Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie Projekt.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie Projekt."— Zapis prezentacji:

1 Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie Projekt Z FIZYKĄ, MATEMATYKĄ I PRZEDSIĘBIORCZOŚCIĄ ZDOBYWAMY ŚWIAT !!! jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki CZŁOWIEK – NAJLEPSZA INWESTYCJA Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie Projekt Z FIZYKĄ, MATEMATYKĄ I PRZEDSIĘBIORCZOŚCIĄ ZDOBYWAMY ŚWIAT !!! jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki CZŁOWIEK – NAJLEPSZA INWESTYCJA

2 DANE INFORMACYJNE Nazwa szkoły: Gimnazjum nr 2 im. Marii Skłodowskiej – Curie w Gostyniu ID grupy: 98/55_MF_G2 Kompetencja: Matematyczno-Fizyczna Temat projektowy: Energia Semestr/rok szkolny: Semestr V 2011/2012

3 CELE PROJEKTU kształcenie umiejętności korzystania z różnych źródeł informacji, gromadzenie, selekcjonowanie i przetwarzanie zdobytych informacji, doskonalenie umiejętności prezentacji zebranych materiałów, rozwijanie własnych zainteresowań, doskonalenie umiejętności przeprowadzania doświadczeń, analizy danych, formułowania wniosków,

4 CELE PROJEKTU planowanie harmonogramu działań i przekonanie członków grupy do proponowanych rozwiązań, układanie harmonogramów działań, planowanie i rozliczanie wspólnych działań, pokazanie, że energia jest wszechobecna, ale nieustannie się zmienia, kształcenie umiejętności łączenia wiedzy z praktyką.

5 CELE PROJEKTU Prezentacja jest poświęcona fundamentalnej dla fizyki zasadzie zachowania energii. Przedstawiamy w niej przykłady procesów, w których energia jest zachowana, ale zamienia się w inne rodzaje, np. energia kinetyczna w energię potencjalną, energia potencjalna sprężystości w energię kinetyczną itp. Pokazujemy wybór przykładowych problemów oraz wybór doświadczeń do wykonania w szkole lub w domu.

6 ENERGIA I JEJ PRZEMIANY Energia to wielkość charakteryzująca zdolność układu do wykonania pracy. Potocznie energia, to skłonność i zdolność do intensywnego działania (energia kogoś roznosi, wziął się energicznie do pracy). Energia ciała (lub układu ciał) będzie wzrastać, jeśli wykonano nad nim pracę, a zmniejszać się, jeśli to ono wykonuje pracę.

7 ENERGIA I PRACA MECHANICZNA, MOC W fizyce praca jest wykonana tylko wtedy, gdy siła działająca na jakieś ciało powoduje jego przemieszczenie w kierunku działania siły. Pracą W (od angielskiego "work") siły F nad ciałem nazywamy wartość tej siły pomnożoną przez drogę s jaką ciało przebywa w kierunku równoległym do siły. W = Fs

8 ENERGIA I PRACA MECHANICZNA, MOC Jednostką pracy jest Joule (J). 1 Joule to praca którą trzeba wykonać, żeby działając siłą 1 Newtona przesunąć ciało o 1 metr. J = 1N 1m W przypadku, gdy kierunek działania siły nie jest zgodny z kierunkiem przemieszczenia, wtedy należy rozłożyć siłę na składową równoległą i prostopadłą do tego kierunku. Pracę wykonuje tylko składowa równoległa F r, więc W = F r s.

9 ENERGIA I PRACA MECHANICZNA, MOC W praktycznych przypadkach na ciało działa z reguły wiele sił. Wykonana praca zależy tylko od siły wypadkowej. W wielu zjawiskach i zastosowaniach ważne jest nie tylko, jaką pracę wykonujemy, ale jak szybko można ją wykonać. Miarą szybkości wykonywania pracy jest moc równa stosunkowi pracy do czasu, w jakim została wykonana.

