´˝yny (rysunek 4).
Rys.1
Rys.2
Rys.3
5
Rys.4
0
spr´˝yna
5
cylinder
naklejka
z podzia∏kà
10
15
sznurek
20
25
Wskazania wagi, które odczytywaç
b´dziesz z podzia∏ki odpowiadaç
b´dà teraz rzeczywistej masie
wa˝onych przedmiotów.
odwa˝nik
5g
odwa˝nik
5g
Moje Laboratorium - Fizyka • 6
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 8
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
ZAKRAPLACZ
Nasuƒ gumowà cz´Êç zakraplacza na pipet´ z tworzywa sztucznego.
ÂciÊnij gumk´ a koniec pipety zanurz w cieczy. Zwolnij nacisk a ciecz
wciàgni´ta zostanie do pipety. Wyjmij koniec pipety z cieczy.
Naciskajàc lekko na gumk´, mo˝esz dozowaç ciecz po jednej kropli.
WÓZEK
Za∏ó˝ ma∏e i du˝e ko∏a na wystajàce osie podwozia i zabezpiecz je przed spadaniem za pomocà
szpilek z tworzywa sztucznego.
du˝e ko∏a
podwozie
ma∏e ko∏a
szpilki
z tworzywa
sztucznego
oÊ
PODGZREWACZ STEARYNOWY
Wymagany nadzór osób doros∏ych. Wszystkie doÊwiadczenia wymagajàce takiego nadzoru
b´dà oznaczone znakiem
U˝ywajàc podgrzewacza przestrzegaj nast´pujàcych zasad:
1. Konieczny jest nadzór osób doros∏ych.
2. Usuƒ wszelkie niepotrzebne przedmioty z miejsca pracy.
3. Knot zapalaj zapa∏kà nie wczeÊniej ni˝ jest to konieczne.
4. Po zakoƒczeniu doÊwiadczenia zdmuchnij p∏omieƒ.
PODUSZKOWIEC
Na∏ó˝ szyjk´ balonu na okràg∏à wypustk´
du˝ego ko∏a. Odwróç ko∏o i nadmuchaj balon.
ZaciÊnij szyjk´ balonu a z drugiej strony w∏ó˝
w otwór zatyczk´ z ma∏ym otworem.
Po∏ó˝ ca∏oÊç na g∏adkiej powierzchni zatyczkà
w dó∏ i zwolnij nacisk na szyjk´ balonu.
Puknij lekko palcem w ko∏o.
Strumieƒ powietrza wypychanego przez balon
wydobywaç si´ b´dzie przez otwór w zatyczce
i znacznie zredukuje tarcie pomi´dzy ko∏em
a powierzchnià, na której le˝y. Ca∏oÊç poruszaç
si´ b´dzie na poduszce powietrznej.
7 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 9
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
STRZYKAWKA
W celu zmontowania strzykawki, w∏ó˝ gumowy pierÊcieƒ w rowek znajdujàcy si´ na koƒcu
t∏oka. Zwil˝ wodà koƒcówk´ i w∏ó˝ t∏ok do cylindra. Co pewien czas koƒcówk´ t∏oka nale˝y
zwil˝aç wodà, aby zapobiec zu˝yciu gumki i zapewniç p∏ynny ruch t∏oka.
WSUWANIE RURKI DO OTWORU W KORKU
Przed wykonaniem tej operacji, pami´taj o zwil˝eniu zewn´trznych Êcianek rurki.
Rurk´ nale˝y wciskaç w otwór w korku ruchem posuwisto-obrotowym.
PODGZEWANIE I STUDZENIE PROBÓWEK
Podgrzewajàc substancj´ w probówce zawsze pami´taj o nast´pujàcych zasadach:
Probówk´ nale˝y trzymaç za jej górnà cz´Êç w uchwycie do probówek, nigdy w r´kach.
Nale˝y zwracaç uwag´, aby p∏omieƒ znajdowa∏ si´ jak najdalej uchwytu, poniewa˝ tworzywo
sztuczne, z którego jest wykonany uchwyt odkszta∏ca si´ pod wp∏ywem wysokiej temperatury.
Nigdy nie trzymaj wylotu probówki w kierunku Twojej twarzy ani innych osób! ZawartoÊç mo˝e
nagle zostaç wyrzucona na zewnàtrz! To mo˝e byç niebezpieczne!
Nigdy nie podgrzewaj pustej probówki. Mo˝e p´knàç!
Po zakoƒczeniu ogrzewania ostudê powoli probówk´ w powietrzu przez ok. 15min. Nie dotykaj
jej wczeÊniej. Nigdy nie studê jej przez w∏o˝enie do wody!
Nie k∏adê probówki na stole! Zniszczy∏byÊ jego powierzchni´!
ZDEJMOWANIE IZOLACJI Z PRZEWODÓW
Drut miedziany, który znajduje si´ w Twoim zestawie pokryty
jest emalià izolacyjnà. W celu zapewnienia dobrego
po∏àczenia elektrycznego, izolacj´ z koƒców drutu nale˝y
usunàç. Najwygodniej jest to zrobiç za pomocà ma∏ego
arkusika papieru Êciernego (patrz rysunek).
ZASOBNIK BATERYJNY
uchwyt baterii
Zasobnik bateryjny wbudowany
jest w konsol´ (rysunek).
wyci´cie
uchwyt
zacisku
Moje Laboratorium - Fizyka • 8
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 10
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
nakr´tka
szeÊciokàtna
Przygotuj zaciski
zgodnie z rysunkiem:
nakr´tki
Êruba
uchwyt zacisku
Êruba
+
–
+
–
uchwyt zacisku
Wsuƒ baterie do zasobnika jak na rysunku. W celu dopasowania rozstawu zacisków, doreguluj
Êrub´ znajdujàcà si´ po prawej stronie i zakontruj jà nakr´tkà.
Zwróç uwag´ na w∏aÊciwà polaryzacj´ baterii! U˝ywaj tylko baterii 1,5V typu AA. Nie u˝ywaj
akumulatorów! Nie zwieraj zacisków! Zu˝yte baterie wyjmij niezw∏ocznie z zasobnika!
Nawiƒ odizolowane koƒcówki drutu na Êruby i dokr´ç nakr´tki. Drut nale˝y nawijaç „w prawo”
patrzàc od przodu konsoli.
CI¢CIE RUREK
W laboratorium cz´sto musimy przygotowaç rurki o ró˝nych kszta∏tach.
W Twoim zestawie zamiast rurek szklanych znajdziesz rurki z tworzywa
sztucznego, z którymi pracuje si´ znacznie ∏atwiej i bezpieczniej .
Tworzywo sztuczne mi´knie w ni˝szej temperaturze ni˝ szk∏o.
W celu wygi´cia rurki, musisz jà najpierw podgrzaç. Wykorzystaj w tym celu podgrzewacz
stearynowy. Zaznacz miejsce ci´cia pisakiem na rurce. Po∏ó˝ rurk´ na stole, przy∏ó˝ no˝yk do
ci´cia szk∏a do zaznaczonego punktu i obróç rurk´ przynajmniej 3 razy naciskajàc na nià
no˝ykiem. PowinieneÊ zrobiç wyraêne naci´cie na obwodzie rurki. Weê teraz rurk´ w dwie r´ce
i prze∏am w zaznaczonym punkcie. Ostre kraw´dzie przeszlifuj papierem Êciernym. Rurk´
mo˝na tak˝e przeciàç ma∏a pi∏kà.
rurka
no˝yk
90°
GI¢CIE RUREK
Trzymajàc rurk´ poziomo ok. 25cm nad p∏omieniem, ostro˝nie podgrzewaj jà nad p∏omieniem,
ca∏y czas obracajàc wokó∏ w∏asnej osi. Wygnij do po˝àdanego kszta∏tu, gdy poczujesz, ˝e
tworzywo sta∏o si´ wystarczajàco mi´kkie. Nie u˝ywaj du˝ej si∏y! Poczekaj a˝ rurka ostygnie.
twirzywo sztuczne
9 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 11
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
ROBIMY PIPET¢ (DYSZ¢)
Pipeta (dysza) to rurka, która zw´˝a si´ ku koƒcowi.
Trzymajàc rurk´ poziomo, ok. 12cm nad p∏omieniem
ostro˝nie podgrzewaj jà, ca∏y czas obracajàc wokó∏ w∏asnej
osi. Ogrzewaj na wi´kszej d∏ugoÊci ni˝ przy gi´ciu.
Rozciàgaj koƒce rurki, ca∏y czas jà obracajàc, gdy
poczujesz, ˝e tworzywo sta∏o si´ mi´kkie. Wyjmij
z p∏omienia w momencie, gdy uzyskasz po˝àdany kszta∏t
i ostudê. Przetnij jeszcze no˝yczkami w miejscu
najwi´kszego przew´˝enia i ju˝ masz gotowe dwie pipety
(lub dysze)!
pipeta
POWIETRZE I INNE GAZY
Powietrze niezb´dne do ˝ycia na Ziemi jest bezbarwne, bezwonne i nie ma smaku. Nie mo˝emy
go zobaczyç ani zwa˝yç tak, jak mo˝emy to zrobiç np. z kamieniem. Ale mo˝emy zbadaç jego
inne ciekawe w∏aÊciwoÊci!
POWIETRZE ZAJMUJE OKREÂONÑ OBJ¢TOÂå
DoÊwiadczenie 1
Nadmuchaj balon znajdujàcy si´ w Twoim zestawie. W miar´
nape∏niania go powietrzem, jego obj´toÊç zwi´ksza si´. Im wi´cej
powietrza wdmuchniesz do Êrodka, tym wi´kszà obj´toÊç zajmie.
ÂciÊnij palcami szyjk´ balonu podczas wypuszczania z niego powietrza.
Wyraênie czuç b´dziesz opór spr´˝onego powietrza.
DoÊwiadczenie 2
Wlej wod´ do ¾ obj´toÊci zlewki. W∏ó˝ do niej odwróconà menzurk´.
Chocia˝ menzurka wydaje si´ pusta, woda nie mo˝e si´ dostaç do
jej wn´trza, poniewa˝ znajduje si´ w niej powietrze. Poziom wody
w zlewce podnosi si´.
Powietrze jest gazem i jak ka˝dy gaz przyjmuje kszta∏t naczynia,
w którym si´ znajdzie.
DoÊwiadczenie 3
Zanurz do zlewki z wodà otwarty z dwóch stron cylinder. Woda
wewnàtrz cylindra podniesie si´ do poziomu wody w zlewce, poniewa˝
wyprze znajdujàce si´ w jego wn´trzu powietrze. Poziom wody
w zlewce nieznacznie podniesie si´ (obj´toÊç Êcianek cylindra!).
Moje Laboratorium - Fizyka • 10
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 12
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 4
Zatkaj górny otwór cylindra i w∏ó˝ jego dolny koniec do zlewki z wodà.
Woda nie mo˝e si´ dostaç do wn´trza cylindra, poniewa˝ znajduje si´
w nim powietrze. Poziom wody w zlewce podnosi si´.
Odetkaj otwór. Poziom wody w cylindrze podnosi si´ a opada w zlewce.
DoÊwiadczenie 5
Przygotuj strzykawk´: wyrównaj papierem Êciernym koƒcówk´ t∏oka
i za∏ó˝ na nià gumowy pierÊcieƒ. Zwil˝ go wodà i w∏ó˝ do cylindra. Zanurz
wolny koniec cylindra w zlewce z wodà. Powietrze pozostaje w cylindrze.
WciÊnij powoli t∏ok. Wypychane powietrze uchodzi do wody w postaci
p´cherzyków.
Po wyciÊni´ciu z cylindra ca∏ego powietrza, trzymaj koniec cylindra
w wodzie i zacznij przesuwaç t∏ok w przeciwnym kierunku. Miejsce
powietrza zajmuje woda, która osiàga wy˝szy poziom ni˝ w zlewce.
DoÊwiadczenie 6
To doÊwiadczenie nale˝y przeprowadziç w wannie,
zlewie, wiadrze lub du˝ym naczyniu. Zanurz w nim
zlewk´ i pozwól, aby ca∏kowicie wype∏ni∏a si´ wodà.
Trzymajàc zlewk´ jednà r´kà, dnem do góry weê
w drugà r´k´ probówk´ i trzymajàc jà otworem do
do∏u zanurz w wodzie.
Pod wodà ostro˝nie „przelej” powietrze z próbówki
do zlewki. P´cherze powietrza przedostajà si´ do
wn´trza zlewki i wypierajà z niej cz´Êç wody. Wyglàda
tak, jakby nic nie znajdowa∏o si´ w jej górnej cz´Êci,
ale my wiemy ju˝, ˝e znajduje si´ tam powietrze.
DoÊwiadczenie 7
W∏ó˝ odwróconà, wype∏nionà wodà probówk´ do
zlewki wype∏nionej wodà do ¾ wysokoÊci. W∏ó˝ do
probówki jeden koniec w´˝a a przez drugi koniec
wdmuchuj powietrze do jej wn´trza. Powietrze wypiera
wod´ i po pewnym czasie wype∏nia ca∏à obj´toÊç
probówki.
11 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 13
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
GDZIE ZNAJDUJE SI¢ POWIETRZE?
Najprostszà metodà zbadania, czy w jakimÊ przedmiocie znajduje si´ powietrze jest zanurzenie
go w wodzie. T´ metod´ stosuje si´ przy odnajdywaniu miejsca, w którym uszkodzona jest
opona samochodowa.
DoÊwiadczenie 8
W∏ó˝ ma∏y s∏oik do wody trzymajàc go otworem do do∏u. Pod wodà obróç s∏oik otworem do
góry. Ze s∏oika ucieka powietrze.
DoÊwiadczenie 9
Wrzuç do zlewki z wodà: bry∏k´ ziemi, kawa∏ek gàbki, kawa∏ek ceg∏y, ró˝ne kamienie. Potrzàsaj
zlewkà. W wi´kszoÊci badanych substancji uwi´zione jest powietrze, które wydobywaç si´
b´dzie na powierzchni´ wody.
DoÊwiadczenie 10
Czy woda zawiera powietrze?
Czysta chemicznie woda nie zawiera powietrza. Woda wyst´pujàca w naturze np. deszczówka,
woda w morzach i rzekach a nawet z wodociàgu zawiera jednak pewnà jego iloÊç.
Obserwuj wn´trze garnka podczas podgrzewania wody na kuchence. Na Êciankach garnka
powstajà p´cherzyki powietrza, poniewa˝ wraz ze wzrostem temperatury rozpuszczalnoÊç
powietrza w wodzie spada.
WA˚YMY POWIETRZE
DoÊwiadczenie 11
Po∏ó˝ na jednej szalce wagi pusty balon i kawa∏ek nitki. Zrównowa˝ go odwa˝nikami po∏o˝onymi
na drugiej szalce i nakr´tkami regulacyjnymi znajdujàcymi si´ na koƒcach ramienia wagi. Zdejmij
balon z szalki, nadmuchaj i zawià˝ nitkà, która le˝a∏a na szalce. Nadmuchany balon umieÊç
ponownie na tej samej szalce. Szalka opada w dó∏. Powietrze jednak ma swojà wag´!
Moje Laboratorium - Fizyka • 12
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 14
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
CIÂNIENIE POWIETRZA
Dowiedzia∏eÊ si´ ju˝, ˝e powietrze przyjmuje obj´toÊç naczynia, w którym si´ znajduje i ˝e ma
swój ci´˝ar. Powietrze wywiera tak˝e ciÊnienie na wszystkie przedmioty, które równe jest jednemu
kilogramowi na 1 centymetr kwadratowy. To bardzo du˝o. Wystarczy dodaç, ˝e na powierzchni´
Twojego cia∏a dzia∏a si∏a równa dwudziestu tonom!
DoÊwiadczenie 12
3 cm
1,2 cm
CiÊnienie jest odwrotnie proporcjonalne do
powierzchni.
DoÊwiadczenie 13
W∏ó˝ do szklanki z wodà odcinek w´˝a o d∏. 10-13cm.
Po ca∏kowitym zanurzeniu w´˝a, zatkaj jego górny
koniec placem i wyciàgnij wà˝ z wody. Dopóki
trzymasz palec, woda z w´˝a nie wylatuje, poniewa˝
si∏a grawitacji (przyciàgania ziemskiego) jest mniejsza
ni˝ si∏a wynikajàca z ciÊnienia atmosferycznego
dzia∏ajàcego na wod´. Zwolnij palec a woda
natychmiast wyleci z w´˝a, poniewa˝ ciÊnienie
powietrza na dole i na górze rurki stanà si´ w tym
przypadku jednakowe i zniosà si´ wzajemnie.
Na wod´ b´dzie dzia∏aç tylko si∏a ci´˝koÊci.
DoÊwiadczenie 14
Po∏ó˝ na stole korek z jednym otworem skierowany
w´˝szà cz´Êcià ku górze. Nasuƒ na niego cylinder
i dobrze wciÊnij. Zatkaj palcem otwór w korku i wlej
do probówki wod´. Na drugi koniec cylindra za∏ó˝
korek z dwoma otworami. Kiedy odetkasz dolny otwór
palcem, woda zacznie wyciekaç, kiedy zatkasz górne
otwory – przestanie.
13 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
2c
Postaw teraz odwa˝nik na boku. Teraz wywierane
przez niego ciÊnienie wynosi:
5g : 2,4cm² (1,2cm x 2cm) = 3,33 g na cm²
m
2c
m
Po∏ó˝ na stole odwa˝nik 5g. Wywiera ciÊnienie na
powierzchni´ sto∏u równe
5g : 6cm² (3cm x 2cm) = 0,833 g na cm²
korek z dwoma otworami
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 15
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 15
Nape∏nij probówk´ do po∏owy wodà i zatkaj jà korkiem
z jednym otworem. Spróbuj wylaç wod´. Woda nie wycieka
poniewa˝, podczas próby jej wylania, w probówce wytwarza
si´ podciÊnienie. Powtórz doÊwiadczenie z korkiem
z dwoma otworami. Zatkaj tylko jeden otwór palcem
i spróbuj ponownie wylaç wod´. Tym razem woda
swobodnie wycieka, poniewa˝ jej miejsce w probówce
zajmuje powietrze. Teraz wiesz ju˝, dlaczego w puszce
zawsze robi si´ dwa otwory, aby wylaç z niej sok!
powietrze
DoÊwiadczenie 16
Roz∏ó˝ arkusz gumy na stole.
na nim lejek, szerokim koƒcem
lejek
kierunku sto∏u. Naciàgnij gum´
na lejek i zabezpiecz gumkà
recepturkà. Drugi koniec lejka
odcinkiem w´˝a z rurkà
odcinek w´êa
sztucznego wciÊni´tà
guma
gumka
rurka
recepturka
do korka z jednym otworem.
t∏ok do cylindra na maksymalnà
g∏´bokoÊç. Zatkaj koniec cylindra
korkiem z rurkà. Ca∏oÊç powinna wyglàdaç jak na rysunku.
korek z jednym otworem
t∏ok
cylinder
Wyciàgnij teraz na kilka centymetrów t∏ok z cylindra. CiÊnienie atmosferyczne wciska gumowà
membran´ w g∏àb lejka. Im bardziej wyciàgaç b´dziesz t∏ok, tym wi´ksza b´dzie ró˝nica ciÊnienia
atmosferycznego i ciÊnienia wewnàtrz cylindra i tym bardziej membrana wciàgana b´dzie do
lejka. Obróç lejek membranà w ró˝ne strony: na dó∏, do góry, na boki. CiÊnienie atmosferyczne
jest wsz´dzie takie samo!
DoÊwiadczenie 17
Nape∏nij probówk´ po same brzegi wodà. Przykryj jej wylot sztywnà
tekturkà. Przytrzymujàc tekturk´ palcem, obróç jà do góry dnem.
Usuƒ palec z tekturki. Woda nie wylatuje z probówki! CiÊnienie
atmosferyczne wywiera wi´kszy nacisk na tekturk´, ni˝ ci´˝ar wody
dzia∏ajàcy na nià w przeciwnym kierunku.
tekturka
ciÊnienie atmosferyczne
DoÊwiadczenie 18
Przetnij na pó∏ soczystà rzep´ lub inne warzywo. Wydrà˝ w Êrodku.
Przy∏ó˝ do arkusza tworzywa sztucznego po∏o˝onego na stole
i silnie przyciÊnij. PodnieÊ rzep´. Arkusz papieru przylgnà∏. Rzepa
dzia∏a jak pompa ssàca.
ciÊnienie atmosferyczne
Moje Laboratorium - Fizyka • 14
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 16
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 19
Wlej do probówki troch´ wody. Zatkaj
probówk´ korkiem z rurkà o d∏ugoÊci 11cm.
W∏ó˝ probówk´ do uchwytu umieszczonego
w konsoli i gotuj wod´ podgrzewaczem
stearynowym do momentu, gdy w probówce
zostanie zaledwie kilka kropli. Wyjmij
ostro˝nie probówk´ z uchwytu, trzymajàc
jà przez grubà, suchà szmatk´, obróç dnem
do góry i w∏ó˝ rurk´ do zlewki z wodà.
poziom
wody
ciÊnienie
atmosferyczne
Woda zacznie si´ powoli podnosiç w rurce
i wype∏niaç probówk´.
Po odparowaniu wi´kszoÊci wody, w
probówce pozosta∏o goràce powietrze. Po zdj´ciu probówki z p∏omienia, powietrze zacz´∏o
stygnàç i kurczyç si´. W probówce zacz´∏o wytwarzaç si´ podciÊnienie a ciÊnienie atmosferyczne
dzia∏ajàce na powierzchni´ wody w zlewce spowodowa∏o wepchni´cie wody do probówki. Po
zrównaniu ciÊnienia wewnàtrz probówki z ciÊnieniem atmosferycznym, woda przesta∏a wlatywaç
do probówki.
DoÊwiadczenie 20
W celu umo˝liwienia ludziom pracy pod wodà stosuje
si´ tzw. kesony. Te urzàdzenia wykorzystywane sà np.
przy budowie mostów lub podwodnych tuneli. Keson
jest odwróconym, umieszczonym pod wodà naczyniem
z powietrzem, Do wn´trza kesonu t∏oczone jest Êwie˝e
powietrze umo˝liwiajàce ludziom oddychanie.
Pod∏àcz wà˝ do koƒca lejka. W∏ó˝ kulk´ z tworzywa
sztucznego do du˝ego, szklanego naczynia z wodà.
Przykryj kulk´ lejkiem i dmuchaj w koniec w´˝a
jednoczeÊnie obni˝ajàc lejek do dna naczynia. Obserwuj
kulk´ przez szklane dno naczynia. Kulka le˝y na dnie,
poniewa˝ nie dzia∏a na nià si∏a wyporu cieczy.
DoÊwiadczenie 21
Za pomocà tego prostego modelu przeÊledziç mo˝na w jaki sposób dzia∏ajà
nasze p∏uca.
WciÊnij do korka z dwoma otworami dwa odcinki rurek. Na koniec jednej
z nich za∏ó˝ szyjk´ balonu i obwià˝ jà gumkà recepturkà. Na koniec drugiej
rurki za∏ó˝ d∏ugi odcinek w´˝a. W∏ó˝ korek do pustej probówki. Wdmuchuj
i wydmuchuj powietrze przez wà˝.
Balon jest modelem p∏uca. Kurczàc si´ p∏uco wypycha powietrze na zewnàtrz
a rozszerzajàc si´ zasysa je z zewnàtrz.
15 • Moje Laboratorium - Energia
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 17
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 22
Barometr to przyrzàd s∏u˝àcy do pomiaru ciÊnienia
atmosferycznego. Zbudujemy prawdziwy barometr,
za pomocà którego b´dziesz móg∏ odczytaç zmiany
ciÊnienia a przy okazji poznaç jego zasad´ dzia∏ania.
