3 Γυμνασιο Κομοτηνης Αστρονομια, Πειραματα, λοιπες δραστηριότητες: «Πειράγματα ή πειράματα : Το 3ο Γυμνάσιο Κομοτηνής μετράει την επιτάχυνση της βαρύτητας

«Πειράγματα ή πειράματα : Το 3^ο Γυμνάσιο Κομοτηνής

μετράει την επιτάχυνση της βαρύτητας – g»

Στα πλαίσια του μαθήματος της Φυσικής της Α’ και Β’ Γυμνασίου, σκεφτήκαμε να υπολογίσουμε πειραματικά την επιτάχυνση της βαρύτητας για την περιοχή της Κομοτηνής. Το θεωρητικό μοντέλο προέβλεπε να βρούμε τιμή g = 9,804 m/sec² .

Αρχίσαμε να ετοιμαζόμαστε περίπου τον φετινό Οκτώβριο του 2017. Αγοράσαμε μερικά βαρίδια για να διαλέξουμε το καλύτερο και αρκετά μέτρα σχοινί για να δούμε πιο συμπεριφέρεται καλύτερα στο πείραμά μας (βασικά τα ζυγίζαμε και βλέπατε κατά πόσο τεντώνονται).

Πιστεύουμε ότι θυμάστε τον τύπο του βάρους :

Βάρος = μάζα · 9,8 ή την πιο επίσημη/φυσική εκδοχή w = m · g

όπου g η επιτάχυνση της βαρύτητας είναι σταθερός αριθμός = 9,8 m/sec²(περίπου)

ΜΙΑ ΜΑΤΙΑ για το πείραμα / πείραγμα.

Δέσαμε ένα λεπτό σχοινί μήκους 2,45 m στο ταβάνι του εργαστηρίου. Στο κάτω μέρος δέσαμε ένα μικρό και βαρύ αντικείμενο (μεταλλικό αντικείμενο μάζας 1000 gr). Για να πραγματοποιήσουμε το πείραμα χρειασθήκαμε και ένα ηλεκτρονικό χρονόμετρο. Εκτρέψαμε το βαρίδιο σε πολύ μικρές γωνίες και το εκκρεμές πραγματοποίησε την κίνηση που ονομάζουμε απλή αρμονική ταλάντωση (ΑΑΤ).

Η θεωρία της Φυσικής για το απλό εκκρεμές μας λέει ότι η περίοδος της ταλάντωσης που κάνει δίνεται από την σχέση :

T = 2·π·√ ℓ / g (όπου π = 3,14 15 92 65)

Αν κάνουμε τις πράξεις που χρειάζονται καταλήγουμε στη μορφή:

g = 96,722 123 / T ²

Το πείραμα πραγματοποιήθηκε στα 10 τμήματα της Α και Β Γυμνασίου αλλά και στα 2 τμήματα των προγραμμάτων Σχολικών Δραστηριοτήτων που πραγματοποιούμε φέτος με τίτλο : «Μουσική, εικόνες και συναισθήματα από το δικό μου σύμπαν» διότι εκεί μετέχουν και αρκετοί μαθητές της Γ’ Γυμνασίου που ενδιαφέρονταν και εκείνοι να το πραγματοποιήσουν.

Στα 4 Τμήματα Ένταξης μετείχε με τους μαθητές του και ο συνάδελφος καθηγητής κ. Κορώνας Ηλίας – Γεωλόγος (μαζί κάνουμε τα μαθήματα στα τμήματα ένταξης).

Χωριστήκαμε σε ομάδες των τριών μαθητών/τριών και ο καθένας ανέλαβε μια συγκεκριμένη εργασία. Κάποιες φορές μπερδευόμασταν και γελούσαμε αλλά τελικά τα καταφέρναμε καλύτερα στην επόμενη προσπάθεια. Μετρούσαμε πακέτα των 10 ταλαντώσεων για να μπορούμε να αποφύγουμε όσο μπορούσαμε το σφάλμα (Start/Stop) στο χρονόμετρο.

Χρησιμοποιήσαμε ένα φύλλο εργασίας που κατασκευάσθηκε και με την φιλική συνεργασία του συμβούλου Φυσικών κ. Γκοτζαρίδη Χρήστου.

Ήταν μια διασκεδαστική διαδικασία που απέδειξε περίτρανα ότι :

α) Οι μαθητές μας είναι πρόθυμοι να μετέχουν σε πειραματικές διαδικασίες. Τα καταφέρνουν πολύ καλά και φυσικά το διασκεδάζουν με πειράγματα κάθε φορά !!!

β) Δεν «υπνωτίζονται» σε καμία περίπτωση !

Στον παρακάτω πίνακα παραθέτουμε τις τελικές τιμές των μετρήσεων για το κάθε τμήμα και των 2 ομάδων αστρονομίας.