10 ENERGIA I PRACA MECHANICZNA, MOC Moc P (od angielskiego "power") mówi ile pracy W dany układ fizyczny może wykonać w jednostce czasu t pracując w równym tempie: P=W/t Jednostką pracy jest Watt (W) 1W=1J/1s Układ o mocy jednego Watt'a wykonuje w ciągu jednej sekundy pracę jednego Joule'a.

11 PRACA I DROGA Doświadczenie: Podnieś powoli zawieszony na siłomierzu ciężarek o masie m (np. 0,1 kg) na wysokość h (np. 0,5 m) Jakie były wskazania siłomierza? Jaką pracę wykonałeś? Zawieś ciężarek na nitce przełożonej przez umocowany do statywu bloczek i pociągnij nitkę siłomierzem w dół tak, aby podnieść ciężarek na tą samą wysokość. Porównaj wyniki. Zawieś ciężarek na bloczku, przez który przełożono nitkę umocowaną jednym końcem do statywu a drugim końcem do siłomierza i podnieś siłomierz tak, aby ciężarek podniósł się znów o h. O ile musiałeś podnieść siłomierz i jakie były jego wskazania? Jaką pracę wykonałeś?

12 PRACA I DROGA Wyniki i wnioski: Dla podanych wartości m i h siłomierz wskazywał około 1 N i wykonano pracę 0,5 J. Przy podnoszeniu ciężarka przez bloczek wyniki są podobne. Przy podnoszeniu ciężarka zawieszonego na bloczku siłomierz musimy podnieść o 1 m, aby podnieść ciężarek o 0,5 m. Siłomierz przy tym wskazuje około 0,5 N. Wykonana praca znów jest równa.

13 PRACA I PRZEMIANY ENERGII DLA SIŁ GRAWITACYJNYCH Na każde ciało o masie m znajdujące się w pobliżu powierzchni Ziemi działa siła F=mg Aby je podnieść na wysokość h, należy wykonać pracę. Siła, którą musimy działać, musi być co najmniej równa co do wartości sile grawitacji. Zatem wykonamy pracę W równą mgh. Wtedy energia ciała wzrośnie o energię potencjalną grawitacji równą tej pracy ΔEp = mgh. Energię potencjalną można obliczyć tylko względem poziomu Ep=0 przyjętego umownie. Spadające ciało traci energię potencjalną, ale zyskuje energię kinetyczną. Ciało poruszające się z prędkością v ma energię kinetyczną E k równą E k = mv 2 /2 Dla sił takich, jak grawitacyjne (tzw. sił potencjalnych) obowiązuje prawo zachowania energii mechanicznej, które mówi, że całkowita energia ciała, czyli suma energii potencjalnej i kinetycznej pozostaje stała.

14 WAHADŁO Niezbędne przedmioty: ciężarek z zaczepem, statyw, mocna nitka, stoper. Przebieg doświadczenia: Sporządź wahadło, zawieszając na dość długiej nitce niewielki ciężarek. Wykonaj serię obserwacji wychylając wahadło pod różnymi, ale zawsze niewielkimi kątami i mierząc czas powrotu do pierwotnego położenia (aby zmniejszyć niepewność zmierz czas np. dziesięciu wahnięć).

15 WAHADŁO Wyniki i wnioski: Czas wahnięcia nie zależy znacząco od kąta wychylenia. W najwyższym położeniu ciężarek spoczywa, więc cała jego energia to energia potencjalna, która jest tym większa, im wyższy jest kąt wychylenia. Energia kinetyczna w najniższym punkcie toru ciężarka rośnie z kątem wychylenia. Im bardziej wychylamy wahadło, tym szybciej przyspiesza ono, aby osiągnąć większą szybkość w najniższym punkcie toru.

16 PRZEKAZ ENERGII WAHADŁA WÓZKOWI Niezbędne przedmioty: ciężarek z zaczepem, statyw, mocna nitka, wózek. Przebieg doświadczenia: Połóż pod punktem zawieszenia wahadła tak, aby ciężarek puszczony po wychyleniu uderzył w wózek.