Wlej do spodka ok 3cm wody. Po∏ó˝ na jego dnie dwa
spinacze biurowe. Nape∏nij probówk´ wodà do ¾
obj´toÊci. Zatkaj jà palcem, obróç i postaw na
spinaczach. Cz´Êç wody wyleci z probówki, ale po
chwili jej poziom ustabilizuje si´. Odklej skal´ BB
z samoprzylepnej naklejki i przyklej jà do probówki tak,
aby „0” odpowiada∏o idealnie poziomowi wody.
Wzrost ciÊnienia atmosferycznego powoduje zwi´kszenie nacisku na powierzchni´ wody
w spodku i dlatego poziom wody w probówce podnosi si´. Spadek ciÊnienia powoduje obni˝anie
s∏upka wody.
DoÊwiadczenie 23
Podgrzej nad p∏omieniem podgrzewacza
jeden koniec sztywnej rurki z tworzywa
sztucznego i zaÊlep go. W∏ó˝ rurk´ do
otworu korka (z dwoma otworami) tak,
aby z drugiej jego strony wystawa∏ odcinek
o d∏. ok 5cm. Do drugiego otworu w∏ó˝
odcinek rurki o d∏. 5-7cm i na∏ó˝ na jej
koniec odcinek w´˝a. Wlej wod´ do ¾
wysokoÊci próbówki i zatkaj jà korkiem.
WciÊnij t∏ok do cylindra na ok. ¼
g∏´bokoÊci. W∏ó˝ rurk´ do otworu korka
z jednym otworem i po∏àcz jà w´˝em
z probówkà. Ca∏oÊç powinna wyglàdaç
jak na rysunku.
Zaznacz poziom wody w rurce wodoodpornym pisakiem i powoli zacznij wciskaç t∏ok do
cylindra. Poziom w rurce zacznie si´ podnosiç. Cofnij t∏ok, a woda zacznie opadaç.
Urzàdzenie, które skonstruowa∏eÊ to model barometru, w którym w sposób sztuczny i kontrolowany
mo˝na zmieniaç ciÊnienie zewn´trzene. Wciskajàc t∏ok do cylindra, zwi´ksza si´ nacisk powietrza
na powierzchni´ wody w probówce i woda wpychana jest do pionowej rurki. Poziom wody
roÊnie a gdy cofasz t∏ok, ciÊnienie zewn´trzene spada a poziom wody opada.
Moje Laboratorium - Energia • 16
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 18
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
POMPY
DoÊwiadczenie 24
WciÊnij t∏ok do cylindra na prawie ca∏à g∏´bokoÊç. Koniec cylindra
zatkaj korkiem z osadzonà rurkà o d∏ugoÊci ok. 20cm. Zanurz rurk´
w zlewce z wodà i wyciàgnij t∏ok. Woda przedostaje si´ ze zlewki
do probówki. WciÊnij t∏ok i wylej wod´ do zlewu. Powtarzaj te czynnoÊci,
a˝ ca∏kowicie opró˝nisz zlewk´.
Skonstruowa∏eÊ prostà pomp´. Wyciàgajàc t∏ok z cylindra, w probówce
wytwarzasz cz´Êciowà pró˝ni´. CiÊnienie zewn´trzne dzia∏ajàce na
powierzchni´ wody w zlewce wciska jà do wn´trza strzykawki. Woda
nie jest ÊciÊliwa i dlatego wciskajàc t∏ok do cylindra, wypychasz jà
na zewnàtrz strzykawki.
DoÊwiadczenie 25
Wymieƒ d∏ugà rurk´ z poprzedniego doÊwiadczenia na krótszà
i zastosuj korek z dwoma otworami. Przytnij rurk´ o d∏. 14cm i zagnij
jà pod kàtem prostym w odleg∏oÊci 2cm od koƒca. W∏ó˝ korek do
probówki z wodà i wciÊnij zagi´tà rurk´ prawie do jej dna. Na wolny
koniec prostej rurki na∏ó˝ strzykawk´ z korkiem z jednym otworem.
Ca∏oÊç powinna wyglàdaç jak na rysunku.
WciÊnij t∏ok strzykawki a woda wypchni´ta zostanie przez rurk´
z probówki. To ciÊnienie powietrza wypycha wod´. Kiedy cofniesz
t∏ok, do probówki wciàgni´te zostanie powietrze, które przedostajàc
si´ przez wod´ wype∏ni wolnà przestrzeƒ.
SYFONY
DoÊwiadczenie 26
Nape∏nij probówk´ i wà˝ wodà. Zatkaj jeden koniec w´˝a
palcem a drugi koniec w∏ó˝ do probówki. Obni˝ koniec
w´˝a poni˝ej probówki i w∏ó˝ go do zlewki. Odetkaj rurk´.
Woda samoistnie zacznie przelewaç si´ z probówki do
zlewki.
Si∏à ci´˝koÊci dzia∏ajàca na wod´ w rurce i ciÊnienie
atmosferyczne dzia∏ajàce na powierzchni´ wody
w probówce powodujà jej przep∏yw do dolnego naczynia.
DoÊwiadczenie 27
Powtórz pierwszà cz´Êç powy˝szego doÊwiadczenia, kiedy jednak troch´ wody przeleje si´ ju˝
do zlewki, podnieÊ jà powy˝ej poziomu probówki. Woda zacznie przelewaç si´ w przeciwnym
kierunku.
UmieÊç zlewk´ i probówk´ na jednakowej wysokoÊci. Poziomy wody w probówce i w zlewce
wyrównajà si´. Sà to tzw. naczynia po∏àczone.
17 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 19
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 28
Zrób przew´˝enie (dysz´) na koƒcu rurki o d∏ugoÊci
12cm. WciÊnij jà przew´˝onym koƒcem do jednego
otworu korka (z dwoma otworami). Do drugiego otworu
w∏ó˝ krótki odcinek rurki. Zatkaj tak przygotowanym
korkiem probówk´ z wodà. Rurk´ z dyszà dosuƒ prawie
do samego dna probówki. Za∏ó˝ odcinki w´˝a na koƒce
rurek wystajàce z korka. Odwróç probówk´ i nape∏nij
wodà rurki i wà˝. Koniec w´˝a przy∏àczony do d∏u˝szej
rurki w∏ó˝ do wy˝ej umieszczonego naczynia z wodà.
Woda wylatuje z naczynia, nape∏nia probówk´
a nast´pnie opuszcza probówk´ krótszà rurkà.
Woda wyciekajàca z probówki powoduje powstanie
w probówce podciÊnienia. Wskutek ró˝nicy ciÊnieƒ,
ciÊnienie atmosferyczne wciska wod´ z górnego
naczynia do probówki. Woda wylewa si´ z probówki
krótszà rurkà do momentu opró˝nienia górnego
naczynia.
DoÊwiadczenie 29
Najprostszym sposobem rozpocz´cia dzia∏ania syfonu
jest zaciàgniecie ustami powietrza w rurce do momentu
wype∏nienia ca∏ej rurki wodà. W ten sposób nieco wody
zawsze dostanie si´ jednak do ust. Jak postàpiç,
aby tego uniknàç?
Najprostszym sposobem jest zastosowanie naczynia
poÊredniczàcego. WciÊnij rurk´ o d∏. 12cm do jednego
otworu korka (z dwoma otworami). Rurk´ dosuƒ prawie
do samego dna probówki. Do drugiego otworu w∏ó˝
krótki odcinek rurki. Zatkaj tak przygotowanym korkiem
probówk´. Za∏ó˝ wà˝ na d∏u˝szà rurk´. Koniec w´˝a
przy∏àczony do d∏u˝szej rurki w∏ó˝ do wy˝ej
umieszczonego naczynia z wodà. Zassij powietrze
krótszà rurkà. Zassanie powietrza powoduje powstanie
w probówce podciÊnienia. Wskutek ró˝nicy ciÊnieƒ,
ciÊnienie atmosferyczne wciska wod´ z górnego
naczynia do probówki. Woda wlewa si´ do probówki
d∏u˝szà i wylewa krótszà rurkà a˝ do momentu
opró˝nienia górnego naczynia.
Moje Laboratorium - Fizyka • 18
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 20
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
SPR¢˚ONE POWIETRZE
Spr´˝one powietrze, to po prostu powietrze pozostajàce pod zwi´kszonym ciÊnieniem.
Najcz´Êciej magazynowane jest w specjalnych butlach. Spr´˝onym powietrzem nape∏niane sà
opony rowerowe i samochodowe.
DoÊwiadczenie 30
W∏ó˝ t∏ok do cylindra. Wolny otwór cylindra zatkaj
korkiem bez otworu. Przytrzymujàc korek palcem,
wciskaj t∏ok. W miar´ przesuwania t∏oka, opór jaki
stawia spr´˝one powietrze roÊnie. Energia spr´˝onego
powietrza zwi´ksza si´.
DoÊwiadczenie 31
Nape∏nij probówk´ wodà po sam brzeg. Zatkaj korkiem bez otworu. W probówce
powinien znajdowaç si´ przynajmniej jeden p´cherzyk powietrza. Woda jest
nieÊciÊliwa i przenosi ciÊnienie na p´cherzyk powietrza. W miar´ wciskania korka,
powietrze zawarte w jego wn´trzu ulega spr´˝eniu i p´cherzyk zmniejsza si´. Im
silniej wciskasz korek, tym bardziej obj´toÊç p´cherzyka maleje. Po zwolnieniu
nacisku na korek, p´cherzyk powraca do swojej pierwotnej wielkoÊci.
DoÊwiadczenie 32
Zanurz pustà, odwróconà zlewk´ w g∏´bokim naczyniu (np. w zlewie lub w wannie). Zauwa˝,
˝e im g∏´biej jà zanurzasz, tym bardziej poziom wody w jej wn´trzu podnosi si´. Przyczynà jest
wzrost ciÊnienia hydrostatycznego (cieczy) na du˝ej g∏´bokoÊci. CiÊnienie hydrostatyczne
powoduje spr´˝enie powietrza w zlewce.
DoÊwiadczenie 33
Zrób przew´˝enie (dysz´) na koƒcu rurki o d∏ugoÊci 12cm. WciÊnij jà
przew´˝onym koƒcem do otworu korka (z jednym otworem). Zatkaj
tak przygotowanym korkiem probówk´ z wodà. Rurk´ z dyszà dosuƒ
prawie do samego dna probówki. Dmuchnij silnie przez rurk´ i odsuƒ
si´. Woda wytryskuje z dyszy.
Wdmuchujàc do probówki powietrze, spowodowa∏eÊ jego spr´˝enie
we wn´trzu probówki. Po odetkaniu rurki ustami, ciÊnienie powietrza
wypchn´∏o wod´ z probówki.
19 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 21
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 34
W∏ó˝ rurk´ zakoƒczonà dyszà do otworu korka
(z dwoma otworami). Do drugiego otworu w∏ó˝
odcinek rurki o d∏. 5-7cm i na∏ó˝ na jej koniec
odcinek w´˝a. Wlej wod´ do probówki i zatkaj jà
korkiem. Przy∏àcz strzykawk´. Ca∏oÊç powinna
wyglàdaç jak na rysunku.
Wciskaj t∏ok do cylindra. Wskutek zwi´kszania
ciÊnienia, spr´˝one powietrze wypycha wod´
z probówki, która tworzy ma∏a fontann´. Wyjmij
t∏ok i dmuchnij ustami w cylinder. Efekt jest podobny.
DoÊwiadczenie 35
Zatkaj pustà strzykawk´ korkiem bez otworu.
WciÊnij t∏ok, przytrzymujàc korek palcem. Skieruj
w bezpiecznym kierunku i zwolnij palec. Korek
wyskoczy z cylindra z du˝ym impetem.
DoÊwiadczenie 36
W∏ó˝ do korka z jednym otworem 9cm odcinek
rurki i po∏àcz go z wylotem lejka 3cm odcinkiem
w´˝a. Ca∏oÊç umieÊç w konsoli. Wlej wod´ do lejka
i obserwuj w jaki sposób wlatuje do probówki.
Woda powoli wypiera powietrze z probówki, którego
p´cherzyki wydobywajà si´ na zewnàtrz przez
otwór lejka. Ca∏y proces mo˝e potrwaç nawet kilka
minut.
PRAWO BERNOULLIEGO
W 1773 szwajcarski matematyk Daniel Bernoulli odkry∏ fundamentalnà zasad´ zwiàzanà
z przep∏ywem p∏ynów:
P∏yn (ciecz lub gaz) wywiera mniejsze ciÊnienie w miejscach, w których przep∏ywa szybciej.
Woda przep∏ywajàca przez prosty, gumowy wà˝ wywiera jednakowy nacisk na jego Êcianki.
Je˝eli wà˝ jest zakrzywiony, w miejscach gdzie woda p∏ynie szybciej, wywiera mniejszy
a w miejscach, w których p∏ynie wolniej wi´kszy nacisk na wewn´trzne Êcianki w´˝a.
Moje Laboratorium - Fizyka • 20
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 22
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
Zasad´ Bernoulliego wykorzystano w konstrukcji skrzyd∏a samolotowego. Powietrze op∏ywajàce
górnà, wybrzuszonà cz´Êç skrzyd∏a ma wi´kszà pr´dkoÊç wzgl´dem jego powierzchni ni˝
powietrze op∏ywajàce dolnà, prostà czeÊç. Zgodnie z zasadà Bernoulliego, na górnà powierzchni´
skrzyd∏a dzia∏a wi´c mniejsza si∏a nacisku ni˝ na dolnà. Wypadkowa si∏a jest skierowana ku
górze (tzw. si∏a noÊna) i pozwala na wznoszenie si´ samolotu.
DoÊwiadczenie 37
Wynik tego doÊwiadczenia jest zaskakujàcy.
Trzymajàc za rogi ma∏ej kartki papieru przy∏ó˝ jà poziomo do warg
i silnie dmuchaj tylko na jej górnà powierzchni´. Wbrew
oczekiwaniom kartka odchyla si´ ku górze! Powietrze przep∏ywajàce
z du˝à pr´dkoÊcià wzd∏u˝ górnej powierzchni karki wywiera
mniejszy naciski ni˝ ciÊnienie atmosferyczne dzia∏ajàce od spodu
kartki.
DoÊwiadczenie 38
Wytnij pasek z cienkiego kartonu i zagnij jego koƒce pod kàtem
prostym jak na rysunku. Po∏ó˝ „mostek” na stole i silnie dmuchaj
pod niego, tak jakbyÊ chcia∏ go unieÊç do góry. Efekt jest
niespodziewany. Im silniej dmuchasz, tym bardziej mostek odgina
si´ do do∏u!
silnie dmuchaj
DoÊwiadczenie 39
ZawieÊ dwa balony na tej samej wysokoÊci, na niciach o d∏. 1m. Odleg∏oÊç Êcianek balonów
powinna wymoÊciç ok. 10cm. Dmuchaj silnie w szczelin´ mi´dzy balonami. Wbrew oczekiwaniom,
balony przybli˝ajà si´ do siebie!
DoÊwiadczenie 40
To doÊwiadczenie najlepiej przeprowadziç podczas podlewania grzàdek w ogródku. Skieruj
pionowo w gór´ strumieƒ wody z w´˝a ogrodniczego. UmieÊç pi∏eczk´ pingpongowà na
szczycie fontanny. Pi∏eczka zawisa w powietrzu! CiÊnienie wody uniemo˝liwia pi∏eczce opadni´cie
na ziemi´ a ciÊnienie powietrza zabezpiecza jà przed poruszaniem si´ na boki! Mo˝esz tak˝e
spróbowaç przeprowadziç to doÊwiadczenie w ∏azience.
21 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 23
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
W¸AÂCIWOÂCI POWIETRZA
DoÊwiadczenie 41
Postaw cienkà Êwieczk´ na p∏askiej, niepalnej
powierzchni i zapal jà. Przykryj Êwieczk´
odwróconà probówkà. P∏omieƒ po chwili gaÊnie.
Powtórz to doÊwiadczenie zast´pujàc probówk´
szklankà a nast´pnie du˝ym s∏oikiem. Im wi´ksza
jest pojemnoÊç naczynia, tym d∏u˝ej pali si´
Êwieczka.
Proces spalania mo˝e zachodziç tylko
w atmosferze tlenu zawartego w powietrzu.
Po zu˝yciu tlenu p∏omieƒ gaÊnie.
DoÊwiadczenie 42
Wstaw Êwieczk´ do du˝ego, p∏askiego spodka i wlej do niego
2-3cm wody. Zapal Êwieczk´ i przykryj jà odwróconà szklankà.
Pozostaw szczelin´ pomi´dzy szklankà a spodkiem. W miar´
zu˝ywania tlenu przez palàcà si´ Êwieczk´, woda w szklance
podnosi si´. Po zu˝yciu ca∏ego tlenu p∏omieƒ gaÊnie. Obj´toÊç
wciàgni´tej do szklanki wody równa jest obj´toÊci zu˝ytego tlenu.
DoÊwiadczenie 43
UWAGA!
To doÊwiadczenie nale˝y przeprowadzaç z najwi´kszà
ostro˝noÊcià. Rozgrzany pr´t stalowy i p∏onàca wata stalowa
sà niezwykle goràce! Z otoczenia nale˝y usunàç wszelkie
palne substancje. DoÊwiadczenie nale˝y przeprowadziç nad
talerzem z wodà a pr´t stalowy trzymaç przez gruby materia∏,
aby uniknàç poparzenia.
W∏ó˝ koniec stalowego pr´ta do p∏omienia podgrzewacza. Pr´t
silnie si´ rozgrzewa, ale nie chce si´ zapaliç. Ostudê pr´t, nawiƒ
na jego koƒcu zwitek stalowej waty i ponownie w∏ó˝ do p∏omienia.
Wata pali si´ pomimo, ˝e jest tak˝e wykonana ze stali! Dlaczego?
Przyczynà palenia si´ waty jest jej du˝o wi´ksza, ni˝ w przypadku
pr´ta, powierzchnia styku z powietrzem.
DoÊwiadczenie 44
Rdzewienie (korozja) to proces ∏àczenia si´ metali z tlenem
z powietrza.
Zwil˝ wodà zwitek stalowej waty i w∏ó˝ go do probówki. Probówk´
zatkaj korkiem z zainstalowanà rurkà o d∏. 30cm. Ca∏oÊç odwróç
i zanurz w zlewce z wodà jak na rysunku.
Moje Laboratorium - Fizyka • 22
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 24
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
Odczekaj kilka godzin i obejrzyj. Tlen z powietrza znajdujàcego
si´ w probówce zosta∏ zu˝yty na po∏àczenie z ˝elazem. Miejsce
tlenu w probówce zaj´∏a woda.
AERODYNAMIKA
Aerodynamika, to dziedzina wiedzy zwiàzana z przep∏ywem
powietrza. W∏aÊciwoÊci powietrza zwiàzane ze stawianiem przez
niego oporu sà szeroko wykorzystywane w lotnictwie. Do badania
modeli wykorzystuje si´ tzw. tunele aerodynamiczne.
DoÊwiadczenie 45
Zapal podgrzewacz stearynowy. Zwil˝ wodà tekturk´ (o szerokoÊci
6cm), aby zabezpieczyç jà przed zapaleniem i przytrzymaj przed
palàcà si´ Êwieczkà. Dmuchnij silnie na tekturk´ w kierunku
p∏omienia. Turbulencje powietrza powodujà odchylenie p∏omienia
w stron´ tekturki!
dmuchaj
DoÊwiadczenie 46
Powtórz poprzednie doÊwiadczenie, zast´pujàc tekturk´ cylindrem
z zestawu. Tym razem strumieƒ powietrza op∏ywa cylinder i p∏omieƒ
Êwieczki odchyla si´ w przeciwnym kierunku ni˝ w poprzednim
doÊwiadczeniu.
dmuchaj
KONWEKCJA
Ciep∏e powietrze jest l˝ejsze ni˝ zimne i dlatego unosi si´ do góry. To zjawisko nazywamy
konwekcjà.
DoÊwiadczenie 47
Za pomocà taÊmy samoprzylepnej zamocuj szpilk´ do koƒca
stalowego pr´ta. Czubek szpilki powinien wystawaç ok.1cm poza
jego koniec. Drugi koniec pr´ta w∏ó˝ do otworu w podwoziu.
Wytnij spiral´ „E” ze wzornika zamieszczonego w zestawie.
Pod Êrodek spirali pod∏ó˝ ma∏y kwadrat wyci´ty
z kuchennej folii aluminiowej. Na∏ó˝ spiral´ na szpilk´ i bardzo
lekko wciÊnij. Pod spiralà umieÊç zapalony podgrzewacz
stearynowy. Spirala powinna zaczàç si´ obracaç. Ewentualnie
popchnij jà lekko palcem.
Powietrze ogrzewa si´ w p∏omieniu podgrzewacza i jako l˝ejsze
unosi si´ do góry wprawiajàc spiral´ w ruch obrotowy. Je˝eli
podniesiesz podgrzewacz o kilka centymetrów do góry, pr´dkoÊç
wirowania spirali zwi´kszy si´.
23 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
spirala
stalowy pr´t
podwozie
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 25
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
WODA I INNE CIECZE
Trzy czwarte powierzchni kuli ziemskiej zajmujà morza i oceany. Woda jest niezb´dna do ˝ycia
na Ziemi. U˝ywamy jej nie tylko do picia. Woda wykorzystywana jest tak˝e do celów sanitarnych,
rekreacyjnych, nap´dza turbiny generatorów pràdu w elektrowniach i mo˝emy p∏ywaç po jej
powierzchni wielkimi statkami.
ELEKTROLIZA
DoÊwiadczenie 48
UWAGA! Pod ˝adnym nie wolno pozorem u˝ywaç innych êróde∏ zasilania ni˝ baterii!
Wlej wod´ do ¾ obj´toÊci zlewki i dodaj do niej troch´ soli
kuchennej. Mieszaj, a˝ sól ca∏kowicie si´ rozpuÊci. Do zacisków
zasobnika bateryjnego (z zainstalowanymi bateriami) pod∏àcz
dwa odcinki miedzianego drutu. Ka˝dy odcinek musi mieç
odizolowane obydwie koƒcówki. Wolne koƒce przewodów
zanurz w roztworze soli. Prawie natychmiast przy przewodzie
pod∏àczonym do bieguna „-” zauwa˝ysz wydzielajàce si´
p´cherzyki gazu.
+
–
+
–
Przyjrzyj si´ dok∏adnie elektrodzie „+”. Wydziela si´ przy niej
gaz. Pràd elektryczny przep∏ywajàc przez roztwór soli powoduje
jego rozk∏ad, czyli elektroliz´. Przy elektrodzie dodatniej wydziela
si´ tlen a przy elektrodzie ujemnej - wodór.
STAN CIEK¸Y
DoÊwiadczenie 49
Ciecze zawsze przyjmujà kszta∏t naczynia, w którym si´ znajdà. Niezale˝nie od kszta∏tu naczynia
majà zawsze t´ samà obj´toÊç.
W∏ó˝ t∏ok do cylindra i wlej do Êrodka strzykawki troch´ wody.
Usuƒ powietrze z cylindra i zatkaj go z drugiej strony korkiem
bez otworu. Przytrzymujàc korek palcem, spróbuj Êcisnàç wod´.
Nie uda Ci si´! Ciecze sà nieÊciÊliwe!
DoÊwiadczenie 50
Zatkaj cylinder korkiem z zainstalowanà rurkà. Wlej wod´ przez
wolny otwór cylindra. Woda przedostanie si´ do w´˝a i jej poziom
w w´˝u zrówna si´ z poziomem wody w probówce.
W naczyniach po∏àczonych poziomy cieczy sà jednakowe.