3^ο Γυμνάσιο Κομοτηνής Μέτρηση της επιτάχυνσης της βαρύτητας (g) σχολικό έτος 2017-2018
Τμήμα	Ημερομηνία	Μέτρηση περιόδου ΜΙΑΣ ταλάντωσης (s)	Μέτρηση επιτάχυνσης της βαρύτητας m/s²	Σφάλμα %
Α1	1/12/17	3,1284	9,88283	0,80
Α2	21/11/17	3,1032	10,04399	2,45
Α3	21/11/17	3,1292	9,87777	0,73
Α4	23/11/17	3,1447	9,78064	0,24
Α5	12/12/17	3,1176	9,95142	1,55
Β1	14/11/17	3,1271	9,89104	0,89
Β2	14/11/17	3,1083	10,01106	2,11
Β3	20/11/17	3,1341	9,84691	0,44
Β4	29/11/17	3,1169	9,95589	1,55
Β5	14/11/17	3,1254	9,90181	0,99
Ομάδα Α	4/12/17	3,1178	9,95014	1,49
Ομάδα Β	5/12/17	3,0886	10,13917	3,42
Μέση τιμή όλων των ομάδων/τμημάτων		3,1201	9,9354	1,34 %

ΜΙΑ ΜΑΤΙΑ από την ιστορία της επιστήμης

Σερ Ισαάκ Νιούτον (Sir Isaac Newton,1642 -1727):

Άγγλος φυσικός, μαθηματικός, αστρονόμος, φιλόσοφος, αλχημιστής και θεολόγος. Θεωρείται πατέρας της Κλασικής Φυσικής, διατύπωσε τους τρεις μνημειώδεις νόμους της κίνησης και το νόμο της βαρύτητας. Ο θρύλος αναφέρει πως προβληματίστηκε, αναζήτησε και μελέτησε την πτώση των σωμάτων μέσα στο πεδίο βαρύτητας της Γης, αφού ... του ήλθε ένα μήλο πάνω στο κεφάλι καθώς καθόταν κάτω από μία μηλιά…..

Μεγάλης ιστορικής σημασίας υπήρξαν οι μελέτες του σχετικά με τη φύση του φωτός καθώς επίσης και η καθοριστική συμβολή του στη θεμελίωση των σύγχρονων μαθηματικών και συγκεκριμένα του διαφορικού και ολοκληρωτικού λογισμού.

Σπούδασε στο Κολέγιο Τρίνιτι του Cambridge . Το 1669 διορίζεται στη Λουκασιανή Έδρα των Μαθηματικών στο Τρίνιτι, παίρνοντας τη θέση του καθηγητή του, Ισαάκ Μπάροου. Σήμερα την θέση αυτή κατέχει ο Stephen Hawking. Θα μπορούσαμε να πούμε ότι ήταν ο Stephen Hawking της εποχής του !

Διατέλεσε πρόεδρος της Βασιλικής Εταιρίας στο Λονδίνο από το 1703 έως 1727.

Τα αρχεία της πανεπιστημιακής βιβλιοθήκης του Καίμπριτζ έχουν ψηφιοποιηθεί και εκεί μπορείτε να βρείτε το περίφημο βιβλίο του Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (1684-1687)

ΜΙΑ ΜΑΤΙΑ από την θεωρία. Επιτάχυνση της Βαρύτητας (g) :

είναι η επιτάχυνση που αποκτάει ένα σώμα όταν "πέφτει" μέσα στο βαρυτικό πεδίο της Γης. Η ακριβής τιμή της επιτάχυνσης της βαρύτητας μεταβάλλεται ανάλογα με τις γεωγραφικές συντεταγμένες που βρισκόμαστε και το ύψος από την επιφάνεια της Γης.

Στον Ισημερινό (γεωγραφικό πλάτος 0°), βρέθηκε ότι η τιμή του g = 9,780 m/sec².

Στους πόλους (γεωγραφικό πλάτος 90°) το g =9 ,832 m/sec².

Τέλος, η τιμή της δεν εξαρτάται από το βάρος του σώματος.

ΜΙΑ ΜΑΤΙΑ για τους «ενδιαφερόμενους» επιστήμονες :

Με το ίδιο πείραμα μπορείτε να υπολογίσετε τον αριθμό «π» ….. δοκιμάστε το …..!

Κρύβεται μέσα στις μετρήσεις μας……

Έχουμε και άλλες σκέψεις στο μυαλό μας για φέτος, θα δούμε αν ο χρόνος μας επιτρέψει να τα πραγματοποιήσουμε.

Ένα μεγάλο ΜΠΡΑΒΟ αξίζει για όλους μαθητές που με αξιέπαινη θέρμη, μετείχαν στο πείραμα και όπως είχαμε υποσχεθεί, ένας μαθητής από το τμήμα/ομάδα με τις καλύτερες μετρήσεις θα κερδίσει (με κλήρωση) ένα βιβλίο φυσικού/αστρονομικού περιεχομένου. Δυστυχώς, μόνο ένας – ο πιο τυχερός, ένας μαθητής του τμήματος Α4 !

Με εγκάρδιους χαιρετισμούς

Πρασόπουλος Δημήτριος - Φυσικός