17 PRZEKAZ ENERGII WAHADŁA WÓZKOWI Wyniki i wnioski: Po uderzeniu ciężarek odbija się, jeśli był lżejszy, lub zwalnia, jeśli był cięższy; dla zbliżonej wartości mas ciężarek może się zatrzymać. Wózek toczy się tym szybciej, im silniej wychyliliśmy wahadło. Ciężarek przekazał wózkowi całość lub część swojej energii kinetycznej. Ta przekazana energia jest równa (lub proporcjonalna do) pierwotnej energii potencjalnej, a zatem tym większa, im większe było wychylenie.

18 PRZYKŁADY PRZEMIAN ENERGII MECHANICZNEJ Przemiany tych energii (potencjalnej ciężkości i kinetycznej ruchu) możemy zademonstrować przy pomocy koła Maxwella, lub jo-jo. Obserwujemy przebieg przemian energii i straty energii całkowitej powodującej zmiany wysokości na jaką wznosi się koło lub jo-jo w kolejnych wzniesieniach.

19 KOŁO MAXWELLA Koło Maxwella - to koło zamocowane na długiej osi, na którą można nawinąć nierozciągliwą nić. Gdy puścimy koło, nić zacznie się odwijać, a koło obraca się. Zgodnie z zasadą zachowania energii koło raz rozwija się, raz nawija się na nić. Z podobnym efektem spotykamy się w zabawie z jojo.

20 ENERGIA GRAWITACYJNA I SPRĘŻYSTA Niezbędne przedmioty: sprężyna, kulki metalowe, długa linijka. Przebieg doświadczenia: Ustaw pionowo sprężynę, a obok niej linijkę. Połóż na niej kulkę metalową. Zmierz odległość x między położeniem końca sprężyny przed- i po położeniu kulki. Naciśnij kulkę tak, aby skrócenie wzrosło dwukrotnie. Puść kulkę. Zmierz wysokość, na jaką poleci. Sprawdź, jak wyniki zależą od masy kulki.

21 ENERGIA GRAWITACYJNA I SPRĘŻYSTA Wyniki i wnioski: Energia grawitacyjna kulki położonej na sprężynie jest o E=mgx mniejsza, niż w momencie dotknięcia sprężyny. Ta różnica energii jest równa energii sprężystości E p = kx 2 /2. Dwukrotnie większe odkształcenie sprężyny zwiększa czterokrotnie energię sprężystości, więc kulka powinna polecieć na wysokość 4x od momentu puszczenia (czyli 3x od położenia równowagi).

22 PRZEMIANY ENERGII Z UWZGLĘDNIENIEM SIŁ TARCIA Tarcie jest zjawiskiem powszechnym. Pchnięty na płaskim stole klocek zatrzymuje się niemal natychmiast. Przyczyną tarcia i oporu powietrza jest oddziaływanie cząsteczek stykających się powierzchni, albo cząsteczek powierzchni ciała i powietrza. Wartość siły tarcia jest proporcjonalna do składowej siły ciężkości prostopadłej do powierzchni, po której porusza się ciało. F t =fmg Współczynnik proporcjonalności f nazywamy współczynnikiem tarcia i zależy on od materiału, z którego zbudowane jest ciało i podłoże. We wszystkich przypadkach zwrot sił tarcia jest przeciwny do zwrotu prędkości.

23 ZALEŻNOŚĆ SIŁY TARCIA OD MASY I USTAWIENIA CIAŁA Doświadczenie: Przyczep siłomierz do klocka i odczytaj wskazania przy jednostajnym ciągnięciu po powierzchni stołu. Następnie weź drugi identyczny klocek i przyczep do pierwszego, a potem znów odczep i połóż na pierwszym.

24 ZALEŻNOŚĆ SIŁY TARCIA OD MASY I USTAWIENIA CIAŁA Wynik i wnioski: W obu przypadkach ciągnięcia dwóch klocków siłomierz wskaże w przybliżeniu dwukrotnie większą siłę, niż dla jednego klocka. Dla dwóch klocków siła ta jest dwukrotnie większa i wtedy, gdy leżą na sobie, i wtedy, gdy są przyczepione do siebie. Obrócenie klocka na większy lub mniejszy bok też nie wpływa na wskazania. Pokrycie stołu papierem ściernym (innym materiałem) zwiększa znacznie siłę oporu, bo dla takiego materiału znacznie większy jest współczynnik tarcia.