Moje Laboratorium - Fizyka • 24
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 26
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
PRAWO ARCHIMEDESA
Legenda g∏osi, ˝e, wielki grecki uczony - Archimedes ˝yjàcy w III wieku p.n.e., zauwa˝y∏, ˝e
podczas kàpieli jego cia∏o wydaje si´ dziwnie lekkie. Podobno wyskoczy∏ nagi z wanny i p´dzàc
przez miasto krzycza∏ „eureka, eureka ”, co po grecku znaczy „odkry∏em, odkry∏em”. Archimedes
dowiód∏, ˝e cia∏o zanurzone w wodzie pozornie traci na wadze tyle, ile wa˝y wyparta przez
niego woda. Odkry∏ tak˝e, ˝e obj´toÊç wypartej wody równa jest obj´toÊci cia∏a, które t´ wod´
wypar∏o. Dalsze doÊwiadczenia pozwoli∏y stwierdziç, ˝e prawo Archimedesa dotyczy wszystkich
cia∏ i p∏ynów (cieczy i gazów). Z prawa Archimedesa wynika tak˝e, ˝e ka˝de cia∏o, które jest
l˝ejsze ni˝ woda o obj´toÊci tego cia∏a, b´dzie p∏ywaç po jej powierzchni.
SI¸A WYPORU
DoÊwiadczenie 51
Przywià˝ 5g odwa˝nik i metalowy krzy˝ak do nitki wagi
spr´˝ynowej. Zanotuj ich ci´˝ar. Zanurz je w wodzie,
nie zdejmujàc z wagi. Teraz wa˝à wyraênie mniej.
Na cia∏o zanurzone w cieczy dzia∏a si∏a wyporu
skierowana do góry o wartoÊci równej ci´˝arowi wody
wypartej przez to cia∏o.
DoÊwiadczenie 52
W ten sposób mo˝esz mierzyç obj´toÊç przedmiotów
o dowolnych kszta∏tach. Pami´taj tylko, aby przed
ka˝dym pomiarem wylaç wod´ z menzurki!
cm³
30
25
9cm
W∏ó˝ do zlewki zagi´tà s∏omk´ do picia napojów
(rysunek A). Zagi´ty koniec s∏omki wyprowadê poza
zlewk´. Pochyl zlewk´ na tyle, aby woda zacz´∏a
skapywaç przez s∏omk´ na zewnàtrz zlewki (rysunek
B). Pod∏ó˝ menzurk´ pod wylot s∏omki. Nie zmieniajàc
po∏o˝enia zlewki wrzuç do niej 5g odwa˝nik. Sprawdê
obj´toÊç wody, która zebra∏a si´ w menzurce po
wrzuceniu odwa˝nika. Jest równa obj´toÊci odwa˝nika.
20
10
5
A
B
C
DoÊwiadczenie 53
Powtórz poprzednie doÊwiadczenie, ale tym razem
wrzuç do zlewki przedmiot, który p∏ywa z dowiàzanym
1g ci´˝arkiem. Ci´˝ar wypartej wody równy jest
ci´˝arowi zanurzonego przedmiotu.
cm³
30
25
20
10
Si∏a wyporu jest skierowana pionowo w gór´ i dzia∏a
na zanurzony lub cz´Êciowo zanurzony przedmiot.
25 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
5
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 27
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 54
Napompuj i zawià˝ balon. Spróbuj zanurzyç go
w wiadrze lub w wannie. Z uwagi na du˝à obj´toÊç
balonu, dzia∏ajàca na niego si∏a wyporu ma du˝à
wartoÊç. Kiedy balon b´dzie ca∏kowicie zanurzony
w wodzie, wypuszczaj z niego powoli powietrze.
Mo˝esz ∏atwo wyczuç, ˝e wartoÊç si∏y wyporu maleje.
balon w wannie
DoÊwiadczenie 55
Wstaw pustà probówk´ do zlewki z wodà wype∏nionà
do ¾ obj´toÊci. Dolewaj do probówki wody za
pomocà zakraplacza. Probówka zwi´ksza swój
ci´˝ar i zanurza si´ coraz g∏´biej. Kiedy ∏àczny ci´˝ar
probówki i zawartej w niej wody przekroczy wartoÊç
si∏y wyporu, probówka zacznie tonàç.
DoÊwiadczenie 56
G´stoÊç równa jest ilorazowi ci´˝aru i obj´toÊci tego cia∏a. Aby wyznaczyç g´stoÊç substancji,
z której wykonany jest przedmiot musimy wi´c znaleêç jego mas´ (zwa˝yç go) i obj´toÊç
(wyznaczyç np. za pomocà aparatu z doÊwiadczenia 53).
Za∏ó˝my, ze przedmiot wazy 70g i ma obj´toÊç 35cm³. Obliczamy:
g´stoÊç = masa : obj´toÊç = 70g: 35cm³ = 2g/cm³
G´stoÊç wody wynosi 1g/cm³. Ka˝da substancja o g´stoÊci mniejszej ni˝ 1g/cm³ p∏ywa
po powierzchni wody.
DoÊwiadczenie 57
Wlej wod´ do s∏oika i w∏ó˝ do niego jajko. Powinno
utonàç. Wyjmij je i rozpuÊç w wodzie jak najwi´cej
soli kuchennej. W∏ó˝ ponownie jajko do roztworu.
Tym razem p∏ywa!
G´stoÊç jajka jest nieznacznie wi´ksza ni˝ 1g/cm³
i dlatego jajko p∏ywa w czystej wodzie o g´stoÊci
1g/cm³. S∏ona woda ma g´stoÊç wi´kszà, ni˝
g´stoÊç jajka i dlatego jajko tonie w niej.
czysta woda
roztwór soli
Moje Laboratorium - Fizyka • 26
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 28
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 58
¸odzie podwodne zanurzajà i wynurzajà si´ wskutek zmiany
swojego ci´˝aru. Za chwil´ przeprowadzimy doÊwiadczenie,
dzi´ki któremu zobaczysz ich zasad´ dzia∏ania.
Wlej do probówki troch´ wody i wstaw jà do zlewki z wodà. Zatkaj
probówk´ korkiem z dwoma otworami z zainstalowanymi
sztywnymi rurkami. Jedna z rurek musi si´gaç do dna probówki
a druga powinna byç bardzo krótka. Na koƒce rurek za∏ó˝ odcinki
w´˝a. Jeden koniec w´˝a zanurz w wodzie, która znajduje si´
w zlewce.
Aby Twoja „∏ódê podwodna” zanurzy∏a si´ - wciàgnij powietrze
ustami. Do probówki nabierze si´ woda i probówka zacznie tonàç.
Je˝eli chcesz, aby si´ wynurzy∏a – dmuchnij w rurk´.
DoÊwiadczenie 59
Przytnij odcinek w´˝a o d∏. 5cm i odcinek rurki o d∏. 1,6cm.
Wyrównaj jeden koniec rurki papierem Êciernym i na∏ó˝ na niego
odcinek przyci´tego w´˝a. Na wà˝ na∏ó˝ gumowà cz´Êç
zakraplacza. Ca∏oÊç nape∏nij wodà i zanurz w zlewce (lub
w menzurce) z wodà. Twoja „∏ódê podwodna” tonie. Wywa˝ jà
teraz usuwajàc z niej cz´Êç wody i wprowadzajàc troch´ powietrza.
Urzàdzenie powinno swobodnie unosiç si´ w toni wodnej.
Nadmuchaj balon i przyciÊnij go doÊç silnie do otworu zlewki (lub
menzurki). ¸ódê podwodna zanurza si´! Zwolnij nacisk a zacznie
podà˝aç ku górze. Powtórz to kilka razy.
Wywierajàc nacisk na balon powodujesz spr´˝anie powietrza
znajdujàcego si´ w zlewce nad wodà. NieÊciÊliwa woda przenosi
nacisk na powietrze znajdujàce si´ w „∏odzi podwodnej” wskutek
czego ulega ono spr´˝eniu. Do wn´trza dostaje si´ wi´cej wody
i „∏ódê” tonie. Zwalniajàc nacisk na balon woda obni˝a si´
w zbiorniczku i ∏ódê wyp∏ywa na powierzchni´.
NAPI¢CIE POWIERZCHNIOWE
DoÊwiadczenie 60
Nape∏nij szklank´ wodà. Przy∏ó˝ ig∏´ do zagi´tego skrawka bibu∏y
lub papieru toaletowego i ca∏oÊç po∏ó˝ delikatnie na powierzchni
wody. Po chwili skrawek bibu∏y utonie, ale ig∏a p∏ywaç b´dzie po
powierzchni.
Dlaczego ig∏a nie tonie? Ci´˝ar w∏aÊciwy stali jest przecie˝ du˝o
wi´kszy ni˝ ci´˝ar w∏aÊciwy wody.
Przyjrzyj si´ dok∏adnie powierzchni wody wokó∏ ig∏y. Jest wyraênie
ugi´ta. To si∏y napi´cia powierzchniowego utrzymujà ig∏´ na
powierzchni.
27 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
wciàgnij
powietrze
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 29
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 61
WpuÊç do wody z p∏ywajàcà ig∏à kropl´ p∏ynu do prania lub roztworu myd∏a. Ig∏a natychmiast
utonie, poniewa˝ detergenty zmniejszajà wartoÊç napi´cia powierzchniowego.
DoÊwiadczenie 62
W czystej wodzie znajdujàcej si´ w zlewce, rozpuÊç 1-2 krople p∏ynu do
prania lub roztworu myd∏a. Teraz w ˝aden sposób nie uda Ci si´ po∏o˝yç
ig∏y na powierzchni wody.
DoÊwiadczenie 63
Nape∏nij probówk´ wodà po same brzegi. Dodawaj jeszcze wody wkraplajàc
jà zakraplaczem po jednej kropli. Zdziwisz si´, ile jeszcze kropli zmieÊci
si´ w probówce. Zauwa˝, ˝e powierzchnia wody uwypukli∏a si´!
KAPILARY (ZJAWISKO W¸OSOWATOÂCI)
DoÊwiadczenie 64
Cia∏o p∏ywajàce w wodzie przemieszcza si´ zawsze do najwy˝ej po∏o˝onego punktu powierzchni
cieczy, w której jest zanurzone. Nape∏nij probówk´ wodà do ¾ obj´toÊci i wrzuç do niej skrawek
papieru. Papier p∏ywa przy Êciankach probówki, czyli tam, gdzie poziom wody jest najwy˝szy.
Wyjmij papier i dolej tyle wody, ile w doÊwiadczeniu 61. Po∏ó˝ papierek na jej powierzchni.
Teraz papierek utrzymuje si´ w Êrodku lustra wody, poniewa˝ jest to najwy˝ej po∏o˝ony punkt.
DoÊwiadczenie 65
W∏ó˝ rurk´ do zlewki z wodà i porusz nià 2-3 razy do góry i na
dó∏. Zauwa˝, ˝e poziom wody w rurce jest wy˝szy ni˝ w zlewce
a powierzchnia wody jest wyraênie zakrzywiona. W∏ó˝ do zlewki
wà˝. Woda równie˝ si´ w nim podniesie, ale mniej ni˝ w sztywnej
rurce.
Im mniejsza Êrednica rurki, tym wy˝ej podnosi si´ w niej poziom
wody. W bardzo cienkich rurkach zwanych kapilarami woda
podnosi si´ na bardzo du˝à wysokoÊç.
Moje Laboratorium - Fizyka • 28
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 30
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 66
Uwaga! Lustro z zestawu mo˝e byç zabezpieczone cienkà
folià, którà nale˝y zdjàç!
Z∏ó˝ ze sobà p∏ytk´ z tworzywa sztucznego i lusterko, zepnij
je gumkà recepturkà i odsuƒ od siebie z jednego boku,
wk∏adajàc zapa∏k´ mi´dzy p∏ytki (rysunek).
Zanurz dolne cz´Êci p∏ytek w wodzie. Wskutek zjawiska
w∏osowatoÊci woda zostanie wciàgni´ta pomi´dzy p∏ytki
i uformuje kszta∏t jak na rysunku. Poziom wody jest najwy˝szy
w miejscu, w którym p∏ytki stykajà si´ a obni˝a si´ wraz ze
wzrostem odleg∏oÊci mi´dzy p∏ytkami.
DoÊwiadczenie 67
Wlej do zlewki troch´ wody i dodaj kilka kropli atramentu lub barwnika spo˝ywczego. Wymieszaj.
Wstaw bia∏à kred´ do pisania na kilka godzin do zlewki. Wskutek zjawiska w∏osowatoÊci woda
podniesie si´ na du˝à wysokoÊç i zwil˝y ca∏à kred´. Na takiej zasadzie dzia∏ajà naczynia
kapilarne znajdujàce si´ w korzeniach roÊlin, którymi transportowana jest woda niezb´dna do
ich ˝ycia..
CIÂNIENIE WODY
DoÊwiadczenie 68
Zmontuj zestaw pokazany na poni˝szym rysunku.
Rurki przywià˝ do konsoli. Pos∏ugujàc si´
zakraplaczem, wlej do pionowych rurek 3-4cm wody.
Rozciàgnij na lejku arkusz gumy i zabezpiecz go
gumkà recepturkà. Lejek po∏àcz odcinkiem w´˝a
z pionowà rurkà. Na d∏u˝szà, pionowà rurk´ naklej
podzia∏k´ AA z samoprzylepnej naklejki z zestawu.
Pami´taj, aby poziom wody w rurce odpowiada∏
„0” na skali. NaciÊnij na gumowà membran´ palcem.
Poziom wody w rurce podnosi si´ wskazujàc na
skali ciÊnienie jakie wywar∏eÊ na arkusz gumy.
Urzàdzenie, które zbudowa∏eÊ to MANOMETR, czyli
przyrzàd s∏u˝àcy do pomiaru ciÊnienia. Pozostaw
go do nast´pnych doÊwiadczeƒ.
sztywna rurka
wà˝ elastyczny
wà˝ elastyczny
DoÊwiadczenie 69
Zanurz lejek manometru w zlewie z wodà. Im g∏´biej zanurzasz lejek, tym wi´ksze ciÊnienie
wskazuje manometr. CiÊnienie wody zale˝y od g∏´bokoÊci.
29 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 31
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 70
Powtórz doÊwiadczenie 69 obracajàc lejek w ró˝nych kierunkach, ale pozostawiajàc go na
jednakowej g∏´bokoÊci. Niezale˝nie od ustawienia lejka, ciÊnienie na okreÊlonej g∏´bokoÊci
jest takie samo.
DoÊwiadczenie 71
Zmierz wartoÊç ciÊnienia na g∏´bokoÊci 30cm w ró˝nych naczyniach: wannie, zlewie, wiadrze.
CiÊnienie jest jednakowe we wszystkich przypadkach i nie zale˝y od kszta∏tu naczynia, w którym
znajduje si´ woda.
DoÊwiadczenie 72
Zmierz wartoÊç ciÊnienia na dogodnej do pomiaru g∏´bokoÊci dla ró˝nych cieczy: wody, roztworu
soli, mleka. WartoÊç ciÊnienia tym razem b´dzie si´ ró˝niç. CiÊnienie zale˝y od g´stoÊci cieczy!
Przytnij dwa odcinki rurek, ka˝da o d∏ugoÊci 10cm.
Zagnij je pod kàtem prostym 4cm od koƒca. Po∏ó˝
je p∏asko na stole i zagnij koƒce pod kàtem prostym.
Rurki powinny wyglàdaç ja na rysunku. WciÊnij 4cm
odcinki rurek do korka z dwoma otworami w taki
sposób, aby wyloty rurek skierowane by∏y
w przeciwnych kierunkach. Korek wciÊnij do cylindra.
3cm
DoÊwiadczenie 73
m
4c
Przywià˝ do wkr´ta odcinek nici o d∏. 30cm. Wkr´ç
go w Êrodek korka bez otworu. Zmontuj ca∏oÊç
i trzymajàc za koniec nitki i sprawdê, czy ca∏e
urzàdzenie obraca si´ swobodnie.
Wyjmij korek z nitkà z górnej cz´Êci cylindra i poproÊ kogoÊ, aby zatka∏ palcami wyloty rurek.
Wlej przez lejek wod´ do cylindra i zatkaj cylinder korkiem. Po odetkaniu otworów ca∏e urzàdzenie
zaczyna obracaç si´ wokó∏ w∏asnej osi. Im poziom wody w cylindrze jest wy˝szy, tym pr´dkoÊç
obrotowa jest wi´ksza.
Moje Laboratorium - Fizyka • 30
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 32
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
PAROWANIE I SRAPLANIE CIECZY
DoÊwiadczenie 74
Uwaga! Wrzuç do probówki kilka kamyków przed
zagotowaniem wody, aby zapobiec przegrzaniu
i wykipieniu cieczy.
Zagotuj w probówce troch´ wody. W czasie wrzenia
woda zamienia si´ w gaz – par´ wodnà. Im d∏u˝ej gotujesz
wod´, tym bardziej ubywa jej w probówce. Zjawisko
zamiany cieczy w gaz nazywamy parowaniem. Pozostaw
aparatur´ do nast´pnych doÊwiadczeƒ.
DoÊwiadczenie 75
Uwaga! Wrzuç do probówki kilka kamyków przed
zagotowaniem wody, aby zapobiec przegrzaniu
i wykipieniu cieczy.
Ponów poprzednie doÊwiadczenie. Podczas wrzenia
wody przy∏ó˝ lusterko do wylotu probówki. Zbierajà si´
na nim krople. To woda, która skropli∏a si´ wskutek
och∏odzenia pary wodnej. Zjawisko zamiany gazu
w ciecz nazywamy skraplaniem.
DoÊwiadczenie 76
Uwaga! Wrzuç do probówki kilka kamyków przed
zagotowaniem wody, aby zapobiec przegrzaniu
i wykipieniu cieczy.
Przygotuj aparatur´ pokazanà na rysunku.
Do probówki, w której b´dziesz odgrzewa∏ ciecz wsyp
troch´ rozpuszczalnej kawy i dolej wody. Probówk´
zamknij korkiem z osadzonà rurkà. Drugà, pustà
probówk´ zatkaj korkiem z osadzonymi dwoma rurkami
i wstaw do szklanki z zimnà wodà. Po∏àcz rurki w´˝em.
Doprowadê kaw´ do wrzenia podgrzewajàc probówk´
nad p∏omieniem. Kawa wrze a przez rurk´ wydobywa
si´ para wodna. Para wodna sch∏adza si´ na zimnych
Êciankach drugiej probówki i ulega skropleniu. W drugiej
probówce zbiera si´ czysta woda, bez domieszki kawy!
Przeprowadzi∏eÊ DESTYLACJ¢ wody.
31 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja I 4/14/08 10:13 AM Page 33
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 77
Uwaga! Wrzuç do probówki kilka kamyków przed zagotowaniem wody, aby zapobiec przegrzaniu
i wykipieniu cieczy.
Umyj probówki i zast´pujàc kaw´ s∏onà woda, powtórz poprzednie doÊwiadczenie. Sprawdê
smak przedestylowanej cieczy. Nie b´dzie w niej soli!
DoÊwiadczenie 78
UmieÊç w odleg∏oÊci 10cm od siebie dwie krople wody na nas∏onecznionym parapecie. Zas∏oƒ
jednà z nich lusterkiem, aby nie dociera∏y do niej promienie S∏oƒca. Sprawdê po kilku godzinach
zmian´ obj´toÊci kropli. Woda z kropli poddana promieniowaniu s∏onecznemu paruje szybciej.
SzybkoÊç parowania zale˝y od iloÊci dostarczonego ciep∏a.
DoÊwiadczenie 79
UmieÊç w odleg∏oÊci 50cm od siebie dwie krople wody na parapecie. Wachluj powietrze ksià˝kà
na jednà kropl´. Woda z tej kropli wyparuje szybciej.
Ruch powietrza zwi´ksza szybkoÊç parowania.
DoÊwiadczenie 80
UmieÊç po jednej kropli wody w dwóch probówkach. Jednà probówk´ przykryj wilgotnà (nie
mokrà) chusteczkà. Woda wyparuje du˝o szybciej z nie przykrytej probówki.
Wysoka wilgotnoÊç powietrza zmniejsza szybkoÊç parowania.
DoÊwiadczenie 81
WpuÊç jednakowà iloÊç kropli do zlewki i do probówki. Pozostaw na noc. Rano sprawdê,
z którego naczynia wyparowa∏o wi´cej wody. W zlewce parowanie jest szybsze z uwagi na
wi´kszà powierzchni´ parowania.
SzybkoÊç parowania zwi´ksza si´ wraz ze wzrostem powierzchni parowania.
SI¸Y I RUCH
Bezw∏adnoÊç to cecha sprawiajàca, ˝e cia∏o, na które nie dzia∏a ˝adna si∏a pozostaje w ruchu
lub pozostaje statyczne.
Moje Laboratorium - Fizyka • 32
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 1
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 82
Po∏ó˝ na ziemi linijk´ i odsuƒ si´ od niej na 4-5m. Rozp´dê si´ i spróbuj zatrzymaç tu˝ przed
linijkà. Pomimo, ˝e Twoje stopy zatrzymajà si´, cia∏o nadal b´dzie poruszaç si´ do przodu.
To w∏aÊnie bezw∏adnoÊç. Uwa˝aj, aby si´ nie przewróciç!
DoÊwiadczenie 83
Pasy bezpieczeƒstwa stosowane w samochodach
chronià nas przed skutkami wypadków. P´dzàcy
samochód uderzajàcy w przeszkod´, zatrzymuje si´
w jednym momencie, ale pasa˝erowie nadal poruszajà
si´ do przodu. Pasy bezpieczeƒstwa chronià ich przed
wypadni´ciem przez przednià szyb´ i przed uderzeniem
g∏owà w desk´ rozdzielczà.
Zmontuj wózek pokazany na rysunku zgodnie z opisem
na str. 7 i po∏ó˝ na nim 5g odwa˝nik. Rozp´dê wózek
i pozwól, aby uderzy∏ w le˝àcà na pod∏odze ksià˝k´.
W momencie zderzenia wózek zatrzyma si´ w miejscu,
ale odwa˝nik przemieÊci si´ do przodu zgodnie
z pierwotnym kierunkiem ruchu wózka.
DoÊwiadczenie 84
Przywià˝ wózek nitkà do wagi spr´˝ynowej. Ciàgnàc
za wag´ wpraw wózek w ruch obserwujàc jednoczeÊnie
wskazanie wagi. Zwróç uwag´, ˝e poruszenie wózka
z miejsca wymaga wi´kszej si∏y ni˝ póêniejsze
utrzymywanie go w ruchu.
DoÊwiadczenie 85
Wytnij z tektury kwadrat wielkoÊci umo˝liwiajàcej przykrycie nim zlewki. Po∏ó˝ go na zlewce
a na wierzchu umieÊç kulk´. Wyszarpnij gwa∏townie tekturk´. Wskutek w∏asnej bezw∏adnoÊci
kulka wpadnie do zlewki.
DoÊwiadczenie 86
Postaw zlewk´ z wodà na kartce papieru. Wyszarpnij gwa∏townie
kartk´. Zlewka pozostanie na swoim miejscu wskutek w∏asnej
bezw∏adnoÊci.
33 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 2
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 87
Skonstruujemy teraz zabawk´ wynalezionà dawno temu
w Chinach – yo-yo. Z pomocà ko∏ka po∏àcz ze dwa du˝e
ko∏a. Zabezpiecz je szpilkami z tworzywa sztucznego przed
spadaniem. W celu zapobie˝enia Êlizgania si´ kó∏ na ko∏ku
w∏ó˝ mi´dzy nie kawa∏ek papieru.
Przywià˝ do ko∏ka koniec cienkiego, mocnego sznurka.
Yo-yo gotowe! Nawiƒ sznurek na ko∏ek i trzymajàc za koniec
sznurka wypuÊç kó∏ka z r´ki. W miar´ odwijania si´ sznurka
z ko∏ka, kó∏ka pod wp∏ywem si∏y ci´˝koÊci nabierajà coraz
wi´kszej pr´dkoÊci obrotowej. Po ca∏kowitym odwini´ciu
si´ sznurka, wirujà nadal wskutek w∏asnej bezw∏adnoÊci
i powodujà ponowne nawijanie sznurka na ko∏ek. Kó∏ka
podnoszà si´ na sznurku i ca∏y cykl powtarza si´.