25 SIŁY OPORU POWIETRZA Doświadczenie: Weź dwie identyczne kartki papieru. Wypuść obie równocześnie z ręki, jedną trzymaną poziomo, a drugą pionowo. Która spadła szybciej? Teraz kartkę trzymaną pionowo zgnieć w kulkę i wypuść obie równocześnie z ręki. Która spadnie szybciej na podłogę? Teraz weź zeszyt, z którego pochodziły kartki i wypuść go z ręki równocześnie z pojedynczą kartką. Co spadnie szybciej? Wynik i wnioski: Kartka trzymana pionowo spadła szybciej, niż trzymana poziomo zmięta kartka spadła szybciej, niż gładka, a zeszyt szybciej niż pojedyncza kartka. Siła oporu powietrza zależy głównie od rozmiarów ciała w kierunkach poprzecznych do ruchu, a siła grawitacji od masy.

26 ENERGIA WEWNĘTRZNA I PRZEKAZYWANIE ENERGII NA SPOSÓB CIEPŁA Siły tarcia i oporu powietrza powodują, że ciało zużywa swoją energię kinetyczną na wzrost energii wewnętrznej swojej i otoczenia. Energia wewnętrzna to suma energii kinetycznych wszystkich cząsteczek ciała w tym ruchu. Kiedy tocząca się kulka zatrzymuje się, to znaczy, że energia ta została przekazana cząsteczkom kulki i podłoża, zwiększając energię wewnętrzną tych ciał. Aby sprawdzić, czy prawo zachowania energii jest słuszne przy uwzględnieniu energii wewnętrznej, musimy dysponować metodą oceny energii cząsteczek. Taką metodą jest pomiar temperatury, która jest związana ze średnią energią kinetyczną chaotycznego ruchu pojedynczej cząsteczki.

27 ZWIĄZEK TEMPERATURY I ENERGII WEWNĘTRZNEJ Związek temperatury i energii wewnętrznej nie jest jednak taki sam dla wszystkich ciał: temperatura mierzy tylko średnią energię kinetyczną ruchu postępowego cząsteczki, a energia wewnętrzna jest sumą energii kinetycznych cząsteczek związanych z wszystkimi rodzajami ich ruchów, także obrotów i wibracji. Temperatura zawsze rośnie przy zwiększaniu energii wewnętrznej ciała, ale dla różnych rodzajów ciał ten wzrost jest różny. Charakteryzuje to tzw. ciepło właściwe. Oddawanie, lub odbieranie ciepła to przekazywanie energii wewnętrznej od jednego ciała do drugiego, - następuje cieplny przepływ energii- zawsze, gdy stykają się dwa ciała o różnej temperaturze. Wzór na zmianę energii wewnętrznej przez zmianę temperatury ma postać ΔE w =cmΔT gdzie c jest ciepłem właściwym, czyli energią potrzebną do ogrzania 1 kg materii o 1 0 C (o 1 K).

28 PRZEKAZYWANIE ENERGII WEWNĘTRZNEJ W WODZIE Doświadczenie: Nalej prawie do pełna do probówki (nie krótszej niż 20 cm) zimnej wody z kranu i trzymając ją blisko dna podstaw górną część probówki pod płomień palnika. Dotknij dna naczynia, gdy woda zacznie wrzeć. Wynik i wnioski: Choć woda zacznie wrzeć, dno probówki pozostanie prawie zimne. Wynika stąd, że przekazywanie energii wewnętrznej od górnych do dolnych warstw wody jest bardzo wolne, jeśli nie następuje mieszanie, a gorąca woda jest mniej gęsta od zimnej, więc pozostaje w górnej części probówki.