DoÊwiadczenie 88
Postaw zlewk´ na pod∏odze i spróbuj wrzuciç do niej kulk´
umieszczajàc jà nieruchomo nad zlewkà. Jest to stosunkowo
proste. Powtórz doÊwiadczenie, ale tym razem puÊç kulk´
przechodzàc obok zlewki dok∏adnie nad jej otworem. Tym
razem kulka na pewno nie wpadnie do Êrodka, poniewa˝
wskutek w∏asnej bezw∏adnoÊci nadal porusza si´ do przodu.
GRAWITACJA
Angielski uczony - Sir Isaac Newton, który ˝y∏ w XVI/XVII wieku odkry∏ prawa rzàdzàce
przyciàganiem ziemskim. Legenda g∏osi, ˝e na trop odkrycia wpad∏, gdy uderzy∏o go w g∏ow´
jab∏ko spadajàce z drzewa. A w∏aÊciwie dlaczego nie polecia∏o do góry albo na bok? - pomyÊla∏.
Ka˝de urzàdzenie: samochód, samolot, czy zabawka musi byç zaprojektowane przy uwzgl´dnieniu
prawa powszechnego cià˝enia. Przyciàganie ziemskie, nazywane tak˝e grawitacjà, sprawia,
˝e przedmioty spoczywajà na ziemi a nie poruszajà si´ swobodnie w powietrzu. Grawitacja
utrzymuje wod´ w oceanach i atmosfer´ wokó∏ kuli ziemskiej. Jednak tak˝e wskutek koniecznoÊci
pokonania si∏y grawitacji m´czymy si´ wchodzàc na wysokà gór´, czy podnoszàc du˝y ci´˝ar.
DoÊwiadczenie 89
Dowià˝ 5g ci´˝arek do nitki o d∏ugoÊci 1m.
To urzàdzenie to tzw. pion. Trzymaj za koniec sznurka
a nitka idealnie ustawi si´ wzd∏u˝ pionu, czyli linii
przechodzàcej przez Êrodek geometryczny Ziemi.
Swojego urzàdzenia mo˝esz u˝yç do wyprostowania
krzywo wiszàcych obrazów w Twoim mieszkaniu
a nawet do sprawdzenia, czy Êciany sà prawid∏owo
postawione.
Moje Laboratorium - Fizyka • 34
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 3
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 90
UmieÊç podwozie na kraw´dzi sto∏u lub pó∏ki. Cz´Êç
z otworem powinna znajdowaç si´ poza kraw´dzià.
Drugi koniec podwozia zabezpiecz przed spadni´ciem
obcià˝ajàc go ci´˝kim przedmiotem. Pos∏ugujàc si´ Twoim
pionem umieÊç zlewk´ (wype∏nionà wodà do 1/3 wysokoÊci)
dok∏adnie pod otworem w podwoziu. Wrzuç kulk´ przez
otwór w podwoziu. Wpadnie idealnie do Êrodka zlewki.
Przedmioty zawsze spadajà wzd∏u˝ pionu.
DoÊwiadczenie 91
Wejdê na krzes∏o i zrzuç jednoczeÊnie z jednakowej wysokoÊci du˝y i ma∏y przedmiot z Twojego
zestawu. PoproÊ kogoÊ, aby obserwowa∏ moment zetkni´cia si´ przedmiotów z pod∏ogà. Obydwa
przedmioty osiàgajà poziom pod∏ogi w jednakowym czasie. Ró˝nica ci´˝arów nie ma wp∏ywu na
czas spadania.
Czas spadania 10 tonowej kuli jest dok∏adnie równy czasowi spadania a kulki o wadze 10g
(przy za∏o˝eniu, ˝e pomijamy opór powietrza)!
DoÊwiadczenie 92
Trzeba wiedzieç, ˝e w warunkach rzeczywistych na czas swobodnego spadku wp∏yw ma tak˝e
opór powietrza. Przetnij kartk´ papieru na dwie równe cz´Êci. Jednà z nich zwiƒ w zbità kulk´.
Zrzuç jednoczeÊnie obydwie cz´Êci kartki z jednakowej wysokoÊci. Kartka zwini´ta w kulk´ spada
na pod∏og´ du˝o szybciej ni˝ kartka w postaci arkusza, poniewa˝ powietrze stawia dla niej
mniejszy opór. Zjawisko oporu powietrza wykorzystano przy konstruowaniu spadochronu.
Opór jaki stawia powietrze pozwala spadochroniarzowi bezpiecznie opaÊç na ziemi´. W pró˝ni
spadochron spad∏aby dok∏adnie z takà samà pr´dkoÊcià jak stalowa kula!
DoÊwiadczenie 93
Rzuç pi∏k´ w kierunku poziomym najdalej jak potrafisz. Powtórz rzut, ale tym razem skieruj pi∏k´
nieco w gór´. W drugim przypadku pi∏ka wylàduje dalej, poniewa˝ ma wi´cej czasu na lot.
35 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 4
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 94
Nie b´dziemy wykonywaç, tego
doÊwiadczenia, poniewa˝ mog∏oby byç zbyt
niebezpieczne dla Ciebie lub dla innych osób.
Wystarczy, ˝e wyobrazimy sobie, ˝e mierzàc
czas jaki up∏ywa od rzucenia kamienia z du˝ej
wysokoÊci do chwili, w której us∏yszymy, ˝e
upad∏ na ziemi´ mo˝na dok∏adnie obliczyç
wysokoÊç z jakiej zosta∏ zrzucony.
metry 250
Spójrz na za∏àczony wykres, na którym
pokazano zale˝noÊç drogi przebytej przez
spadajàce cia∏o od czasu spadania.
W pierwszej sekundzie lotu cia∏o przebywa
10m (Êrednia pr´dkoÊç 10m/s), w drugiej
odcinek od 10m do 40m czyli 30m (Êrednia
pr´dkoÊç 30m/s) a w trzeciej od 40m do 90m
czyli 50m (Êrednia pr´dkoÊç 50m/s).
200
150
100
50
250
0
sekundy
1
2
3
4
5
DoÊwiadczenie 95
Opóênienie cia∏a podrzuconego pionowo do góry jest równe co do wartoÊci bezwzgl´dnej
przyspieszeniu, jakie to cia∏o osiàga podczas swobodnego spadku. Je˝eli podrzucona do góry
pi∏ka spadnie na ziemi´ po 3s, oznacza to, ˝e wznosi∏a si´ przez 1,5s i opada∏a tak˝e przez
1,5s.
ÂRODEK CI¢˚KOÂCI
Ka˝de cia∏o zachowuje si´ tak, jakby ca∏a jego masa skupiona by∏a w jednym punkcie.
Ten punkt nazywamy Êrodkiem ci´˝koÊci. Ârodek ci´˝koÊci nie zawsze pokrywa si´ ze Êrodkiem
geometrycznym. Czasem mo˝e nawet le˝eç poza przedmiotem!
DoÊwiadczenie 96
Staƒ ty∏em do Êciany dotykajàc jej plecami i pi´tami. Spróbuj dotknàç palcami ràk do stóp.
Nie uda Ci si´! Zwykle, kiedy pochylamy si´ do przodu, nasze nogi automatycznie odchylajà
si´ do ty∏u, aby zrównowa˝yç mas´ przedniej cz´Êci cia∏a i utrzymaç nasz Êrodek ci´˝koÊci
nad stopami. Âciana uniemo˝liwia takie odchylenie i dlatego przewracasz si´ do przodu.
DoÊwiadczenie 97
Ârodek ci´˝koÊci ko∏a wyci´tego z papieru pokrywa
si´ z jego Êrodkiem geometrycznym. Równie ∏atwo
znajdziemy Êrodek ci´˝koÊci prostokàta i kwadratu.
Znajduje si´ w miejscu przeci´cia przekàtnych.
Sprawdê to, próbujàc otrzymaç na czubku o∏ówka
wyci´te z kartonu figury.
Êrodek ci´˝koÊci
Moje Laboratorium - Fizyka • 36
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 5
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
A gdzie znajduje si´ Êrodek ci´˝koÊci figur
o nieregularnych kszta∏tach?
Wytnij nieregularny kszta∏t z kartonu. ZawieÊ
kartonik na pinezce i kilka razy obróç na niej,
aby swobodnie zwisa∏. Punkt ci´˝koÊci znajduje
si´ na linii pionowej i zawsze „szuka” najni˝szego
punktu. Weê swój pion i narysuj na kartoniku
pionowà lini´. Zaczep ponownie figur´ na
pinezce, ale przebij jà tym razem w innym
punkcie i ponownie wyznacz oraz narysuj pion.
Punkt ci´˝koÊci znajduje si´ w miejscu przeci´cia
dwóch narysowanych linii! Mo˝esz to sprawdziç
powtarzajàc trzeci raz ca∏à procedur´ i przebijajàc
kartonik w kolejnym punkcie. Trzecia linia
powinna tak˝e przejÊç przez wyznaczony ju˝
Êrodek ci´˝koÊci. Sprawdê doÊwiadczalnie, czy
uda∏o Ci si´ dok∏adnie wyznaczyç Êrodek
ci´˝koÊci.
5gr
5gr
DoÊwiadczenie 98
Wytnij ze sztywnego papieru pasek o d∏ugoÊci
25cm i szerokoÊci 2cm. Zwiƒ go w p´tl´
i zabezpiecz spinaczem biurowym. Postaw na
lekko pochy∏ej powierzchni. Spinacz powinien
znajdowaç si´ w miejscu pokazanym na rysunku.
Pozornie wbrew sile ci´˝koÊci, walec wtoczy si´
nieco do góry! W rzeczywistoÊci Êrodek ci´˝koÊci
walca przemieÊci∏ si´ w dó∏.
DoÊwiadczenie 99
W∏ó˝ do otworu korka odcinek rurki z tworzywa
sztucznego o d∏ugoÊci 10cm. Nak∏uj bok korka
grubà ig∏à i wciÊnij w otwór kawa∏ek wygi´tego
w ∏uk, stalowego drutu (Nie wyginaj stalowego
pr´ta z zestawu – b´dziesz go jeszcze
potrzebowa∏!). Na koƒcu drutu przyczep magnes.
rurka
korek z otworem
Ca∏oÊç umieÊç na kraw´dzi sto∏u podpierajàc
na rurce (rysunek).
Ârodek ci´˝koÊci tej konstrukcji znajdujàcy si´
pod koƒcem rurki nie mo˝e si´ obni˝yç, poniewa˝
„przeszkadza” mu stó∏ i ca∏oÊç pozostaje
w równowadze.
37 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
stalowy drut
magnes
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 6
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
SI¸A ODÂRODKOWA
Si∏a odÊrodkowa dzia∏ajàca na cia∏o poruszajàce si´ po okr´gu skierowana jest na zewnàtrz
tego okr´gu.
DoÊwiadczenie 100
Do tego doÊwiadczenia, które najbezpieczniej jest
wykonaç na dworze, potrzebujesz ma∏ego, lekkiego
wiaderka. Sprawdê, czy ràczka jest pewnie zamocowana.
Wlej do wiaderka troch´ wody. Trzymajàc za ràczk´,
zataczaj szybko r´kà okr´gi jak na rysunku.
Nawet w po∏o˝eniu dnem do góry, woda nie wylatuje
z naczynia! Wewnàtrz utrzymuje jà si∏a odÊrodkowa
dzia∏ajàca na wod´.
DoÊwiadczenie 101
Wahad∏o to bry∏a sztywna wykonujàca drgania wokó∏
w∏asnej osi, nie przechodzàcej przez Êrodek ci´˝koÊci
bry∏y. Najprostsze wahad∏o stanowi ci´˝arek zawieszony
na cienkiej, nierozciàgliwej nici. Masa takiego wahad∏a
skupiona jest w Êrodku ci´˝koÊci ci´˝arka. Mas´ nici
pomija si´. D∏ugoÊç wahad∏a to odleg∏oÊç pomi´dzy
punktem zawieszenia a Êrodkiem ci´˝koÊci (odcinek AB
na rysuku).
Okres drgaƒ wahad∏a to czas, jaki potrzebny na
wykonanie pe∏nego ruchu (B do D i z powrotem D do
B). Liczba okresów przypadajàca na jednà sekund´ to
cz´stotliwoÊç drgaƒ wahad∏a.
Wykorzystujàc istniejàce otwory w konsoli, przykr´ç
wkr´tami wspornik do tylnej cz´Êci konsoli. Wyrównaj
brzeg konsoli z kraw´dzià sto∏u i zabezpiecz jà przed
przewróceniem przyciskajàc do powierzchni sto∏u ci´˝kim
przedmiotem. Przywià˝ 5g odwa˝nik do nici, której drugi
koniec dowià˝ do wspornika. Wykorzystaj istniejàcy otwór
do prze∏o˝enia nici. D∏ugoÊç wahad∏a musi wynosiç
dok∏adnie 50cm. Przygotuj sobie tak˝e stoper lub zegarek
z sekundnikiem.
A
B
D
C
5gr
Moje Laboratorium - Fizyka • 38
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 7
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 102
Wahad∏o pozostajàce w spoczynku jest w stanie równowagi. Niç zwisa wyznaczajàc pion.
Odchyl ci´˝arek o ok. 5cm od po∏o˝enia spoczynkowego i puÊç go. Wahad∏o zaczyna wykonywaç
ruchy oscylacyjne wskutek dzia∏ania si∏y ci´˝koÊci. Ci´˝arek porusza si´ po ∏uku b´dàcym
wycinkiem ko∏a.
Poczàtkowo przyspiesza, osiàga maksymalnà pr´dkoÊç w swoim najni˝szym po∏o˝eniu
a nast´pnie zwalnia, zatrzymuje si´ na moment i ca∏y cykl powtarza si´. Gdyby nie tarcie i opór
powietrza, wahad∏o nigdy by si´ nie zatrzyma∏o.
DoÊwiadczenie 103
Odchyl ci´˝arek o 15cm od po∏o˝enia spoczynkowego i puÊç swobodnie rozpoczynajàc
jednoczeÊnie pomiar czasu. Sprawdê, ile czasu trwa 10 pe∏nych wychyleƒ wahad∏a. Powtórz
nast´pnie doÊwiadczenie, ale tym razem odchyl ci´˝arek o 5cm. Obydwa pomiary powinny
daç identyczne wyniki. Okres drgaƒ wahad∏a jest sta∏y i nie zale˝y od jego wychylenia (amplitudy).
To twierdzenie prawdziwe jest jednak dla niewielkich wychyleƒ.
DoÊwiadczenie 104
Powtórz poprzednie doÊwiadczenie zast´pujàc odwa˝nik 5g, odwa˝nikiem 2g. Zachowaj
identycznà d∏ugoÊç nici! Wynik pomiaru b´dzie identyczny jak w poprzednim doÊwiadczeniu.
Okres drgaƒ wahad∏a nie zale˝y od jego masy.
DoÊwiadczenie 105
Skróç d∏ugoÊç wahad∏a z 50cm do 25cm. Zmierz czas. Tym razem czas ró˝ni si´ od poprzedniego.
Okres drgaƒ wahad∏a znacznie si´ skróci∏.
Okres drgaƒ wahad∏a jest proporcjonalny do pierwiastka kwadratowego z jego d∏ugoÊci.
Oznacza to, ˝e wahad∏o o d∏ugoÊci 16cm ma okres drgaƒ dwukrotnie krótszy ni˝ wahad∏o
o d∏ugoÊci 64cm. ( 64=8, 16=4).
Zale˝noÊç okresu drgaƒ wahad∏a od jego d∏ugoÊci opisuje wzór:
T = 2Π
L
g
gdzie: L oznacza d∏ugoÊç wahad∏a, g – przyspieszenie ziemskie 9,8m/s2, Π=3,1416
DoÊwiadczenie 106
Skróç nic do d∏ugoÊci ok. 25cm, aby okres drgaƒ wahad∏a wynosi∏ 1sekund´.
Zweryfikuj, czy w rzeczywistoÊci tak jest.
39 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 8
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 107
Przygotuj d∏ugie wahad∏o z dowiàzanym ci´˝kim
odwa˝nikiem. Wpraw je w ruch i zaznacz maksymalnà
wysokoÊç na jakà wznosi si´ odwa˝nik. W∏ó˝ o∏ówek
w tor wahad∏a w po∏owie d∏ugoÊci, jak pokazano na
rysunku.
Odwa˝nik osiàgnie identycznà wysokoÊç, ale okres
drgaƒ wahad∏a zmniejszy si´ (cz´stotliwoÊç drgaƒ
zwi´kszy si´). Energia kinetyczna odwa˝nika jest
w obydwu przypadka jednakowa i dlatego pozwala na
wzniesienie go na identycznà wysokoÊç.
DoÊwiadczenie 108
Powtórz poprzednie doÊwiadczenie, ale w∏ó˝ o∏ówek w tor wahad∏a blisko odwa˝nika. Wahad∏o
nie b´dzie wi´c mog∏o wychyliç si´ do takiej wysokoÊci, jak w poprzednim doÊwiadczeniu.
Co si´ stanie? Sprawdê to!
Odwa˝nik owinie niç wokó∏ o∏ówka, aby wykorzystaç ca∏à swojà energi´ kinetycznà.
TARCIE
Przedmioty, które przemieszczajà si´ wzgl´dem siebie i jednoczeÊnie stykajà si´, stawiajà opór.
Nie ma idealnie g∏adkich powierzchni. Opór jaki stawiajà powierzchnie, to w∏aÊnie tarcie. Tarcie
hamuje ruch.
DoÊwiadczenie 109
Po∏ó˝ podwozie wypustkami do góry na stole i przyczep
do niego wag´ spr´˝ynowà. Ciàgnàc za obudow´ wagi
zanotuj opór jaki stawia podwozie.
Po∏ó˝ na podwoziu cienki zeszyt (ok.40g) i powtórz
pomiar si∏y potrzebnej na przesuni´cie ca∏oÊci. Si∏a ma
wi´kszà wartoÊç, ni˝ w poprzednim przypadku.
Tarcie zale˝y od si∏y nacisku tràcych si´ powierzchni.
DoÊwiadczenie 110
Zaczep ksià˝k´ (ok. 90g) do wagi i zmierz wartoÊç si∏y
tarcia w dwóch przypadkach: pierwszym, gdy ksià˝ka
le˝y p∏asko na stole i drugim, gdy stoi na grzbiecie.
W pierwszym przypadku si∏a potrzebna na przesuni´cie
ksià˝ki jest znacznie wi´ksza.
Tarcie zale˝y od wielkoÊci tràcych si´ powierzchni.
Moje Laboratorium - Fizyka • 40
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 9
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 111
Substancje maja ró˝ne tzw. wspó∏czynniki tarcia. Przesuƒ szklanà p∏ytkà po szybie. Tarcie jest
bardzo ma∏e. Szk∏o ma bardzo ma∏y wspó∏czynnik tarcia. Potrzyj o siebie dwa arkusze papieru
Êciernego. Tym razem powierzchnie stawiajà bardzo du˝y opór. Wspó∏czynnik tarcia papieru
Êciernego jest bardzo wysoki.
Tarcie zale˝y od chropowatoÊci tràcych si´ powierzchni.
DoÊwiadczenie 112
Potrzyj palcem po szybie. Zwróç uwag´ na opór, jaki stawia szk∏o. Zwil˝ palec olejem i potwórz
czynnoÊç. Opór jest teraz du˝o mniejszy. Olej wype∏nia nierównoÊci tràcych si´ powierzchni i
zmniejsza tarcie. Z tego w∏aÊnie powodu oleje stosuje si´ do smarowania ruchomych cz´Êci
maszyn.
DoÊwiadczenie 113
Wyposa˝enie poruszajàcego si´ przedmiotu
w ko∏a w znaczàcy sposób zmniejsza tarcie.
Za∏ó˝ cztery ko∏a do podwozia i zmierz
wartoÊç si∏y, jaka potrzebna jest do
przesuni´cia wózka wagà spr´˝ynowà.
Zablokuj ko∏a gumkami recepturkami jak na
rysunku i ponownie zmierz si∏´. Tym razem
jej wartoÊç b´dzie du˝o wi´ksza.
DoÊwiadczenie 114
Zbuduj ponownie poduszkowiec opisany na str. 7. Porównaj wartoÊç si∏y tarcia w dwóch
przypadkach: gdy powietrze uchodzi z balonu i gdy w balonie nie ma ju˝ powietrza.
W pierwszym przypadku tarcie jest du˝o mniejsze, poniewa˝ wskutek wydobywajàcego si´
pod ciÊnieniem powietrza, mniejszy jest tak˝e nacisk urzàdzenia na stó∏.
AKCJA - REAKCJA
Zgodnie z trzecià zasadà dynamiki Newtona, ka˝dej sile dzia∏ajàcej na dane cia∏o zawsze
towarzyszy si∏a o identycznej wartoÊci, lecz przeciwnie skierowana. Na przyk∏ad, je˝eli pchasz
r´kà Êcian´ czyli dzia∏asz na nià pewnà si∏à, to Êciana dzia∏a na Ciebie takà samà si∏à, ale
skierowanà przeciwnie.
41 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 10
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 115
Prze∏ó˝ d∏ugà nitk´ przez kilkucentymetrowy odcinek sztywnej rurki z tworzywa sztucznego.
Koƒce nitki przywià˝ do przedmiotów znajdujàcych si´ na przeciwleg∏ych koƒcach pokoju.
W∏ó˝ korek z jednym otworem do szyjki balonu i przywià˝ go sznurkiem lub przyklej taÊmà
samoprzylepnà do rurki. Korek zapobiega zbyt szybkiej ucieczce powietrza z balonu. Przesuƒ
ca∏oÊç do koƒca nitki, nadmuchaj balon i puÊç go. Urzàdzenie z impetem przeleci na drugi
koniec nitki. Dok∏adnie na takiej samej zasadzie, polegajàcej na wykorzystaniu si∏y odrzutu
gazów dzia∏ajà rakiety i samoloty odrzutowe.
rurka
niç
korek
z jednym otworem
nadmuchany balon
DoÊwiadczenie 116
Wskazówka: to doÊwiadczenie nale˝y przeprowadziç na bardzo g∏adkiej powierzchni.
Zmontuj wózek. W otwory podwozia oznaczone A,
B i N w∏ó˝ od do∏u Êruby i zabezpiecz je od góry
nakr´tkami. Na dwóch Êrubach znajdujàcych si´
z przodu rozepnij gumk´ recepturk´. Dowià˝ do
gumki nitk´ i napr´˝ gumk´ ciàgnàc za nitk´.
Nitk´ przywià˝ do Êruby prze∏o˝onej przez otwór
N. Naprzeciwko tej Êruby, wewnàtrz gumki umieÊç
kulk´. Bardzo ostro˝nie przepal zapa∏kà nitk´.
Gumka zostanie zwolniona i wyrzuci kulk´ jak
z procy. To, co nas jednak najbardziej interesuje
to wózek. Czy zauwa˝y∏eÊ, ˝e przesunà∏ si´ nieco
w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu kulki?
gumka
A
Êruby
z nakr´tkami
N
nitka
B
kulka
Pami´taj, aby zgasiç tlàca si´ nitk´.
DoÊwiadczenie 117
Zdemontuj Êruby i nakr´tki z podwozia. W∏ó˝ korek
z jednym otworem do szyjki balonu, w∏ó˝ do niego
krótki odcinek rurki i przyklej ca∏oÊç taÊmà
samoprzylepnà do podwozia. Nadmuchaj balon
i puÊç wózek. Powietrze uchodzàce z du˝à
pr´dkoÊcià z balonu wytwarza si∏à ciàgu, która pcha
wózek do przodu. Si∏a ciàgu jest si∏à reakcji
w stosunku do si∏y wypychajàcej powietrze z balonu.
korek z jednym
otworem
rurka
Moje Laboratorium - Fizyka • 42
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 11
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 118
Zmontuj ponownie turbin´ opisanà w doÊwiadczeniu 73. Si∏a wypychajàca wod´ z dysz powoduje
powstanie si∏y reakcji o takiej samej wartoÊci, ale skierowanej w przeciwnym kierunku. Ta si∏a
wprawia turbin´ w ruch obrotowy.
ZDERZENIA
Rozró˝niamy dwa rodzaje zderzeƒ: spr´˝yste i niespr´˝yste.
Ze zderzeniem spr´˝ystym mamy do czynienia, je˝eli zderzajàce si´ cia∏a nie ulegajà trwa∏ym
odkszta∏ceniom. Przyk∏adem zderzenia spr´˝ystego jest zderzenie kul bilardowych.
Kule zmieniajà swojà pr´dkoÊç, kierunek i energi´, ale nie ulegajà uszkodzeniom.
Przyk∏adem zderzenia niespr´˝ystego jest zderzenie dwóch samochodów. W przypadku
zderzenia niespr´˝ystego, przynajmniej jedno z cia∏ ulega trwa∏emu odkszta∏ceniu. Pr´dkoÊç
cia∏ po rozdzieleniu jest zawsze mniejsza ni˝ przed zderzeniem, poniewa˝ cz´Êç energii
kinetycznej zu˝yta zostaje na odkszta∏cenia i ciep∏o.
DoÊwiadczenie 119
Przygotuj dwa poduszkowce takie, jak opisane
na str. 7. Popchnij jeden z nich w stron´
drugiego. Po zderzeniu poduszkowiec, który
porusza∏ si´ do tej pory, zatrzymuje si´ a drugi
przejmuje jego energi´ i zaczyna poruszaç si´
praktycznie z takà samà pr´dkoÊcià, jakà przed
zderzeniem mia∏ pierwszy poduszkowiec.
DoÊwiadczenie 120
Obcià˝ nieruchomy poduszkowiec i powtórz poprzednie doÊwiadczenie. Tym razem po zderzeniu
drugi poduszkowiec porusza si´ z mniejszà pr´dkoÊcià ni˝ poprzedni.
DoÊwiadczenie 121
Powtórz poprzednie doÊwiadczenie, ale tym razem uderz obcià˝onym poduszkowcem
w nieobcià˝ony. Po zderzeniu, nieruchomy do tej pory poduszkowiec porusza si´ z pr´dkoÊcià,
jakà przed zderzeniem mia∏ pierwszy poduszkowiec a pierwszy poduszkowiec nie zatrzymuje
si´ jak poprzednio, lecz si´ porusza z mniejszà pr´dkoÊcià.
43 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 12
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
MASZYNY PROSTE
Czy wiesz, ˝e wszystkie skomplikowane maszyny sà kombinacjà maksymalnie szeÊciu typów
tzw. maszyn prostych? Maszyny proste to: dêwignia, ko∏owrót, blok, równia pochy∏a, klin i Êruba.
Niektórzy uwa˝ajà, ˝e istniejà tylko dwie maszyny proste i uwa˝ajà ko∏owrót i blok za
zmodyfikowanà dêwigni´ a równi´ pochy∏à i Êrub´ za zmodyfikowany klin. My zajmiemy si´
wszystkimi szeÊcioma typami.
DèWIGNIE
Dêwigni´ charakteryzuje: rami´, oÊ obrotu i punkt podparcia.
Zanim przejdziemy do doÊwiadczeƒ zapami´taj, ˝e rozró˝niamy trzy rodzaje dêwigni:
dwuramienne - w których oÊ obrotu znajduje si´ pomi´dzy obcià˝eniem a punktem przy∏o˝enia
si∏y,
jednoramienne - w których obcià˝enie znajduje si´ pomi´dzy osià obrotu a punktem przy∏o˝enia
si∏y,
jednoramienne - w których punkt przy∏o˝enia si∏y znajduje si´ pomi´dzy obcià˝eniem a osià
obrotu.
W naszych doÊwiadczeniach z dêwigniami u˝ywaç b´dziemy wagi z Twojego zestawu. Zdemontuj
element przed∏u˝ajàcy, poniewa˝ nie b´dzie Ci do tych doÊwiadczeƒ potrzebny. Rami´ wagi
s∏u˝yç b´dzie jako dêwignia. Rami´ ma trzy punkty podparcia w kszta∏cie odwróconych trójkàtów,
z których ka˝dy dopasowany jest do wyci´cia w podstawie wagi. Zauwa˝, ˝e na ramieniu wagi
znajdujà si´ dwie podzia∏ki w centymetrach. Punkt „0” górnej podzia∏ki zaczyna si´ w Êrodkowym
punkcie podparcia. Podzia∏ka wyst´puje po obydwu stronach tego punktu. Druga podzia∏ka
ma punkt „0” umieszczony w punkcie podparcia znajdujàcym si´ z lewej strony dêwigni.
W punktach odpowiadajàcym pe∏nym centymetrom w ramieniu dêwigni wykonane sà otwory.
Do doÊwiadczeƒ potrzebna b´dzie tak˝e waga spr´˝ynowa. Sposób jej monta˝u opisany jest
na str. 6. Ze spinaczy biurowych wygnij kilka haczyków o kszta∏cie jak na rysunku.
B´dà potrzebne do zawieszania odwa˝ników na ramionach wagi.
Moje Laboratorium - Fizyka • 44
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 13
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 122
Zacznijmy od poznania dêwigni
dwustronnej. Postaw wag´ na du˝ej, grubej
ksià˝ce. Podeprzyj rami´ dêwigni na Êrodku
i zaczep 5g odwa˝nik w otworze nr 8 po
lewej stronie dêwigni (górna skala
pokazujàca odleg∏oÊç od punktu
podparcia). Zaczep wag´ spr´˝ynowà po
przeciwnej stronie ramienia w otworze nr
8. Waga wska˝e 5g. Powtórz doÊwiadczenie
zaczepiajàc wag´ w otworze nr 10. Teraz
wskazanie wyniesie 4g.
5gr
Sprawdêmy obliczenia dla drugiego
przypadku: 8 x 5 = 10 x 4.
równowagi dêwigni.
Rami´ po lewej po lewej stronie dêwigni to rami´ si∏y u˝ytecznej a po prawej stronie – rami´
si∏y dzia∏ania. Sà tak˝e dêwignie, których ramiona wst´pujà po tej samej stronie punktu podparcia.
W ka˝dym przypadku, iloczyn d∏ugoÊci ramienia si∏y dzia∏ania i wartoÊci tej si∏y równy jest
iloczynowi d∏ugoÊci ramienia si∏y u˝ytecznej i wartoÊci tej si∏y (warunek równowagi dêwigni).
Sprawdê t´ zale˝noÊç dla ró˝nych ci´˝arków z Twojego zestawu. OczywiÊcie, musisz wziàç
poprawk´ na doÊç niskà dok∏adnoÊç tak wykonanych pomiarów.
DoÊwiadczenie 123
Podeprzyj rami´ dêwigni na Êrodku i zaczep 5g odwa˝nik w otworze nr 5 po lewej stronie
dêwigni (górna skala pokazujàca odleg∏oÊç od punktu podparcia). Zaczep wag´ spr´˝ynowà
po przeciwnej stronie ramienia w otworze nr 10. Zmierz linijkà, o ile centymetrów musisz obni˝yç
wag´, aby podnieÊç odwa˝nik o 1cm w gór´. Oka˝e si´, ˝e o 2cm.
Rami´ si∏y dzia∏ania w przypadku dêwigni zatacza wi´kszy ∏uk, ni˝ rami´ si∏y u˝ytecznej. Punkt
przy∏o˝enia si∏y dzia∏ania ma dok∏adnie tyle samo razy wi´kszà drog´ do pokonania w stosunku
do punktu przy∏o˝enia si∏y u˝ytecznej, ile razy wi´ksza jest jedna si∏a od drugiej.
Spójrz na rysunek.
W naszym doÊwiadczeniu do podniesienia ci´˝arka o masie 5g potrzebowaliÊmy si∏y
odpowiadajàcej 2,5g, ale musieliÊmy pokonaç dwa razy d∏u˝szà drog´.
1cm
2cm
5gr
45 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 14
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 124
Dêwignie s∏u˝à najcz´Êciej do zwi´kszania si∏y u˝ytecznej kosztem drogi lub do zwi´kszenia
pr´dkoÊci kosztem si∏y. Aby zwi´kszyç si∏´ u˝ytecznà, si∏´ dzia∏ania przyk∏adamy do d∏u˝szego
ramienia dêwigni a aby zwi´kszyç pr´dkoÊç – do krótszego.
Zastanów si´, jaki zysk dajà dêwignie i wpisz informacje do tabeli (si∏a czy pr´dkoÊç):
dêwignia
no˝yczki
zysk
si∏a
katapulta
szczypce do lodu
otwieracz do butelek
∏om
DoÊwiadczenie 125
Zapoznaj si´ bli˝ej z dêwignià jednostronnà. Podeprzyj rami´ dêwigni w punkcie znajdujàcym
si´ po jej prawej stronie. Pos∏ugujàc si´ dolnà skalà, umieÊç 5g odwa˝nik w otworze nr 12.
Wag´ zaczep od góry w otworze nr 20. Waga powinna wskazaç 3g.
W naszym przypadku rami´ si∏y dzia∏ania ma
d∏ugoÊç 20cm a rami´ si∏y u˝ytecznej 12cm.
Z warunku równowagi dêwigni mamy wi´c:
12 x 5 = 20 x 3
W tym przyk∏adzie zyskujemy wi´c na sile
kosztem drogi. Znanym przyk∏adem dêwigni
jednostronnej jest taczka ogrodowa. Spróbuj
znaleêç jeszcze inne urzàdzenia, w których
zastosowano zasad´ dzia∏ania dêwigni
jednostronnej.
5gr
DoÊwiadczenie 126
Zamieƒ miejscami wag´ spr´˝ynowà i odwa˝nik. To odmiana dêwigni jednostronnej
jednoramiennej, w której punkt przy∏o˝enia si∏y znajduje si´ pomi´dzy obcià˝eniem a osià
obrotu. Poniewa˝ rami´ si∏y dzia∏ania jest krótsze od ramienia si∏y u˝ytecznej, zastosowanie
takiej dêwigni pozwala na zwi´kszenie pr´dkoÊci. Przyk∏adem takiej dêwigni jest penseta.
Moje Laboratorium - Fizyka • 46
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 15
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
KO¸OWRÓT
Ko∏owrót dzia∏a w oparciu o takà samà zasad´ jak dêwignia. Pozwala jednak na ciàgni´cie lub
przesuwanie obiektów z du˝à si∏à na znaczne odleg∏oÊci.
DoÊwiadczenie 127
Przykr´ç Êrubà wspornik do tylnej cz´Êci konsoli.
Wykorzystaj jeden z otworów znajdujàcych si´ na
górze konsoli po lewej stronie. Na oÊ wspornika
na∏ó˝ du˝e ko∏o (g∏adkà stronà w stron´ konsoli).
Do pierwszego otworu w∏ó˝ szpilk´ z tworzywa
sztucznego. Za∏ó˝ nast´pnie na oÊ wspornika ma∏e
ko∏o (wypustkà w stron´ du˝ego ko∏a). Bolec
w ma∏ym kole musi wejÊç w tulejk´ z otworem
w du˝ym kole. Zabezpiecz ko∏o przed spadaniem
wk∏adajàc szpilk´ z tworzywa sztucznego do drugiego
otworu w osi wspornika. Obydwa ko∏a powinny
obracaç si´ razem.
Przytnij dwa odcinki sznurka, ka˝dy o d∏ugoÊci 60cm.
Przyklej koniec jednego sznurka do zewn´trznej
powierzchni ma∏ego ko∏a i nawiƒ go
w prawo na ma∏e ko∏o. Przywià˝ 5g odwa˝nik do
koƒca sznurka. Zrób to samo z drugim sznurkiem
i du˝ym ko∏em, z tym, ˝e nawiƒ go na to ko∏o w lewo.
Przywià˝ do koƒca sznurka spr´˝yn´ wagi
spr´˝ynowej (rysunek).
5gr
Pociàgnij wag´, aby podnieÊç 5g odwa˝nik i odczytaj wskazanie na skali. Powinno wynosiç
2,5g. Ko∏owrót to rodzaj dêwigni.
W ko∏owrocie promieƒ du˝ego ko∏a, to rami´ si∏y dzia∏ania a promieƒ ma∏ego – rami´ si∏y
u˝ytecznej.
DoÊwiadczenie 128
Ko∏owrót znajduje wiele zastosowaƒ.
Przyjrzyj si´ tym wymienionym w tabeli i uzupe∏nij jà (si∏a czy droga).
ko∏owrót
klamka
peda∏ rowerowy
Êrubokr´t
ko∏owrotek w´dkarski
klucz
47 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
zysk
si∏a
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 16
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
BLOK
DoÊwiadczenie 129
Zmodyfikuj konstrukcj´, którà wykona∏eÊ
w doÊwiadczeniu 127. Wyjmij jednà szpilk´ z osi
wspornika i zdejmij ma∏e ko∏o. Zdejmij sznurek
z du˝ego ko∏a i zawià˝ na jego drugim koƒcu
obcià˝nik 5g (do drugiego koƒca sznurka
powinna byç przywiàzana spr´˝yna wagi).
PrzewieÊ sznurek przez rowek ko∏a jak na
rysunku.
5gr
Pociàgnij wag´, aby podnieÊç 5g odwa˝nik
i odczytaj wskazanie na skali. Powinno wynosiç
5g. Blok nie daje zysku si∏y ani pr´dkoÊci. Zwróç
jednak uwag´ na istotnà spraw´ - ciàgnà∏eÊ
przecie˝ w dó∏ a ci´˝ar podnosi∏ si´ do góry!
Blok s∏u˝y do zmiany kierunku dzia∏ajàcej si∏y.
DoÊwiadczenie 130
Zdemontuj du˝e ko∏o ze wspornika. W otwór
du˝ego ko∏a w∏ó˝ oÊ (stronà z trzema otworami).
Zabezpiecz ko∏o wk∏adajàc szpilk´ do otworu
znajdujàcego si´ najbli˝ej ko∏a. Przywià˝ 5g
odwa˝nik do krótkiego sznurka, którego koƒce
dowià˝ do otworów znajdujàcych si´ po obu
stronach osi. Przywià˝ jeden koniec 60cm sznurka
do otworu we wsporniku, prze∏ó˝ go przez p´tl´
sznurka trzymajàcego odwa˝nik i poprowadê
w rowku ko∏a. Drugi koniec sznurka dowià˝ do
spr´˝yny wagi.
5gr
PodnieÊ odwa˝nik podnoszàc wag´. Potrzebujesz
si∏y odpowiadajàcej 2,5g, aby podnieÊç ci´˝ar
o masie 5g.
DoÊwiadczenie 131
O ile cm musisz podnieÊç wag´ spr´˝ynowà,
aby unieÊç odwa˝nik o 5cm?
Si∏a potrzebna do podniesienia odwa˝nika jest
dwa razy mniejsza, a wi´c zgodnie z poznana
zasadà droga musi byç dwa razy d∏u˝sza - czyli
10cm.
Moje Laboratorium - Fizyka • 48
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 17
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 132
Zainstaluj w konsoli na wsporniku du˝e ko∏o i zabezpiecz
szpilkà z tworzywa sztucznego. Przeprowadê sznurek
(przywiàzany jednym koƒcem do wspornika) przez dolny,
ruchomy blok i górne ko∏o jak na rysunku. Koniec sznurka
dowià˝ do spr´˝yny wagi. PodnieÊ odwa˝nik podnoszàc
wag´. Tak˝e i w tym przypadku potrzebujesz si∏y
odpowiadajàcej 2,5g, aby podnieÊç ci´˝ar o masie 5g.
5gr
Dolny, ruchomy blok pozwala na zwi´kszenie si∏y u˝ytecznej
a górny zmienia kierunek dzia∏ania si∏y. Ta maszyna
nazywane jest tak˝e wciàgnikiem wielokrà˝kowym.
DoÊwiadczenie 133
Po∏àcz bloki jak na rysunku. Tym razem trzy sznurki
utrzymujà odwa˝nik. Do podniesienia ci´˝arka wystarczy
trzy razy mniejsza si∏a ni˝ jego ci´˝ar, ale do pokonania
jest te˝ trzy razy d∏u˝sza droga. Obydwa bloki s∏u˝à do
zwi´kszenia si∏y u˝ytecznej, ale kierunek dzia∏ania si∏y nie
zmienia si´.
5gr
Na∏ó˝ na oÊ wspornika du˝e i ma∏e ko∏o i zabezpiecz je
szpilkami. Zwróç uwag´, aby ko∏a obraca∏y si´ niezale˝nie
od siebie. Wypustki znajdujàce si´ na bokach kó∏ muszà
znajdowaç si´ po zewn´trznej stronie bloku. Podobnie
zamontuj na osi ko∏a (blok ruchomy).
DoÊwiadczenie 134
Zmontuj bloki jak na rysunku.
Sprawdê ich dzia∏anie i uzupe∏nij brakujàce informacje:
5gr
si∏a dzia∏ania - ?
si∏a u˝yteczna - ?
odleg∏oÊç na jakà przesuni´to wag´ - ?
odleg∏oÊç na jakà podniesiono ci´˝arek - ?
DoÊwiadczenie 135
Zmontuj bloki jak na rysunku. Sprawdê ich dzia∏anie
i uzupe∏nij brakujàce informacje:
5gr
si∏a dzia∏ania - ?
si∏a u˝yteczna - ?
odleg∏oÊç na jakà przesuni´to wag´ - ?
odleg∏oÊç na jakà podniesiono ci´˝arek - ?
5gr
49 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 18
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 136
Zaprojektuj zestaw bloków pozwalajàcy na podniesienie 10g odwa˝nika si∏à odpowiadajàcà
ci´˝arowi 4g i na zmian´ kierunku si∏y. Pomiƒ tarcie i wag´ elementów bloku.
DoÊwiadczenie 137
Zamontuj w podwoziu ma∏e i du˝e ko∏o.
U˝yj odpowiednio osi i wspornika. Wypustki
kó∏ muszà byç skierowane ku górze. Za∏ó˝
gumk´ recepturk´ (jest to tzw. pasek
nap´dowy) na ko∏a. Wykonaj jeden pe∏ny
obrót du˝ym ko∏em i policz ile obrotów
wykona∏o w tym samym czasie ma∏e ko∏o
(prawie dwa). Maszyna, którà
skonstruowa∏eÊ to odmiana bloku przek∏adnia.
W tym przypadku, pozwala na zmian´
pr´dkoÊci obrotowej, ale bez zmiany
kierunku obrotów.
DoÊwiadczenie 138
Skrzy˝uj gumk´ jak na rysunku.
przek∏adnia, oprócz zmiany pr´dkoÊci
obrotowej, pozwala tak˝e na zmian´
kierunku obrotów.
RÓWNIA POCHY¸A
Równia pochy∏a, to ka˝da p∏aska powierzchnia nachylona do poziomu pod pewnym kàtem.
Do naszych celów jako równi´ pochy∏à najwygodniej wykorzystaç jest pude∏ko od zestawu
podparte z jednej strony na kilku ksià˝kach.
Zmontuj tak˝e wózek zgodnie z opisem na str. 7. Przez otwory Q i S prze∏ó˝ sznurek.
Koniec sznurka dowià˝ do spr´˝yny wagi spr´˝ynowej.
Moje Laboratorium - Fizyka • 50
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 19
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 139
PodnieÊ wózek na wadze spr´˝ynowej i odczytaj
jaka si∏a jest do tego potrzebna. Pociàgnij
nast´pnie wózek po górk´ i zmierz si∏´, jaka
potrzebna jest do jego wciàgania na wierzcho∏ek
równi.
Zauwa˝ysz, ˝e do wciàgania wózka po równi
pochy∏ej wystarcza du˝o mniejsza si∏a.
DoÊwiadczenie 140
Zmniejsz kàt nachylenia równi pochy∏ej,
wyjmujàc spod niej kilka ksià˝ek i powtórz
poprzednie doÊwiadczenie. Teraz do
wciàgni´cia wózka wystarcza jeszcze mniejsza
si∏a ni˝ w poprzednim przypadku.
Im mniejszy kàt nachylenia równi, tym mniejsza
si∏a potrzebna jest do wciàgni´cia wózka, ale
jednoczeÊnie tym d∏u˝szà drog´ trzeba
pokonaç, aby wciàgnàç go na okreÊlonà
wysokoÊç.
ÂRUBA
Âruba jest rodzajem równi pochy∏ej. S∏u˝y do uzyskania du˝ej si∏y u˝ytecznej kosztem
pokonywanej odleg∏oÊci.
DoÊwiadczenie 141
Wytnij z papieru prostokàt o wymiarach 15cm
x 5cm. Narysuj o∏ówkiem przekàtnà i przetnij
wzd∏u˝ niej prostokàt. Przy∏ó˝ 5cm bok do
o∏ówka i nawiƒ na niego trójkàt z papieru. Górna
kraw´dê trójkàta w kszta∏cie równi pochy∏ej po
nawini´ciu na o∏ówek tworzy Êrub´. Âruba
znajduje szerokie zastosowanie np:
w obrotowych sto∏kach, Êmig∏ach, Êrubach
nap´dowych i imad∏ach.
51 • Moje Laboratorium - Energia
Composite
równia pochy∏a
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 20
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
KLIN
DoÊwiadczenie 142
Klin wyglàda jak dwie równie pochy∏e z∏o˝one
podstawami. G∏ównym zastosowaniem klina jest
rozczepianie i roz∏upywanie przedmiotów. A mo˝e
znasz jeszcze jakieÊ inne zastosowania klina?
DoÊwiadczenie 143
WciÊnij ostrà szpilk´ w korek. Wystarczy do tego niewielka si∏a. Obetnij czubek szpilki i powtórz
prób´. Tym razem korek stawia znacznie wi´kszy opór.
DèWI¢K
G∏os ludzki powstaje wskutek drgaƒ strun g∏osowych, które wywo∏ujà w powietrzu tzw. fal´
dêwi´kowà. S∏yszane przez nas dêwi´ki sà wynikiem drgaƒ powietrza odbieranych przez nasze
uszy.
DoÊwiadczenie 144
Po∏ó˝ na kraw´dzi sto∏u stalowy pr´t i przyciÊnij go ksià˝kà ja na rysunku.
Koniec pr´ta powinien wystawaç poza
kraw´dê sto∏u. PrzyciÊnij ksià˝k´ i wpraw
wystajàcy koniec pr´ta w drgania. Zwróç
uwag´ na wydawany dêwi´k. Wyd∏u˝
wystajàcà czeÊç pr´ta o 5cm i powtórz
doÊwiadczenie. Tym razem dêwi´k jest
zdecydowanie ni˝szy. Sprawdê, ˝e kolejne
wyd∏u˝enie drgajàcej cz´Êci pr´ta powoduje
emisj´ jeszcze ni˝szego dêwi´ku. Cz∏owiek
s∏yszy dêwi´ki odpowiadajàce drganiom
w zakresie od 20 do 20 000 cykli na sekund´,
tzw. herców (symbol: Hz). Niektóre zwierz´ta
wydajà dêwi´ki nies∏yszalne dla cz∏owieka
(np. wieloryby i nietoperze).
DoÊwiadczenie 145
Przywià˝ koniec sznurka do klamki drzwi. Przytrzymaj jej drugi koniec w odleg∏oÊci 25 cm od
klamki i sprawdê, jaki dêwi´k wydaje po szarpni´ciu. Wyd∏u˝ odcinek do 75cm i powtórz prób´.