29 BILANS CIEPLNY Doświadczenie: Sprawdź w kalorymetrze, że mieszanie wody (lub innej cieczy) o różnych temperaturach T 1 i T 2 >T 1 oraz różnych masach m 1 i m 2 daje zawsze w przybliżeniu temperaturę T, którą można wyliczyć z warunku: m 1 (T-T 1 )=m 2 (T 2 -T), czyli T=(m 2 T 2 +m 1 T 1 )/(m 1 +m 2 ) Wnioski: Zmierzona w naszym doświadczeniu a wyliczona ze wzoru temperatura różniła się o 2 stopnie. Wynika to z faktu, że część energii pobrał kalorymetr.

30 PRZEMIANY ENERGII MECHANICZNEJ I ENERGII WEWNĘTRZNEJ Przemiana energii mechanicznej na wewnętrzną jest rzadko korzystna. Zwykle wzrost energii wewnętrznej jest zbyt mały, aby wywołać pożądane skutki (choć są wyjątki, np. rozpalanie ognia przez wiercenie drewnianym patykiem w drewnianej podstawie, znane już ludziom pierwotnym). Z reguły zjawiska, w których zwiększamy energię wewnętrzną kosztem mechanicznej uważamy za straty powodujące, że nie możemy w pełni wykorzystać źródeł energii do wykonania pracy.

31 WAHADŁO ZE ŚWIECY Doświadczenie: Świeczkę przebijamy patykiem do szaszłyków (łatwiej przewiercić wiertarką) tak, aby świeczka po obydwu stronach była zrównoważona i pozostawała w poziomie po oparciu patyka na dwóch szklankach. Wnioski: Po podpaleniu świeczki z obydwu stron, świeczka wykonuje ruch drgający. Ubywający wosk podczas kapania z kolejnych końców powoduje zmniejszanie masy i zachwianie równowagi tej dźwigni.

32 ZAMIANA ENERGII MECHANICZNEJ NA WEWNĘTRZNĄ Doświadczenie: Ogrzej termometr lekarski do temperatury ciała, a następnie owiń koniec termometru paskiem płótna lub sznurkiem i kilkakrotnie przesuń pocierając termometr. Co zaobserwujesz? Sprawdź, jak zmieni się wynik w zależności od czasu pocierania. Wynik i wnioski: Wskazywana temperatura podniesie się, bo praca wykonana przy pocieraniu zwiększy energię wewnętrzną termometru. Wzrost temperatury jest w przybliżeniu proporcjonalny do czasu pocierania.

33 PRZEMIANY ENERGII W OBECNOŚCI SIŁ SPRĘŻYSTOŚCI W życiu codziennym często mamy do czynienia z siłami sprężystości. Energię można gromadzić w ciałach za pomocą oddziaływań sprężystych np. sprężyna, guma. Energia potencjalna sprężystości jest wykorzystywana w długopisach ze sprężynkami - gdy włączamy długopis ściskamy sprężynkę, w której gromadzi się energia potencjalna sprężystości, natomiast, gdy wyłączamy długopis energia ta jest uwalniana i wkład długopisu chowa się do środka. Wartość energii potencjalnej sprężystości jest zależna od wydłużenia x oraz współczynnika sprężystości k, który zależy od rodzaju materiału oraz rozmiarów ciała. W przypadku odkształcenia sprężyny energię potencjalną sprężystości opisuje wzór : E s =kx 2 /2

34 PRZEMIANY ENERGII W OBECNOŚCI SIŁ SPRĘŻYSTOŚCI Wartość siły sprężystości jest proporcjonalna do odkształcenia F = k x Siły sprężystości są siłami potencjalnymi, więc w zjawiskach związanych z nimi obowiązuje prawo zachowania energii mechanicznej. Energia potencjalna sprężystości może być zamieniana na inne formy energii. Naciągając sprężynę strzelby – zabawki możemy wystrzelić przy jej pomocy piłkę, która odbierze tę energię w postaci energii kinetycznej. Jeśli wystrzelimy ją pionowo w górę, po chwili piłka zatrzyma się, bo energia kinetyczna zmieni się w energię potencjalną grawitacji, a następnie zacznie spadać, znów uzyskując energię kinetyczną.