Ponów jà jeszcze raz przy d∏ugoÊci sznurka 1,5m. Czy widzisz zale˝noÊç pomi´dzy szybkoÊcià
drgaƒ struny a wydawanym przez nià dêwi´kiem? SzybkoÊç drgaƒ zale˝y od d∏ugoÊci sznurka.
Moje Laboratorium - Energia • 52
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 21
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 146
Zaczep gumk´ recepturk´ za klamk´. Napr´˝ jà i szarpnij. Rozciàgnij nast´pnie bardziej
i jeszcze raz szarpnij. Drugi dêwi´k jest wyraênie wy˝szy od pierwszego. Cz´stotliwoÊç drgaƒ
(wysokoÊç dêwi´ku) strun, lin zale˝y od ich napr´˝enia i d∏ugoÊci.
DoÊwiadczenie 147
Wlej wod´ do dwóch probówek. Pierwszà wype∏nij w 1/3
wysokoÊci a drugà w 2/3. Dmuchnij z boku przy wylocie ka˝dej
probówki.
Zauwa˝ysz, ˝e probówka z wi´kszà iloÊcià wody wydaje wy˝szy
dêwi´k. Dolej do niej jeszcze troch´ wody i dmuchnij. Dêwi´k
podwy˝szy si´. Na wysokoÊç dêwi´ku ma wp∏yw wysokoÊç
drgajàcego s∏upa powietrza znajdujàcego si´ w probówce.
Im mniejsza wysokoÊç s∏upa, tym wi´ksza cz´stotliwoÊç
wydawanego dêwi´ku. Du˝e instrumenty muzyczne wydajà
zwykle ni˝sze dêwi´ki ni˝ instrumenty ma∏e.
Urzàdzenie, które skonstruowa∏eÊ to piszcza∏ka.
DoÊwiadczenie 148
Ka˝dej nucie odpowiada okreÊlona wysokoÊç dêwi´ku. Np. dêwi´kowi oznaczonemu „C”
przypisana jest cz´stotliwoÊç 264 Hz. Przedmioty wibrujàce z takà samà cz´stotliwoÊcià wydajà
dêwi´ki o jednakowej wysokoÊci.
Spróbuj zagraç na pianinie dêwi´ki odpowiadajàce wysokoÊcià dêwi´kom, znanym z Twojego
otoczenia. Oszacuj ich cz´stotliwoÊç w Hz.
obiekt
szacowana wysokoÊç
dêwi´ku w Hz
skrzyd∏a muchy domowej
szept
brz´k sztuçców
stalowy pr´t
dzwonek do drzwi
Cz´stotliwoÊç dêwi´ku odpowiadajàca temu samemu dêwi´kowi w nast´pnej oktawie jest dwa
razy wy˝sza.
C – 264Hz
D – 297Hz
E – 330Hz
F – 352Hz
G – 376Hz
A – 440Hz
B – 495Hz
53 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 22
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 149
Puknij lekko w blat sto∏u. Wskutek uderzenia, powierzchnia sto∏u wpada w drgania i s∏yszymy
dêwi´k. Uderz teraz mocniej. Tym razem wi´ksza powierzchnia sto∏u wpada w drgania o wi´kszej
amplitudzie i s∏yszalny dêwi´k jest du˝o g∏oÊniejszy.
DoÊwiadczenie 150
Nadmuchaj ustami balon i zawià˝ go. Przytknij go do ucha
a z drugiej strony przy∏ó˝ do niego cykajàcy zegarek.
O dziwo, cykanie jest teraz du˝o lepiej s∏yszalne.
W balonie znajduje si´ du˝o dwutlenku w´gla, który wprowadzi∏eÊ
podczas dmuchania balonu. Dwutlenek w´gla przenosi dêwi´k
lepiej ni˝ powietrze i dlatego cykanie jest g∏oÊniejsze.
NUTY
DoÊwiadczenie 151
Przygotuj 8 jednakowych, pustych buteleczek. Jednà butelk´ nape∏nij po samà szyjk´ a drugà
pozostaw pustà. Metalowym pr´tem puknij lekko w ka˝dà z nich. Zauwa˝, ˝e pe∏na butelka
wydaje du˝o wy˝szy dêwi´k ni˝ pusta.
DoÊwiadczenie 152
Wlej ró˝ne iloÊci wody do pozosta∏ych buteleczek. Metalowym pr´tem puknij lekko w ka˝dà
z nich. W ten sposób skonstruowa∏eÊ prosty instrument muzyczny.
DoÊwiadczenie 153
W Êrodku sznurka o d∏ugoÊci 1m przywià˝ widelec. Koƒce sznurka przyciÊnij palcami do uszu.
Uderz widelcem, w kraw´dê sto∏u. Dêwi´k, który us∏yszysz przypominaç b´dzie bicie wielkiego
dzwonu!
Moje Laboratorium - Fizyka • 54
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 23
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 154
Ustaw 4 jednakowe monety w rz´dzie, na stole. Monety powinny stykaç si´ ze sobà.
Uderz w ostatnià monet´ innà, piàtà monetà. Moneta zatrzymuje si´ i przekazuje swojà energi´
pierwszej z czterech ustawionych monet. Kolejne monety przekazujà sobie energi´ i ostania
moneta w rz´dzie odskakuje.
W podobny sposób przekazywana jest energia dêwi´ku. Drgajàca struna lub pr´t pobudza do
drgaƒ otaczajàce je powietrze. Powietrze przenosi drgania i pobudza b∏on´ b´benkowà
znajdujàcà si´ w naszym uchu. S∏yszymy dêwi´k.
FALE DèWI¢KOWE
DoÊwiadczenie 155
Nape∏nij zlewk´ wodà i upuÊç jednà kropl´ wody
z zakraplacza na Êrodek lustra wody. Od miejsca,
w którym kropla uderzy∏a w powierzchni´, we
wszystkich kierunkach rozchodzi si´ kolista fala.
W podobny sposób fala dêwi´kowa rozprzestrzenia
si´ w wodzie lub w powietrzu. Czyni to jednak w trzech
a nie w dwóch p∏aszczyznach.
DoÊwiadczenie 156
Fale dêwi´kowe mo˝na skupiaç i przesy∏aç
w po˝àdanym kierunku. Zwiƒ w rulon kartk´ papieru
i uformuj tub´ megafonu. W´˝szy koniec tuby przystaw
do cykajàcego zegarka a szerszy skieruj w Twoim
kierunku. W ten sposób b´dziesz móg∏ s∏yszeç cykanie
zegarka nawet z odleg∏oÊci kilku metrów. Tuba
ukierunkowuje dêwi´k i zapobiega rozpraszaniu go
na boki.
DoÊwiadczenie 157
W∏ó˝ króciutki odcinek rurki do korka z jednym
otworem. Rozgrzej koniec w´˝a w goràcej wodzie
przez 2-3 minuty i rozepchnij jego koniec czubkiem
o∏ówka. Na∏ó˝ rozepchni´ty koniec w´˝a na rurk´
a drugi koniec za∏ó˝ na wylot lejka. Skonstruowa∏eÊ
stetoskop. Przy∏ó˝ korek do ucha a lejek do
cykajàcego zegarka.
55 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 24
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
Cykanie s∏ychaç bardzo g∏oÊno. Dêwi´k zegarka skupiany jest przez lejek a nast´pnie przesy∏any
jest tunelem powietrznym wprost do Twojego ucha. Stetoskopy lekarskie dzia∏ajà na identycznej
zasadzie. Spróbuj wys∏uchaç bicie w∏asnego serca.
DoÊwiadczenie 158
Staƒ naprzeciwko du˝ej Êciany w odleg∏oÊci ok. 50m i g∏oÊno krzyknij. Prawie natychmiast
us∏yszysz echo. Oddal si´ od Êciany i krzyknij ponownie. Echo powraca nieco póêniej. Fale
dêwi´kowe odbijajà si´ od Êciany jak gumowa pi∏ka i powracajà do Twojego ucha. Im dalej od
Êciany stoisz, tym wi´cej czasu dêwi´k potrzebuje na przebycie podwójnej odleg∏oÊci od
miejsca, w którym stoisz do Êciany. Echo najcz´Êciej s∏yszymy w górach, przy du˝ych klifach
i w du˝ych halach.
DoÊwiadczenie 159
Znajàc odleg∏oÊç (np. 200m) bardzo du˝ej Êciany (lub klifu) od miejsca w którym stoisz i mierzàc
czas po jakim us∏yszysz echo, mo˝na obliczyç pr´dkoÊç rozchodzenia si´ dêwi´ku w powietrzu.
Im dalej stoisz od Êciany, tym wynik pomiaru czasu b´dzie dok∏adniejszy. Pr´dkoÊç to iloraz
przebytej drogi i czasu.
Przyjmijmy, ze stoisz w odleg∏oÊci 500m od klifu a echo powraca po 3s. Poniewa˝ dêwi´k musi
przebyç podwójnà odleg∏oÊç od miejsca, w którym stoisz do klifu (czyli 1000m), pr´dkoÊç
dêwi´ku w powietrzu wynosi:
1000 metrów /3 sekundy = 333 1/3 metra na sekund´
ÂWIAT¸O I WZROK
Âwiat∏o jest jednà z form energii. Âwiat∏o powstaje w wyniku emisji czàstek nazywanych fotonami
(np. wskutek rozgrzania metalu do bardzo wysokiej temperatury). Fotony tworzà promieƒ
Êwiat∏a. Grupa promieni to wiàzka Êwiat∏a. Pr´dkoÊç rozchodzenia si´ Êwiat∏a jest ogromna
i wynosi ok. 300 000 kilometrów na godzin´.
DoÊwiadczenie 160
Wytnij z arkusza z Twojego zestawu trzy prostokàty oznaczone „G”: 1,11, 111. Zegnij je pod
kàtem prostym wzd∏u˝ linii przerywanej. W Êrodku krzy˝yków zrób szpilkà ma∏e otworki. Ustaw
kartki jak na rysunku, obcià˝ajàc ich podstawy ci´˝szymi przedmiotami. Je˝eli wszystkie otwory
uda∏o Ci si´ ustawiç wzd∏u˝ linii prostej, b´dziesz móg∏ zobaczyç p∏omieƒ Êwiecy patrzàc przez
ostatni otwór.
Moje Laboratorium - Fizyka • 56
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 25
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
inia wzroku
Je˝eli lekko przesuniesz jednà z karteczek, p∏omieƒ stanie si´ niewidoczny. Âwiat∏o porusza
si´ wy∏àcznie po linii prostej.
DoÊwiadczenie 161
To doÊwiadczenie najlepiej przeprowadziç na pla˝y lub na Êniegu. Spójrz na odleg∏y obiekt.
Idê w jego kierunku, nie tracàc go z oczu. Spójrz po kilkunastu lub kilkudziesi´ciu krokach na
Êlady Twoich stóp. Uk∏adajà si´ wzd∏u˝ linii prostej. Szed∏eÊ wzd∏u˝ promienia Êwiat∏a od
oddalonego obiektu.
DoÊwiadczenie 162
W odleg∏oÊci 30cm od siebie postaw na stole, zapalonà Êwieczk´
i lusterko. Po∏ó˝ na stole ksià˝k´, aby zas∏oniç Êwieczk´. Spójrz
w lusterko. Widzisz Êwieczk´ odbità w lustrze. Âwiat∏o Êwieczki odbija
si´ od lustra i wpada do Twojego oka. Droga Êwiat∏a od p∏omienia do
lustra i od lustra do oka przebiega po liniach prostych.
DoÊwiadczenie 163
Zapal w ciemnym pokoju Êwieczk´,
staƒ blisko Êciany i przes∏oƒ jà
ksià˝kà. Na Êcianie widoczna jest
„plama” Êwiat∏a. W porównaniu
z powierzchnià lustra powierzchnia
Êciany jest chropowata i odbija Êwiat∏o
we wszystkich kierunkach. Ten typ
odbicia nazywamy odbiciem rozproszonym. Rozpraszanie Êwiat∏a to podstawa widzenia
przedmiotów. Przedmioty widzimy tylko dzi´ki temu, ˝e ich powierzchnie odbijajà i rozpraszajà
Êwiat∏o. Wszystko, co widzimy to odbicia lub êród∏a Êwiat∏a!
DoÊwiadczenie 164
Jak ju˝ wiesz, widzimy tylko êród∏a Êwiat∏a lub odbicia. Zastanów si´ chwil´ i napisz „è” przy
êród∏ach a „O” przy odbiciach Êwiat∏a.
b∏yskawica
klosz ˝yrandola
bia∏y papier
p∏omieƒ
neon
Ksi´˝yc
˝arówka
fosforyzujàce cyfry na tarczy zegarka
gwiazdy
57 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 26
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 165
To doÊwiadczenie nale˝y przeprowadziç w zaciemnionym
pokoju. Wytnij z wzornika kszta∏t „J”. Koƒce po∏àcz spinaczem
biurowym, aby uformowaç walec. Postaw walec na stole
a do jego Êrodka wstaw niskà Êwieczk´. Ostro˝nie zapal jà,
uwa˝ajàc jednoczeÊnie, aby nie podpaliç papieru.
Zwróç uwag´ na promienie Êwiat∏a przechodzàce przez
szczeliny w walcu. Promienie sà liniami prostymi
rozchodzàcymi si´ równomiernie we wszystkich kierunkach.
Im dalej od êród∏a Êwiat∏a, tym promienie bardziej odsuwajà
si´ od siebie.
DoÊwiadczenie 166
Odetnij z wzornika „J” zakreskowany fragment. Wyprostuj
go i trzymaj prostopadle do kierunku padania promieni
s∏onecznych. Zauwa˝, ˝e teraz promienie sà do siebie
równoleg∏e. Przyczynà jest olbrzymia odleg∏oÊç od S∏oƒca
i jego olbrzymie rozmiary. Promienie w rzeczywistoÊci nie
sà równoleg∏e i tak˝e rozchylajà si´ w bardzo, bardzo
niewielkim stopniu.
DoÊwiadczenie 167
Na dnie zlewki po∏ó˝ monet´. Obni˝ g∏ow´ na
tyle, aby widzieç tylko kraw´dê monety. Wlej
wod´ nie zmieniajàc po∏o˝enia g∏owy. W miar´
nape∏niania zlewki, Twoim oczom ukazuje si´
ca∏a moneta.
Patrzàc na monet´ w pustej zlewce, Êwiat∏o
biegnie po linii prostej, ale po wlaniu wody,
na granicy powietrza i wody tor Êwiat∏a ulega
za∏amaniu. To dlatego widzisz ca∏à monet´.
pusta zlewka
zlewka z wodà
DoÊwiadczenie 168
Przyjrzyj si´ w∏o˝onemu ukoÊnie do szklanki z wodà o∏ówkowi. Wydaje si´, ˝e na powierzchni
styku wody i powietrza jest z∏amany. Przyczynà tego z∏udzenia jest za∏amanie Êwiat∏a.
Moje Laboratorium - Fizyka • 58
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 27
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 169
Do karki bia∏ego papieru przy∏ó˝ grzebieƒ
tak, aby padajàce z boku promienie
s∏oneczne tworzy∏y d∏ugie cienie
pochodzàce od z´bów grzebienia.
Za grzebieniem ustaw lusterko. Promienie
odbijajà si´ od lusterka dok∏adnie pod
takim samym kàtem jak promienie na nie
padajàce. Obracaj powoli lusterko.
Zasada jest zawsze zachowana.
kàt padania
kàt odbicia
LUSTRA
DoÊwiadczenie 170
Staƒ przed lustrem i dotknij prawà r´kà do prawego ucha. Zauwa˝, ˝e twoje odbicie w lustrze
dotyka lew´ r´kà do lewego ucha. Obraz pozorny widziany w lustrze jest zamieniony stronami!
DoÊwiadczenie 171
Napisz tekst na kartce i przy∏ó˝ do niej lusterko. Obraz tekstu
widziany w lusterku jest obrócony stronami i bardzo trudny do
przeczytania. Skopiuj go na innà kartk´. Aby przeczytaç, co jest
na niej napisane, musisz tak˝e przy∏o˝yç do niej lusterko!
WIADOMOS Ć´
WIADOMOS Ć´
DoÊwiadczenie 172
Narysuj na kartce dowolnà figur´. Za kartkà postaw lusterko
i przes∏oƒ jà ksià˝kà (rysunek).
Spróbuj obrysowaç o∏ówkiem figur´ na kartce, patrzàc tylko na
odbicie figury w lusterku. To nie∏atwe zadanie!
DoÊwiadczenie 173
Ustaw Êwieczk´ na talerzu i zapal jà. Przy∏ó˝ kartk´ bia∏ego papieru do szklanej, przezroczystej
p∏ytki (np. szk∏o okienne lub szklana pó∏ka). P∏ytk´ ustaw w odleg∏oÊci 30cm od Êwiecy. Odbicie
p∏omienia Êwieczki w szkle jest s∏abo widoczne. Powtórz doÊwiadczenie, ale tym razem u˝yj
czarnego papieru. Teraz odbicie jest zdecydowanie bardziej wyraêne. Czarny papier s∏abiej
rozprasza Êwiat∏o. Z tym zjawiskiem na pewno mia∏eÊ ju˝ do czynienia przeglàdajàc si´
w szybach wystaw sklepowych.
59 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 28
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 174
Przyjrzyj si´ odbiciu w zewn´trznej
powierzchni b∏yszczàcej, sto∏owej ∏y˝ki.
Jej powierzchnia stanowi tzw. zwierciad∏o
wypuk∏e. Zauwa˝, ˝e zwierciad∏o wypuk∏e
daje obraz prosty (nieodwrócony)
i pomniejszony.
DoÊwiadczenie 175
Przyjrzyj si´ odbiciu w wewn´trznej
powierzchni b∏yszczàcej, sto∏owej ∏y˝ki.
powierzchnia to tzw. zwierciad∏o wkl´s∏e.
Zwróç uwag´, ˝e zwierciad∏o wkl´s∏e daje
obraz odwrócony i pomniejszony.
DoÊwiadczenie 176
Przy∏ó˝ czubek o∏ówka do wewn´trznej
powierzchni ∏y˝ki (zwierciad∏a wkl´s∏ego).
Obraz o∏ówka jest nieodwrócony
i powi´kszony. Zwierciad∏o wkl´s∏e powi´ksza
obraz przedmiotu, je˝eli znajduje si´ on
w odleg∏oÊci mniejszej ni˝ ognisko zwierciad∏a.
Ognisko zwierciad∏a to punkt w przestrzeni,
w którym przecinajà si´ wszystkie promienie
odbite od zwierciad∏a.
ognisko zwierciad∏a
DoÊwiadczenie 177
Szk∏o powi´kszajàce powi´ksza obraz
przedmiotów. Powoduje zakrzywienie promieni
Êwiat∏a w wyniku czego obraz wydaje si´
pozornie wi´kszy ni˝ jest w rzeczywistoÊci.
Nape∏nij probówk´ wodà i zatkaj jà korkiem.
Przy∏ó˝ jà poziomo do tekstu w ksià˝ce.
Probówka dzia∏a jak szk∏o powi´kszajàce
(lupa)!
Probówka jest przezroczysta i dlatego
mo˝emy przez nià patrzeç i uzyskiwaç prosty,
powi´kszony obraz.
powi´kszone litery
Moje Laboratorium - Fizyka • 60
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 29
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 178
UpuÊç na szkie∏ko mikroskopowe kropl´ wody. Przy∏ó˝ oko bardzo blisko do kropli i obserwuj
przez nià ma∏e przedmioty. Kropla wody dzia∏a jak lupa, poniewa˝ ma wypuk∏y kszta∏t.
DoÊwiadczenie 179
Zawiƒ koƒcówk´ drutu emaliowanego na
gwoêdziu i uformuj ma∏a p´telk´. W∏ó˝ jà do
wody i wyjmij. Przy∏ó˝ oko bardzo blisko do
kropli uwi´zionej w p´telce i obserwuj przez
nià niewielkie przedmioty. Ta lupa dzia∏a
jeszcze skuteczniej ni˝ poprzednia, poniewa˝
jest soczewkà dwuwypuk∏à. Powi´ksza
przedmioty ok. 5 razy.
powi´
k
szenie
DoÊwiadczenie 180
Stràç kropl´ wody z p´telki drutu. Zauwa˝, ˝e na p´telce pozosta∏a
cienka b∏onka wodna, utrzymywana dzi´ki napi´ciu powierzchniowemu.
GruboÊç tej b∏onki zwi´ksza si´ w kierunku drutu. B∏onka ma wi´c
kszta∏t soczewki dwuwkl´s∏ej. Obejrzyj przez nià ró˝ne przedmioty.
CIENIE
DoÊwiadczenie 181
UmieÊç zapalonà Êwieczk´ w odleg∏oÊci ok. 1m od Êciany. W∏ó˝
d∏oƒ pomi´dzy Êwieczk´ i Êcian´. Na Êcianie widoczny b´dzie cieƒ
Twojej d∏oni. Im bli˝ej Êwieczki umieÊcisz d∏oƒ, tym cieƒ na Êcianie
b´dzie wi´kszy, poniewa˝ zas∏aniasz wi´cej Êwiat∏a.
DoÊwiadczenie 182
Cienie tworzà sylwetki przedmiotów na Êcianie. Spróbuj za pomocà d∏oni odtworzyç sylwetki
pokazane na rysunku lub wymyÊliç jakieÊ w∏asne kszta∏ty.
61 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 30
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
Z¸UDZENIA OPTYCZNE
Ze z∏udzeniem optycznym mamy do czynienia, je˝eli coÊ wydaje si´ inne ni˝ jest w rzeczywistoÊci.
Np. wydaje si´ nam, ze S∏oƒce krà˝y wokó∏ Ziemi, a w rzeczywistoÊci jest przecie˝ odwrotnie.
Czasami Ksi´˝yc wydaje si´ intensywnie ˝ó∏ty a przecie˝ wiemy, ze nie zmienia swojej barwy.
To, co widzimy, nie zawsze odpowiada rzeczywistoÊci. Dwóch ludzi mo˝e patrzeç na to samo
i ka˝dy z nich b´dzie widzia∏ co innego!
DoÊwiadczenie 183
Spójrz na ten obrazek. Niektórzy widzà na nim
dwie zwrócone do siebie twarze a inni waz´.
Je˝eli nauczysz si´ na niego patrzeç,
naprzemiennie widzieç b´dziesz twarze lub
waz´.
DoÊwiadczenie 184
Przyjrzyj si´ strza∏kom na obrazku. Która z nich
jest najd∏u˝sza a która najkrótsza?
W rzeczywistoÊci wszystkie trzy strza∏ki sà
jednakowej d∏ugoÊci! Mo˝esz to zmierzyç linijkà.
Twoje doÊwiadczenie podpowiada Ci, ˝e
przedmioty le˝àce dalej widzimy jako mniejsze.
Mózg kompensuje to i informuje Ci´, ˝e strza∏ka
„najdalej” po∏o˝ona musi byç najd∏u˝sza.
DoÊwiadczenie 185
Która z tych dwóch linii jest d∏u˝sza? Sà takie
same! Zmierz je linijkà.
DoÊwiadczenie 186
Poziome linie, pokazane na obydwu rysunkach nie wydajà si´ byç równoleg∏e. W rzeczywistoÊci
jednak sà. Wzory na rysunku informujà nasz mózg, ˝e linie poziome powinny byç zakrzywione.
Z∏udzenie znika po przy∏o˝eniu linijki do linii.
Moje Laboratorium - Fizyka • 62
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 31
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 187
Zwiƒ kartk´ papieru w rurk´ o Êrednicy 2-3cm.
Majàc obydwa oczy otwarte, patrz prawym okiem
przez rurk´ na swojà d∏oƒ. Odniesiesz wra˝enie,
˝e patrzysz przez otwór w d∏oni!