35 BADANIE PRZEMIAN ENERGII Przyrządy: gruby metalowy drut (guma) o długości ok. 30 cm Doświadczenie: 1. Zginaj drut wielokrotnie tak jakbyś chciał go przełamać. 2. Dotknij ręką drut w miejscu intensywnego wyginania. 3. W jaka formę energii została zamieniona praca wykonana podczas zginania drutu? 4. Zamiast drutu zastosuj gumę. Przyłóż ją do czoła i sprawdź temperaturę, a następnie szybko ją rozciągnij i ponownie dotknij do czoła.

36 BADANIE PRZEMIAN ENERGII Wnioski: W miejscu intensywnego wyginania drut rozgrzał się (podwyższył swoją temperaturę), praca wykonana podczas zginania drutu została zamieniona w energię cieplną (termiczną). Guma zwiększyła swoją temperaturę.

37 KOŁYSKA NEWTONA Na nitkach zawieszony jest rząd kilku stykających się ze sobą jednakowych stalowych kulek. Gdy jedna z nich zostanie odchylona i puszczona, jej uderzenie w pozostałe kulki spowoduje, że po przeciwnej stronie szeregu odskoczy tylko ostatnia kulka. Zderzenia kulek są prawie doskonale sprężyste. Przy takim zderzeniu zachowana jest energia kinetyczna zderzających się ciał. Z zasady zachowania energii i zasady zachowania pędu, przy założeniu, że masy obu ciał są takie same a pierwsze ciało się poruszało, podczas gdy drugie było nieruchome, wynika że po zderzeniu pierwsze ciało zatrzymuje się a drugie porusza się z taką prędkością jaką miało pierwsze ciało.

38 ENERGIA ELEKTROSTATYCZNA Możemy obserwować zjawiska związane z siłami elektrostatycznymi np. rozchylanie skrzydełek elektroskopu po dotknięciu go laską szklaną lub ebonitową potartą o sukno. Efekt ten tłumaczymy równoważeniem sił grawitacji (które doprowadziłyby do pionowego zwisania obu skrzydełek) przez odpychające siły elektrostatyczne. Naładowanie elektroskopu dostarczyło mu dodatkowej energii potencjalnej elektrostatycznej, której część zamieniła się na energię potencjalną grawitacyjną rozchylonych skrzydełek.

39 ENERGIA FAL ELEKTROMAGNETYCZNYCH W opisie oddziaływań elektromagnetycznych energię potencjalną układu naładowanych cząstek przypisujemy nie tym cząstkom, ale polu elektrycznemu. Umieszczenie w tej przestrzeni kolejnych naładowanych cząstek zmienia energię, więc wymaga wykonania pracy, albo pozwala na wykorzystanie energii uzyskanej dzięki wykonaniu przez nie pracy. Pole elektromagnetyczne charakteryzuje się energią, więc wszystkie formy promieniowania elektromagnetycznego (czyli fale elektromagnetyczne) niosą energię. Ciało świecące wysyła energię, a ciało pochłaniające promieniowanie zyskuje energię. Dzięki temu mechanizmowi działają kuchenki mikrofalowe, w których potrawy nagrzewają się pochłaniając promieniowanie, dzięki niemu żarówka utrzymuje stałą temperaturę, choć stale dostarcza się jej energię przez przepływ prądu.

40 SIŁY ELEKTROSTATYCZNE Doświadczenie: Potrzyj tkaniną dwa jednakowe nadmuchane baloniki. Następnie zawieś je na nitkach blisko siebie. Co zaobserwujesz? Teraz obejmij jeden z baloników wilgotnymi rękami, a następnie znów zawieś blisko siebie. Co teraz zaobserwujesz? Wynik i wnioski: Nitki, na których wiszą baloniki, nie są pionowe i równoległe. W pierwszym przypadku baloniki się odpychały, bo naładowano je jednakowym ładunkiem, a w drugim lekko przyciągały, bo na baloniku rozładowanym przez dotknięcie ładunek przemieści się tak, że bliżej balonika naładowanego zbierze się ładunek przeciwnego znaku.