DoÊwiadczenie 188
Cz∏owiek potrafi dostrzec obraz, który widzi co
najmniej przez 1/10 s. Patrzàc na przedmiot, który
porusza si´ bardzo szybko, albo zobaczymy jego
rozmazany obraz, albo w ogóle go nie dostrze˝emy.
Interesujàce jest tak˝e, ˝e przez 1/10 s widzimy
jeszcze obraz przedmiotu, który ju˝ zniknà∏. Na tej
zasadzie opiera si´ projekcja kinowa. Poni˝sze
doÊwiadczenie tak˝e opiera si´ na w∏aÊciwoÊci
ludzkiego oka.
Przykr´ç wkr´tami (otwory H i J) do podwozia dwa uchwyty kàtowe. Prze∏ó˝ pr´t stalowy przez
otwory we wspornikach. Wytnij z wzornika figur´ „N”, z∏ó˝ jà wzd∏u˝ linii przerywanej i przyklej
taÊmà samoprzylepnà do pr´ta jak na rysunku. Wpraw pr´t w szybki ruch obrotowy a lew
znajdzie si´ w klatce.
BARWA
Barwa obiektu, który widzimy wynika albo z cechy êród∏a Êwiat∏a (dla obiektów b´dàcych tymi
êród∏ami), albo z w∏aÊciwoÊci powierzchni odbijajàcych Êwiat∏o (dla obiektów nie b´dàcych
êród∏ami Êwiat∏a). èród∏ami Êwiat∏a sà np. neony, ˝arówki, S∏oƒce, gwiazdy, ogieƒ. Do drugiej
kategorii zaliczamy praktycznie wszystkie przedmioty.
DoÊwiadczenie 189
Bia∏e Êwiat∏o dzienne jest kombinacjà fal Êwietlnych o ró˝nej d∏ugoÊci. Ka˝da z tych fal widziana
niezale˝nie, postrzegana jest jako okreÊlona barwa. Mo˝liwe jest rozczepienie Êwiat∏a bia∏ego
i zobaczenie wszystkich jego sk∏adowych. Wykorzystamy do tego celu specjalne urzàdzenie
– pryzmat.
To doÊwiadczenie nale˝y przeprowadziç w s∏oneczny
dzieƒ. Do p∏askiej kuwety z wodà w∏ó˝ pod kàtem
ma∏e lusterko. Obszar wody zawarty pomi´dzy
lustrem a powierzchnià wody ma w przekroju kszta∏t
trójkàta i tworzy tzw. pryzmat. Przymknij rolet´ okna
i wpuÊç do pokoju wàskà smug´ Êwiat∏a. Ustaw na
jej drodze swój pryzmat. Na suficie powinieneÊ
zobaczyç wszystkie barwy sk∏adowe Êwiat∏a bia∏ego,
czyli spektrum Êwiat∏a.
63 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
spektrum Êwiata
wiàzka Êwiat∏a
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 32
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 190
czerwony
pomaraƒczowy
˝ó∏ty
zielony
niebies
ki
purpu
ro w y
T´cza powstaje wskutek rozczepienia
w kroplach deszczu bia∏ego Êwiat∏a
s∏onecznego. T´cz´ mo˝na tak˝e wytworzyç
w sposób sztuczny. WczeÊnie rano lub
póênym wieczorem staƒ plecami do S∏oƒca
i rozpyl na ciemnym tle (np. na tle drzew)
wod´ z w´˝a ogrodniczego.
DoÊwiadczenie 191
Nape∏nij szklank´ wodà i postaw na parapecie oÊwietlonym S∏oƒcem.
Brzeg szklanki powinien nieco wystawaç poza jego kraw´dê. Po∏ó˝
na pod∏odze arkusz bia∏ego papieru i podziwiaj na nim t´cz´!
Warunkiem powodzenia doÊwiadczenia jest odpowiednia wysokoÊç
S∏oƒca nad horyzontem. Spróbuj przeprowadziç je o kilku porach
dnia.
DoÊwiadczenie 192
Pos∏ugujàc si´ pryzmatem skonstruowanym w doÊwiadczeniu 189 spróbuj rozczepiç Êwiat∏o:
s∏oneczne, ˝arówki, Êwiecy. Jakie sà ró˝nice w spektrum tych êróde∏ Êwiat∏a? Specjalne
urzàdzenia – spektroskopy s∏u˝à do identyfikacji substancji na podstawie spektrum Êwiat∏a
emitowanego przez te substancje po podgrzaniu ich do wysokiej temperatury.
DoÊwiadczenie 193
Nie mo˝na zobaczyç wiàzek Êwiat∏a rozczepianego przez pryzmat. Barwy widzimy dopiero
wtedy, gdy wiàzka padnie na jakiÊ przedmiot i Êwiat∏o odbije si´ od niego. Spektrum najlepiej
obserwowaç na bia∏ej kartce papieru.
DoÊwiadczenie 194
Z tekturki z kolorowymi dyskami wytnij dyski B.
Wyjmij stalowy pr´t z urzàdzenia, którego u˝ywa∏eÊ
w doÊwiadczeniu 188 i na∏ó˝ na niego dysk jak
pokazana na rysunku. Pokr´ç energicznie pr´t
palcem. Wskutek du˝ej pr´dkoÊci obrotowej
niebieskie i ˝ó∏te sektory dysku zlewajà si´ ze sobà
i w rezultacie widzimy jednolità zieleƒ.
kombinacjà dwóch kolorów podstawowych:
niebieskiego i ˝ó∏tego.
Przyklej dysk taÊmà samoprzylepnà, je˝eli b´dzie
si´ Êlizga∏ na pr´cie.
Moje Laboratorium - Fizyka • 64
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 33
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 195
Powtórz poprzednie doÊwiadczenie, zamieniajàc dysk B na dysk A. Zobaczysz, ze kolory
niebieski i czerwony tworzà kolor purpurowy.
CIEP¸O
Cz∏owiek od dawna wykorzystuje ciep∏o do w∏asnych celów. W zimie ogrzewamy nasze
mieszkania a w lecie ch∏odzimy je. Gotujemy, pieczemy i sma˝ymy produkty ˝ywnoÊciowe
a czasem tak˝e je zamra˝amy. Ciep∏a u˝ywamy w procesach technologicznych np. do wytapiania
metali w hutach. Przyjrzyjmy si´ bli˝ej zjawiskom cieplnym.
ROZSZERZALNOÂå CIEPLNA
Wi´kszoÊç cia∏ sta∏ych, cieczy i gazów rozszerza si´ wraz ze wzrostem temperatury i kurczy
wraz z jej obni˝aniem.
DoÊwiadczenie 196
Naciàgnij nienapompowany balon na wylot pustej probówki. W razie
potrzeby zabezpiecz go gumkà recepturkà. Upewnij si´, ˝e po∏àczenie
nie przepuszcza powietrza.
Wstaw probówk´ do goràcej wody. Powietrze w probówce nagrzewa
si´ i zwi´ksza swojà obj´toÊç. Guma balonu wybrzusza si´. Ostudê
probówk´ i w∏ó˝ jà do wody z lodem. Powietrze kurczy si´ i gumowa
membrana zostaje wciàgni´ta do wn´trza probówki.
balon
goràca woda
woda z lodem
DoÊwiadczenie 197
UmieÊç w korku z jednym otworem krótki odcinek rurki i na∏ó˝ na nià króciec balona. Obwià˝
go sznurkiem. Wstaw probówk´ do stojaka, wlej do niej kilka kropli wody i zatkaj przygotowanym
korkiem.
Lekko podgrzewaj probówk´ nad p∏omieniem podgrzewacza
stearynowego. Obj´toÊç powietrza zwi´ksza si´ w miar´
ogrzewania i balon nape∏nia si´. Zdmuchnij p∏omieƒ. Powietrze
stygnàc kurczy si´ i balon zmniejsza swojà obj´toÊç.
Uwaga! Nie wolno podgrzewaç probówki po odparowaniu
wody!
65 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 34
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 198
Powtórz poprzednie doÊwiadczenie, ale zamiast balona
przy∏àcz do rurki odcinek w´˝a i zanurz go w zlewce z goràcà
wodà. Po podgrzaniu wody w probówce, z w´˝a zaczynajà
uchodziç p´cherzyki powietrza – powietrze rozszerza si´ wraz
ze wzrostem temperatury. Zdmuchnij p∏omieƒ. Powietrze
stygnàc kurczy si´ i woda wciàgana jest przez wà˝ do
probówki. IloÊç wody, która zosta∏a wciàgni´ta przy studzeniu
probówki równa jest iloÊci powietrza wypartego z niej podczas
ogrzewania.
DoÊwiadczenie 199
Nape∏nij probówk´ po sam brzeg goràcà wodà. Zapami´taj,
jaki jest poziom wody. Pozostaw na 15-20 minut do ostygni´cia
i sprawdê ponownie poziom wody. Woda skurczy∏a si´ wskutek
obni˝enia temperatury i jej poziom w probówce obni˝y∏ si´.
DoÊwiadczenie 200
Zauwa˝, ˝e zwisy napowietrznych linii telefonicznych sà bardzo du˝e w lecie. W zimie znacznie
si´ zmniejszajà. To zjawisko spowodowane jest rozszerzalnoÊcià cieplnà metalu z którego
wykonane sà przewody linii. W zimie wskutek obni˝enia temperatury, metal kurczy si´ a w lecie
w wyniku jej podwy˝szenia - rozszerza.
DoÊwiadczenie 201
Ustaw na stole dwa stosy ksià˝ek, ka˝da o wysokoÊci ok. 25cm.
Po∏ó˝ na nich stalowy pr´t i przyklej go z jednej strony taÊmà samoprzylepnà. Wytnij strza∏k´
„K” z arkusza papieru i przebij jà szpilkà. Z drugiej strony po∏ó˝ na szpilce pr´t. Ca∏oÊç mo˝esz
zobaczyç na rysunku obok. Ogrzewaj powoli pr´t podgrzewaczem stearynowym i obserwuj.
Pr´t wyd∏u˝a si´ i obraca szpilk´ wraz ze strza∏kà.
DoÊwiadczenie 202
Zdmuchnij p∏omieƒ podgrzewacza stearynowego. Nie dotykaj strza∏ki. Stalowy pr´t kurczy si´
a strza∏ka wraca do swojego pierwotnego po∏o˝enia.
Moje Laboratorium - Fizyka • 66
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 35
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 203
Powtórz doÊwiadczenia 201 i 202 zast´pujàc stalowy pr´t pr´tem miedzianym.
Zauwa˝, ˝e rozszerza si´ i kurczy szybciej i w wi´kszym stopniu ni˝ pr´t stalowy.
DoÊwiadczenie 204
Rozepnij gumk´ recepturk´ na czterech „nogach” podwozia.
W∏ó˝ szpilk´ ze strza∏kà pomi´dzy gumk´ i jednà z „nóg”.
Bardzo, ale to naprawd´ bardzo delikatnie podgrzej gumk´
p∏omieniem podgrzewacza. Uwa˝aj, aby nie przepaliç gumki!
Strza∏ka obraca si´, wskazujàc, ˝e guma podczas ogrzewania
kurczy si´.
Guma jest jednà z niewielu substancji, która kurczy si´ wraz
ze wzrostem temperatury!
PRZEKAZYWANIE CIEP¸A
Ciep∏o przekazywane jest od cia∏a cieplejszego do zimniejszego do chwili, w której temperatury
cia∏ zrównajà si´ ze sobà. Ciep∏o przekazywane jest przez: promieniowanie, konwekcj´
(unoszenie) i przewodzenie.
DoÊwiadczenie 205
Ustaw r´k´ w odleg∏oÊci ok. 30cm obok p∏omienia Êwiecy. Czujesz ciep∏o.
To ciep∏o przenoszone jest przez promieniowanie. Ciep∏o rozchodzi si´
w postaci fal cieplnych.
DoÊwiadczenie 206
Ustaw r´k´ w odleg∏oÊci ok. 30cm nad p∏omieniem Êwiecy. Tym razem ciep∏o
jest odczuwalne du˝o wyraêniej. Ciep∏o przenoszone jest wskutek
promieniowania i dodatkowo wskutek konwekcji (unoszenia).
DoÊwiadczenie 207
Ustaw r´k´ najpierw nad a nast´pnie pod kostkà lodu. Pod kostkà lodu jest zimniej, poniewa˝
zimne powietrze jest ci´˝sze od powietrza z otoczenia i opada na dó∏.
DoÊwiadczenie 208
Postaw garnek z ciep∏à woda na wy∏àczonym palniku kuchenki.
Wlej delikatnie nieco zimnego mleka. Mleko osiada na dnie naczynia.
W∏àcz palnik. Mleko ogrzewa si´ przy dnie i podnosi si´ do góry.
To, co widzisz to tzw. pràdy konwekcyjne.
67 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja II 4/14/08 10:14 AM Page 36
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 209
Zmierz temperatur´ w pokoju przy suficie i przy pod∏odze. Ciep∏e powietrze jako l˝ejsze zawsze
gromadzi si´ w górnej cz´Êci pomieszczenia.
DoÊwiadczenie 210
Trzymajàc stalowy pr´t za jeden koniec, w∏ó˝ jego drugi koniec do p∏omienia. Za chwil´
poczujesz, ˝e pr´t staje si´ goràcy. Ciep∏o przenosi si´ w tym przypadku wskutek przewodzenia.
DoÊwiadczenie 211
UpuÊç w równych odleg∏oÊciach
kilka kropli stearyny na zimny,
stalowy pr´t. Po zastygni´ciu
stearyny w∏ó˝ jeden koniec pr´ta
do p∏omienia podgrzewacza. Ciep∏o
przemieszczajàce si´ wskutek
przewodzenia wzd∏u˝ pr´ta
powodowaç b´dzie po kolei
topienie zastyg∏ych kropli.
DoÊwiadczenie 212
Powtórz poprzednie doÊwiadczenie z pr´tem miedzianym i pr´tem z tworzywa sztucznego.
Zauwa˝, ˝e miedê jest Êwietnym przewodnikiem ciep∏a a tworzywo sztuczne prawie w ogóle
go nie przewodzi. Jest tzw. izolatorem.
DoÊwiadczenie 213
Ustaw d∏oƒ ok. 15cm za p∏omieniem podgrzewacza a z drugiej
strony p∏omienia dmuchnij na p∏omieƒ przez rurk´ z tworzywa
sztucznego. Uczucie ciep∏a na d∏oni zwi´kszy si´. Oprócz
promieniowania ciep∏o przenoszone jest tak˝e wskutek
przenoszenia przez poruszajàce si´ powietrze.
TEMPERATURA A CIEP¸O
Ciep∏o i zimno sà przeciwstawnymi i wzgl´dnymi poj´ciami. W porównaniu do goràcej wody,
woda ciep∏a wydaje si´ zimna, ale w porównaniu do wody bardzo zimnej – goràca. Ludzkie
cia∏o jest bardzo niedok∏adnym miernikiem temperatury. Temperatur´ odczuwamy w sposób
subiektywny. Ludzka skóra jest wra˝liwa na zmiany temperatury, a nie na jej okreÊlonà wartoÊç.
Moje Laboratorium - Fizyka • 68
Composite
fizyka instrukcja III 4/14/08 10:15 AM Page 1
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 214
Przygotuj trzy szklanki. Do pierwszej wlej ciep∏à, do drugiej letnià a do trzeciej zimnà wod´.
W∏ó˝ na ok. 3 minuty palec wskazujàcy
lewej d∏oni do cieplej wody a palec
wskazujàcy prawej d∏oni do zimnej. Wyjmij
palce z wody i w∏ó˝ je do szklanki z wodà
letnià. Odniesiesz wra˝enie, ˝e lewy palec
zanurzy∏eÊ w zimnej wodzie a prawy
w ciep∏ej!
Lewy palec zanurzony by∏ ciep∏ej wodzie
ciep∏a ciep∏a
zimna
ciep∏a ciep∏a
zimna
i zdà˝y∏ si´ w niej nagrzaç. Zaczà∏ oddawaç
swoje ciep∏o po zanurzeniu go w letniej
wodzie i dlatego poczu∏eÊ ch∏ód. Odwrotnie
z prawym palcem, który zanurzony by∏ w zimnej wodzie i zdà˝y∏ ju˝ si´ schodziç. Zanurzy∏eÊ go
w letniej wodzie, która by∏a jednak cieplejsza ni˝ palec. Palec zaczà∏ przyjmowaç energi´ cieplnà
z wody. I stàd poczucie ciep∏a!
DoÊwiadczenie 215
Staƒ bez skarpetek, jednà stopà na dywanie a drugà na pod∏odze. Pod∏oga wydaje si´ du˝o
zimniejsza a przecie˝ ma identycznà temperatur´ jak dywan. Materia∏ pod∏ogi odbiera ciep∏o
Twojego cia∏a du˝o szybciej i stàd poczucie zimna.
DoÊwiadczenie 216
W goràcy, s∏oneczny dzieƒ dotknij asfaltu i betonowego
chodnika. Asfalt ma wy˝szà temperatur´, pomimo ˝e
obydwie nawierzchnie znajdujà si´ w podobnych
warunkach nas∏onecznienia.
Ciemne powierzchnie absorbujà wi´cej ciep∏a ni˝ jasne.
DoÊwiadczenie 217
Wytnij z dobrej jakoÊci papieru kwadrat o boku 20cm. Z∏ó˝
go dwukrotnie, jak pokazano na rysunku. Roz∏ó˝ arkusik
i uformuj lejek. Na przeciwleg∏ych brzegach lejka zrób dwa
otworki w miejscach, gdzie papier jest z∏o˝ony potrójnie.
Prze∏ó˝ przez otworki mocnà niç i zawià˝. Wlej do lejka
troch´ wody i ca∏oÊç zawieÊ nad p∏omieniem podgrzewacza
stearynowego. Mo˝esz tak˝e prze∏o˝yç przez otworki stalowy
pr´t, podparty na dwóch koƒcach. Uwa˝aj, aby p∏omieƒ
obejmowa∏ tylko cz´Êç lejka, w której znajduje si´ woda!
Dobrze jest tak˝e zwil˝yç wodà ca∏à zewn´trznà
powierzchni´ lejka.
69 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
2
1
3
fizyka instrukcja III 4/14/08 10:15 AM Page 2
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
Ciep∏o p∏omienia absorbowane jest przez wod´ wype∏niajàcà lejek.
Woda nie dopuszcza do wzrostu temperatury papieru ponad 100°C
i dlatego papier, który ma du˝o wy˝szà temperatur´ zap∏onu nie
zapali si´! Wod´ mo˝na bezpiecznie zagotowaç w papierowym
naczyniu!
DoÊwiadczenie 218
Zapal knot podgrzewacza stearynowego. P∏omieƒ jest niewielki.
Rozgrzej w nim do maksymalnej temperatury koniec stalowego
pr´ta i zapami´taj jego barw´. Zdmuchnij p∏omieƒ, poczekaj a˝
stearyna lekko st´˝eje i ugnieç jà wokó∏ knota, aby go „wyd∏u˝yç”.
Zapal knot i ponownie rozgrzej w nim do maksymalnej temperatury
koniec stalowego pr´ta. Porównujàc barwy rozgrzanego pr´ta
dochodzimy do wniosku, ˝e ma∏y i du˝y p∏omieƒ majà jednakowà
temperatur´.
p∏omieƒ
obejmuje
tylko
wierzcho∏ek
sto˝ka
DoÊwiadczenie 219
Zagotuj wod´ w probówce raz na ma∏ym a raz na du˝ym p∏omieniu. Tym razem
wielkoÊç p∏omienia ma du˝e znaczenie. Woda na du˝ym p∏omieniu zagotuje si´
du˝o szybciej. Ma∏y i du˝y p∏omieƒ majà identyczne temperatury, ale du˝y p∏omieƒ
dostarcza znacznie wi´cej energii cieplnej.
DoÊwiadczenie 220
W∏ó˝ do korka z jednym otworem rurk´ o d∏ugoÊci 23cm. Nape∏nij probówk´
wodà po same brzegi i zatkaj korkiem. Woda w rurce podniesie si´ do okreÊlonego
poziomu. Zaznacz wodoodpornym pisakiem poziom wody w rurce. Kiedy
temperatura otoczenia wzroÊnie, poziom podniesie si´ w skutek rozszerzalnoÊci
cieplnej wody. Mo˝esz tak˝e wstawiç probówk´ do ciep∏ej wody (albo do wody
z lodem), je˝eli nie masz ochoty czekaç.
Zbudowa∏eÊ termometr. Poziom wody w okreÊlonej, sta∏ej temperaturze jest
jednakowy. Mo˝esz wyskalowaç Twój termometr przez porównanie z innym
termometrem.
TOPNIENIE, WRZENIE I ZAMARZANIE
Praktycznie wszystkie substancje wyst´pujà w trzech stanach skupienia: sta∏ej, ciek∏ej i gazowej.
Np. w temperaturze pokojowej stal jest cia∏em sta∏ym, woda – cieczà a tlen – gazem. Temperatura
nie jest jednak jedynym czynnikiem majàcym wp∏yw na stan skupienia.
Moje Laboratorium - Fizyka • 70
Composite
fizyka instrukcja III 4/14/08 10:15 AM Page 3
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 221
Podgrzej w p∏omieniu kostk´ lodu, cukier i stearyn´ ze Êwieczki. Te cia∏a sta∏e topià si´ po
podgrzaniu i zamieniajà si´ w ciecze.
DoÊwiadczenie 222
Podczas doÊwiadczenia 75 sprawdzi∏eÊ, w jaki sposób wskutek parowania woda zmienia stan
skupienia z ciek∏ego na gazowy i w wyniku skraplania z gazowego na ciek∏y. Ale, w jaki sposób
zamieniç wod´ w cia∏o sta∏e?
DoÊwiadczenie 223
Wsyp do zlewki pokruszony lód i dodaj kilka ∏y˝ek soli kuchennej. Dobrze
wymieszaj. Wlej do probówki troch´ wody i wstaw probówk´ do zlewki.
Zmierz czas, po jakim woda w probówce zaczyna zamarzaç. Powtórz
doÊwiadczenie, u˝ywajàc tej samej iloÊci wody i lodu, nie dodawaj jednak
soli. Zmierz ponownie czas, po jakim woda zamarza. Sól rozpuszczajàca
si´ w zimnej wodzie absorbuje z otoczenia bardzo du˝o ciep∏a i dlatego
woda w pierwszym przypadku zamarza du˝o szybciej. Mieszanina lodu
z solà to tzw. mieszanina ch∏odzàca.
woda
lód z solà
DoÊwiadczenie 224
ÂciÊnij silnie dwie kostki lodu i utrzymuj je w tym stanie przez kilka minut. Zwolnij Êcisk a oka˝e
si´, ˝e przymarz∏y do siebie.
Pod wp∏ywem ciÊnienia lód topi si´ a po jego zmniejszeniu woda ponownie zamarza.
MAGNETYZM
Zjawiska magnetyczne odgrywajà ogromnà rol´ w przyrodzie i technice. Silniki elektryczne,
g∏oÊniki, dzwonki do drzwi, kompasy – wszystkie te urzàdzenia zbudowane sà z wykorzystaniem
magnesów.
DoÊwiadczenie 225
Obejrzyj magnes w kszta∏cie walca z Twojego zestawu. Sprawdê, czy
przyciàga metalowe przedmioty: szpilki, pinezki, miedziany drut, bateri´
∏azienkowà, wat´ stalowa, Êruby, spr´˝yny, drut aluminiowy. Magnes przyciàga
tylko stalowe i ˝elazne przedmioty. Magnesy u˝ywane sà do rozdzielania
metali ˝elaznych od nie˝elaznych.
71 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja III 4/14/08 10:15 AM Page 4
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 226
Przykr´ç wspornik do konsoli i dowià˝ do niego sznurek, na koƒcu
którego przywià˝ magnes. Przywià˝ spinacz biurowy do nitki a jej
koniec przyklej taÊmà samoprzylepnà do powierzchni sto∏u. Ustal
d∏ugoÊç nitki tak, aby spinacz da∏o si´ zbli˝yç na bardzo ma∏à odleg∏oÊç
do magnesu, ale aby nie móg∏ go dotknàç. Zbli˝ spinacz do magnesu.
Si∏à magnetyczna utrzymuje spinacz w powietrzu!
DoÊwiadczenie 227
W∏ó˝ pasek papieru pomi´dzy magnes a spinacz. Spinacz nie spada. Powtórz próby z: papierem,
szklanà p∏ytkà, p∏ytkà z tworzywa sztucznego, folià aluminiowà i ostrzem no˝a. Spinacz spada
na stó∏ tylko w przypadku umieszczenia mi´dzy nim a magnesem materia∏u magnetycznego
– stali, z której wykonane jest ostrze no˝a. Pole magnetyczne przenika przez pozosta∏e,
niemagnetyczne materia∏y a poch∏aniane jest przez stal.
DoÊwiadczenie 228
PodnieÊ szpilk´ za pomocà magnesu i dotknij nià innej szpilki. Szpilki
przyciàgajà si´. Pole magnetyczne jest „absorbowane” przez pierwszà
szpilk´, która ulega namagnesowaniu.
DoÊwiadczenie 229
Namagnesowujàc stalowà ig∏´, mo˝esz wykonaç
s∏aby magnes. W tym celu pocieraj w jednym
kierunku jednym biegunem magnesu o ig∏´.
Po ka˝dym przesuni´ciu wzd∏u˝ drutu, przenieÊ
go w du˝ej odleg∏oÊci na poczàtek ig∏y.
Powtórz czynnoÊç 20-30 razy.
Sprawdê, czy ig∏a namagnesowa∏a si´.
Co ciekawe, niezale˝nie od liczby
namagnesowanych magnesem przedmiotów,
magnes nie traci swojej „si∏y”!
DoÊwiadczenie 230
Namagnesuj ig∏´ i trzymajàc jà w szczypcami,
podgrzej w p∏omieniu Êwiecy. Ostudê i sprawdê,
˝e wskutek ogrzania straci∏a swoje w∏aÊciwoÊci
magnetyczne. Temperatura, w której magnes traci
swoje w∏aÊciwoÊci magnetyczne to tzw. punkt
Curie.
Moje Laboratorium - Fizyka • 72
Composite
fizyka instrukcja III 4/14/08 10:15 AM Page 5
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 231
ZawieÊ poziomo na wsporniku magnes (rysunek).
W otoczeniu nie mo˝e byç ˝adnych ˝elaznych lub stalowych
przedmiotów. Magnes ustawi si´ w kierunku Pó∏noc-Po∏udnie.
Zaznacz na magnesie kierunek pó∏nocny (PN) i puknij
w niego r´kà. Magnes obróci si´, ale po pewnym czasie
ponownie ustawi si´ w ustalonej pozycji wskazujàc
oznaczonym biegunem Pó∏noc. Skonstruowa∏eÊ kompas.
DoÊwiadczenie 232
Ziemia jest ogromnym magnesem. Biegun Pó∏nocny
i Po∏udniowy Ziemi sà biegunami magnetycznymi. Ka˝dy
inny, swobodnie zawieszony magnes b´dzie ustawia∏ si´
wi´c zgodnie z kierunkiem si∏ pola magnetycznego Ziemi,
czyli na linii ∏àczàcej jej dwa bieguny.
Za pomocà dwóch zagi´tych haczyków z drutu miedzianego
po∏ó˝ na wodzie nalanej do zlewki namagnesowanà, stalowà
ig∏´. Nie u˝ywaj spinaczy biurowych, poniewa˝ zostanà
natychmiast przyciàgni´te przez ig∏´. Ig∏a ustawi si´
natychmiast w kierunku Pó∏noc-Po∏udnie. Wytnij z arkusza
wzornik „L” i umieÊç go pod zlewkà. Ustaw go w takim
po∏o˝eniu, aby oznaczenie kierunku pó∏nocnego na kartce
(„N”) pokry∏o si´ z kierunkiem pó∏nocnym wskazywanym
przez ig∏´. W ten sposób Twój kompas prawid∏owo wskazuje
wszystkie kierunki Êwiata.
N
E
W
S
DoÊwiadczenie 233
W s∏oneczny dzieƒ wbij pionowo prosty patyk w ziemi´.
W godzinach 10.30-13.30 obserwuj d∏ugoÊç rzucanego
cienia. Cieƒ wskazuje kierunek pó∏nocny, wtedy, gdy jest
najkrótszy. Porównaj wskazanie ze wskazaniem kompasu.
Kierunki sà jednak nieco inne.
Po∏o˝enie biegunów geograficznych Ziemi nie pokrywa si´
idealnie z po∏o˝eniem biegunów magnetycznych. Z tego
wzgl´du przy nawigacji za pomocà kompasu wymagane
sà korekty kursu. Kompas wskazuje bowiem biegun
magnetyczny Ziemi a nawiguje si´ wed∏ug wspó∏rz´dnych
geograficznych.
DoÊwiadczenie 234
Du˝e obiekty stalowe jak wie˝e i s∏upy z up∏ywem czasu samoistnie namagnesowujà si´ od
pola magnetycznego Ziemi. Górna cz´Êç konstrukcji staje si´ biegunem po∏udniowym a dolna
pó∏nocnym. Sprawdê za pomocà kompasu, które przedmioty sà w naturalny sposób
namagnesowane. Jak du˝y musi byç obiekt, aby Twój kompas wykry∏ jego pole magnetyczne?
73 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja III 4/14/08 10:15 AM Page 6
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 235
N
Przybli˝ magnes do kompasu. Ig∏a nie wskazuje ju˝ kierunku
pó∏nocnego i odchyla si´ w stron´ magnesu. Pole magnetyczne
wytwarzane przez magnes jest lokalnie silniejsze ni˝ pole
magnetyczne Ziemi. Zmieniajàc po∏o˝enie magnesu mo˝esz
obracaç ig∏à kompasu. Odsuƒ magnes na du˝à odleg∏oÊç od
kompasu a ig∏a ponownie wska˝e kierunek pó∏nocny.
E
W
S
ELEKTROMAGNESY
DoÊwiadczenie 236
Zdejmij izolacj´ z odcinka emaliowanego drutu miedzianego
o d∏ugoÊci 15cm (instrukcja na str.8). Trzymajàc drut blisko
kompasu, zewrzyj drutem na krótko (nie d∏u˝ej ni˝ na 2-3s, aby
nie roz∏adowaç baterii) bieguny baterii. Przez drut pop∏ynie du˝y
pràd. Zauwa˝, ˝e ig∏a kompasu odchyli∏a si´ od swojego
pierwotnego po∏o˝enia.
Pràd elektryczny p∏ynàcy przez przewód powoduje powstanie
wokó∏ niego pola magnetycznego, na które reaguje ig∏a kompasu.
N
+
W
E
–
S
N
DoÊwiadczenie 237
–
E
+
Powtórz doÊwiadczenie, ale odwróç bateri´ i zamieƒ biegun
dodatni z ujemnym. Ig∏a kompasu odchyli si´ w przeciwnym
kierunku ni˝ w poprzednim doÊwiadczeniu.
W
S
Pole magnetyczne zale˝y od kierunku przep∏ywu pràdu
elektrycznego.
DoÊwiadczenie 238
Uwaga! Przewód cewki mocno si´ nagrzewa. Nie pod∏àczaj uzwojenia na d∏u˝ej ni˝ kilka
sekund, aby nie roz∏adowaç baterii.
Nakr´ç nakr´tk´ na koniec Êruby. Nawiƒ
+
na Êrub´ 30 zwojów cienkiego, miedzianego
drutu, pozostawiajàc wolne koƒce
o d∏ugoÊci ok.15cm. Zdejmij izolacj´
–
z koƒców przewodu. Pod∏àcz je do
zacisków baterii 1,5V (nie wolno u˝ywaç
˝adnych innych êróde∏ pràdu!).
Skonstruowa∏eÊ elektromagnes.
Pràd p∏ynàcy przez drut (uzwojenie elektromagnesu) powoduje powstanie pola magnetycznego
i Êruba (rdzeƒ elektromagnesu) staje si´ magnesem. Sprawdê, czy przyciàga drobne ˝elazne
i stalowe przedmioty. Od∏àcz bateri´ a przedmioty odpadnà od rdzenia.
Moje Laboratorium - Fizyka • 74
Composite
fizyka instrukcja III 4/14/08 10:15 AM Page 7
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 239
Elektromagnesy, tak jak magnesy trwa∏e, majà dwa bieguny: pó∏nocny i po∏udniowy. Spróbuj
okreÊliç, który biegun Twojego elektromagnesu jest biegunem pó∏nocnym. Zamieƒ bieguny
baterii i powtórz próby. Po zmianie polaryzacji bieguny pó∏nocny i po∏udniowy zamieniajà si´
miejscami! To niezwyk∏e zjawisko jest wykorzystane w konstrukcji wielu urzàdzeƒ
elektrotechnicznych np. silników.
DoÊwiadczenie 240
Pod∏àcz swój elektromagnes do zasobnika bateryjnego z dwoma po∏àczonymi szeregowo
bateriami 1,5V. Sprawdê, czy elektromagnes zasilany napi´ciem 3V jest silniejszy ni˝ elektromagnes
zasilany jednà baterià 1,5V.
DoÊwiadczenie 241
Odwiƒ z cewki elektromagnesu kilkanaÊcie zwojów i sprawdê, czy straci∏ troch´ swojej mocy.
Odwiƒ nast´pnie kolejne kilkanaÊcie i powtórz prób´.
DoÊwiadczenie 242
Zbuduj elektromagnesy wykorzystujàc na rdzeƒ ró˝ne materia∏y:
rurk´ szklanà
pr´t aluminiowy
pr´t stalowy
gwóêdê
Êwieczk´
oÊ z tworzywa sztucznego
o∏ówek
wà˝
Który elektromagnes dzia∏a najlepiej a który w ogóle nie funkcjonuje?
BIEGUNY ELEKTROMAGNESU
DoÊwiadczenie 243
Magnes jest najsilniejszy na swoich biegunach. Namagnesuj stalowà ig∏´. Spróbuj podnieÊç
jej koƒcem drugà, nienamgnesowanà ig∏´. Obydwa koƒce ig∏y jednakowo dobrze przyciàgajà
stal. Spróbuj zrobiç to samo Êrodkiem namagnesowanej ig∏y. Ta cz´Êç nie przyciàga stali. To
dowodzi naszej tezy postawionej na poczàtku doÊwiadczenia.
75 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja III 4/14/08 10:15 AM Page 8
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 244
Spróbuj zbli˝yç biegun pó∏nocny magnesu do bieguna pó∏nocnego elektromagnesu (z w∏àczonym
zasilaniem). Jest to bardzo trudne. Bieguny odpychajà si´. Przy∏ó˝ go nast´pnie do bieguna
po∏udniowego. Bieguny natychmiast przyciàgnà si´.
Bieguny jednoimienne magnesów odpychajà si´ a bieguny ró˝noimienne – przyciàgajà.
DoÊwiadczenie 245
Namagnesuj dwie ig∏y. Jednà z nich po∏ó˝ delikatnie na powierzchni wody
w zlewce. Trzymajàc drugà ig∏´ w r´ce, zbli˝ jej koniec do koƒca p∏ywajàcej
ig∏y. Je˝eli koƒce przyciàgajà si´, oznacza to, ze zbli˝y∏eÊ do siebie bieguny
ró˝noimienne a je˝eli odpychajà, ˝e jednoimienne. Ustaw ig∏y równolegle,
naprzemianlegle biegunami i powoli obracaj ig∏´ trzymanà w palcach.
Co dzieje si´ z p∏ywajàcà ig∏à?
SILNIKI ELEKTRYCZNE
Silniki elektryczne to urzàdzenia zmieniajàce energi´ elektrycznà w energi´ mechanicznà.
Istnieje olbrzymia liczba ró˝nych rodzajów silników, poczàwszy na malutkich silniczków o mocy
1/1000000 konia mechanicznego do pot´˝nych maszyn o mocy 65 000 koni mechanicznych.
DoÊwiadczenie 246
Sercem silnika elektrycznego jest jego ruchoma cz´Êç –
wirnik. Wirnik posiada uzwojenie nawini´te na rdzeniu
i oÊ, wokó∏ której si´ obraca.
Wytnij z wzornika cz´Êç „P”, przy∏ó˝ jà do metalowego
krzy˝aka i zagnij brzegi papieru na krzy˝aku wzd∏u˝
przerywanych linii jak pokazano na rysunku.
6cm
Papier odizoluje elektrycznie przewód od metalowego
rdzenia a jednoczeÊnie ochroni izolacj´ drutu przed
skaleczeniem. Wiesz ju˝ z poprzednich doÊwiadczeƒ,
˝e papier nie ekranuje magnetycznie i nie stanowi
przeszkody dla pola magnetycznego.
Pozostaw koƒcówk´ drutu o d∏ugoÊci ok. 6cm i nawiƒ na
prawà cz´Êç krzy˝aka 70 zwojów uwa˝ajàc, aby nie
uszkodziç izolacji i aby drut w ˝adnym miejscu nie dotyka∏
do metalu.
Moje Laboratorium - Fizyka • 76
Composite
fizyka instrukcja III 4/14/08 10:15 AM Page 9
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
6cm
Przeprowadê drut przez Êrodek krzy˝aka i koniecznie
w tym samym kierunku, nawiƒ kolejne 70 zwojów na lewej
jego cz´Êci. Ostatnie kilka zwojów wykonaj blisko osi
obrotu. Pozostaw 6cm koƒcówk´ a reszt´ drutu odetnij.
Zdrap papierem Êciernym po 1cm z koƒców drutu. Dotknij
koƒcami przewodów do zacisków baterii i sprawdê, czy
wirnik dzia∏a jak elektromagnes i przyciàga ma∏e metalowe
przedmioty. Przykr´ç za pomocà dwóch Êrub do podwozia
uchwyty kàtowe jak na rysunku A.
dok∏adnie usuƒ izolacj´
Przytnij jeszcze dwa odcinku drutu, ka˝dy o d∏ugoÊci 10cm
i dok∏adnie usuƒ z nich izolacj´ na ca∏ej d∏ugoÊci. Z∏ó˝
ka˝dy na pó∏, pozostawiajàc w miejscu zgi´cia ma∏à p´telk´
i skr´ç z∏o˝one koƒce. To tzw. szczotki silnika.
Jednà koƒcówk´ w∏ó˝ pod wkr´t uchwytu. Druga koƒcówka
pos∏u˝y do przy∏àczenia baterii. Wykonaj identyczne
czynnoÊci dla obydwu stron. Dognij koƒcówki przewodów
1 i 2 wirnika jak na rysunku.
2
W∏ó˝ koƒcówki przewodów 1 i 2 w otwory w górnej cz´Êci
wsporników wraz z osià wirnika. Koƒce tych przewodów
prze∏ó˝ przez p´tle przygotowanych wczeÊniej szczotek
silnika. Koƒce przewodów nie mogà dotykaç do metalowej
cz´Êci wirnika. Muszà stykaç si´ jednoczeÊnie z p´tlami
szczotek podczas ruchu obrotowego wirnika. To tzw.
komutator silnika.
1
Dognij delikatnie przewody i szczotki, aby zapewniç mi´dzy
nimi dobry styk, ale jednoczeÊnie zwróç uwag´ by tarcie
mi´dzy nimi nie by∏o zbyt du˝e. Doreguluj tak˝e odleg∏oÊç
wsporników i sprawdê, czy wirnik obraca si´ bez oporów.
Pod∏àcz koƒce przewodów zasilajàcych silnika do
zasobnika bateryjnego i nadaj wirnikowi ruch obrotowy.
Wirnik zacznie si´ obracaç. Musisz wyczuç w którà stron´
wirnik „chce” si´ obracaç i w t´ stron´ pokr´ciç wa∏em.
N
S
+
–
Composite
S
N
Wirnik obraca si´, poniewa˝, bieguny jednoimienne
odpychajà si´ a bieguny ró˝noimienne przyciàgajà.
77 • Moje Laboratorium - Fizyka
–
Przy∏ó˝ stalowe nabiegunniki do biegunów magnesu.
Koƒce nabiegunników w∏ó˝ do szczelin F i G w podwoziu.
To stojan silnika. Doreguluj go, aby wirnik nie zawadza∏
o jego elementy.
+
Ustaw wirnik w po∏o˝eniu poziomym. Pod∏àcz bateri´ do
szczotek silnika i dognij odpowiednio przewody wirnika,
aby w tym samym po∏o˝eniu dotyka∏y do p´tli. Nie
pod∏àczaj uzwojenia, gdy wirnik jest w po∏o˝eniu poziomym
na d∏u˝ej ni˝ kilka sekund, aby nie roz∏adowaç baterii.
fizyka instrukcja III 4/14/08 10:15 AM Page 10
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 247
Zapami´taj kierunek, w jakim obraca si´ wirnik. Zamieƒ bieguny magnesu. Kierunek obrotów
silnika zmieni∏ si´.
DoÊwiadczenie 248
Zamieƒ bieguny zasilania. Kierunek obrotów silnika zmienia si´.
Czy kierunek obrotów silnika zmieni si´, je˝eli zamienisz zarówno bieguny zasilania jak i bieguny
magnesu?
ELEKTRYCZNOÂå STATYCZNA
DoÊwiadczenia z elektrycznoÊcià statycznà udajà si´ w suche i ch∏odne dni. Je˝eli jest ciep∏o
i wilgotno, miniaturowe kropelki przywierajà do powierzchni i odprowadzajà ∏adunki elektryczne.
Najlepsze wyniki osiàga si´ przeprowadzajàc eksperymenty w zimie w suchym i ogrzewanym
pokoju.
DoÊwiadczenie 249
Przy∏ó˝ du˝y arkusz papieru do Êciany lub do drzwi. Pocieraj
ca∏à powierzchni´ papieru bokiem o∏ówka. Papier zaczyna
sam przylegaç do Êciany! Oderwij delikatnie naro˝nik arkusza
i puÊç go. Natychmiast zostaje przyciàgni´ty przez Êcian´!
W bardzo suchy dzieƒ mo˝esz nawet us∏yszeç ciche
wy∏adowania elektrostatyczne!
DoÊwiadczenie 250
Nadmuchaj balon i zawià˝ go. Potrzyj nim intensywnie o w∏osy
i przy∏ó˝ do Êciany. Si∏y elektrostatyczne przyciàgajà balon!
DoÊwiadczenie 251
Potnij papier na bardzo ma∏e kawa∏eczki. Oprzyj szklanà p∏ytk´
na dwóch cienkich ksià˝kach (rys.). UmieÊç skrawki papieru
pod p∏ytkà. Potrzyj teraz jedwabnà lub flanelowà, suchà
Êciereczkà górnà powierzchni´ szk∏a. Szk∏o przyciàgnie le˝àce
pod nim skrawki! Najlepsze rezultaty osiàgniesz stosujàc
p∏ytk´ szklanà, ale w przypadku problemów z jej zdobyciem
mo˝esz tak˝e zastosowaç p∏ytk´ z przezroczystego tworzywa
sztucznego i do pocierania u˝yç we∏ny.
bardzo ma∏e skrawki papieru
cienkie ksià˝ki
szklana p∏ytka
Wskutek pocierania o siebie przedmioty elektryzujà si´. Przedmiot pocierany uzyskuje przeciwny
∏adunek ni˝ przedmiot, którym pocieramy. Podobnie jak w przypadku magnesów, ∏adunki
jednoimienne (dwa dodatnie lub dwa ujemne) odpychajà si´ a ∏adunki ró˝noimienne (dodatni
i ujemny) – przyciàgajà.
Moje Laboratorium - Fizyka • 78
Composite
fizyka instrukcja III 4/14/08 10:15 AM Page 11
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
DoÊwiadczenie 252
Poczesz w∏osy grzebieniem ok. 20-30 razy. Odkr´ç lekko
kurek i puÊç mo˝liwie najs∏abszy, ale ciàg∏y strumieƒ wody.
Zbli˝ grzebieƒ do strumienia. Zauwa˝, ˝e odchyla si´ od
pionu. Si∏y elektrostatyczne przyciàgajà wod´ i powodujà
zmian´ kierunku stru˝ki wody!
DoÊwiadczenie 253
ZawieÊ dwa balony na sznurkach, tak aby wisia∏y od
siebie w odleg∏oÊci ok. 6cm. Potrzyj ka˝dy z nich
o Twoje w∏osy. Balony odpychajà si´ od siebie,
poniewa˝ wskutek naelektryzowania majà jednoimienne
∏adunki elektryczne.
DoÊwiadczenie 254
Potrzyj probówk´ flanelowà Êciereczkà lub jedwabnà
chusteczkà. UmieÊç próbówk´ w przestrzeni pomi´dzy
balonami z poprzedniego doÊwiadczenia. Balony
majàce ujemne ∏adunki elektryczne zostanà
przyciàgni´te do probówki, która na∏adowana jest
dodatnio.
–
+
–
DoÊwiadczenie 255
Zmieszaj ze sobà szczypt´ soli ze szczyptà pieprzu. Jak rozdzieliç te substancje? OczywiÊcie
mo˝na mieszanin´ wsypaç do wody. Sól rozpuÊci si´, ale pieprz ulegnie wtedy zniszczeniu.
Zdecydowanie lepszà metodà jest wykorzystanie elektrostatycznych w∏aÊciwoÊci suchego
pieprzu. Mo˝esz u˝yç zwyk∏ego grzebienia. Potrzyj nim w∏osy i zbli˝ do mieszaniny. Pieprz
zostanie przyciàgni´ty a sól pozostanie na swoim miejscu!
DoÊwiadczenie 256
Potrzyj kilka razy wiszàcy balon o swoje w∏osy w ciemnym pokoju. Zbli˝ palec do powierzchni
balonu. Powinna przeskoczyç ma∏a iskra.
¸adunek o wi´kszej wartoÊci przep∏ynà∏ z powierzchni balonu do Twojego palca.
Z podobnym zjawiskiem mamy do czynienia podczas burzy. Czàsteczki wody, powietrza i py∏u
znajdujàce si´ w chmurach ocierajà si´ o siebie i uzyskujà w ten sposób olbrzymie ∏adunki
elektryczne. Gdy ∏adunek osiàgnie wartoÊç krytycznà, powstajà wy∏adowania elektryczne
w postaci b∏yskawic i grzmotów.
79 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
fizyka instrukcja III 4/14/08 10:15 AM Page 12
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
I to ju˝ koniec.... Dobrn´liÊmy razem do koƒca naszej ksià˝ki. Przeprowadzi∏eÊ wiele bardzo
ciekawych eksperymentów. Masz teraz wi´kszà wiedz´ i co najwa˝niejsze, popartà w∏asnym
doÊwiadczeniem! Mo˝esz przeprowadzaç w∏asne eksperymenty i wysnuwaç nowe wnioski.
Zobaczysz, ˝e du˝o lepiej rozumieç b´dziesz otaczajàcy Êwiat.
A gdybyÊ chcia∏ powtórzyç doÊwiadczenia – wystarczy tylko przewróciç kilka kartek wstecz....
Powodzenia!
Moje Laboratorium - Fizyka • 80
Composite
fizyka instrukcja III 4/14/08 10:15 AM Page 13
C
notatki
81 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
fizyka instrukcja III 4/14/08 10:15 AM Page 14
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
notatki
Moje Laboratorium - Fizyka • 82
Composite
fizyka instrukcja III 4/14/08 10:15 AM Page 15
C
notatki
83 • Moje Laboratorium - Fizyka
Composite
M
Y
CM
MY
CY CMY
K