41 PRZYKŁADY PRZEMIANY ENERGII ELEKTROSTATYCZNEJ (POTENCJALNEJ ELEKTROSTATYCZNEJ) NA ENERGIĘ KINETYCZNĄ Doświadczenie: Zakończenia maszyny elektrostatycznej łączymy z dwiema metalowymi płytkami ustawionymi pionowo i równolegle do siebie. Między płytkami wieszamy na nitce lekką bombkę lub piłeczkę pingpongową pokrytą farbą metaliczną. Po uruchomieniu maszyny wahadło wykonuje ruch drgający pomiędzy naelektryzowanymi płytkami.

42 PRZYKŁADY PRZEMIANY ENERGII ELEKTROSTATYCZNEJ (POTENCJALNEJ ELEKTROSTATYCZNEJ) NA ENERGIĘ KINETYCZNĄ Doświadczenie: Tak zwany młynek Franklina łączymy z jednym z zakończeń maszyny elektrostatycznej. Wnioski: Jeśli podłączymy do młynka wysokie napięcie np. z maszyny elektrostatycznej (lub np. z generatora Van der Graffa) to młynek zaczyna się obracać przeciwnie do ostrzy. Na ostrzach jest największa gęstość ładunku, jest on więc przekazywany cząsteczkom powietrza i tworzy się wiatr elektronowy, wysyłany przeciwnie do ostrzy. Na zasadzie odrzutu ostrze odpychane jest w stronę przeciwną.

43 PRZYKŁADY PRZEMIANY ENERGII ELEKTROSTATYCZNEJ (POTENCJALNEJ ELEKTROSTATYCZNEJ) NA ENERGIĘ KINETYCZNĄ Doświadczenie: Na stole kładziemy metalową puszkę po coca-coli. Do puszki zbliżamy naelektryzowaną pałkę. Puszka toczy się do laski.

44 PRZYKŁADY PRZEMIANY ENERGII ELEKTROSTATYCZNEJ (POTENCJALNEJ ELEKTROSTATYCZNEJ) NA ENERGIĘ KINETYCZNĄ Doświadczenie: Na stoliku do doświadczeń z elektrostatyki (tor kołowy) umieszczamy piłeczkę pingpongowa pokryta farba grafitową. W odległości równej średnicy krążka umocowane są dwa pionowe słupki metalowe, do których z kolei przytwierdzone są elektrody zakończone kulkami. Po podłączeniu do elektrod końcówek maszyny elektrostatycznej piłeczka wykonuje ruch przyspieszony po torze kołowym.

45 KONWEKCJA Ustawiając wiatraczek wykonany według rysunku na kubku z gorącą wodą. Pokazujemy unoszenie się ciepła w postaci prądów konwekcyjnych.

46 Doświadczenie: Cylindryczną puszkę metalową (np. po napoju lub farbie) popychamy i pozwalamy jej się swobodnie toczyć. Puszka po zatrzymaniu zaczyna wracać z powrotem i wraca prawie do miejsca startu. Wyjaśnienie: Podczas toczenia puszki ciężarek skręca gumkę. Układ zyskuje energię potencjalną sprężystości kosztem energii kinetycznej, którą przekazaliśmy w momencie wprawienia układu w ruch obrotowy. W momencie zatrzymania w całości energia kinetyczna przemieniła się w energię potencjalną sprężystości. POWRACAJĄCY WALEC

47 WĘDRUJĄCA WODA Doświadczenie: Na podstawek nalewamy wodę, w której umieszczamy małą świeczkę. Świeczkę nakrywamy szklanką. Wnioski: Po nałożeniu szklanki na świeczkę zauważamy, że poziom wody w szklance się podniósł, a świeczka zgasła. Przyczyną tego zjawiska jest wypalanie się tlenu wewnątrz szklanki. Spada ciśnienie gazu wewnątrz szklanki. Spadek ciśnienia wewnątrz szklanki zostaje wyrównany przez słup cieczy.

48 WĘDRUJĄCA WODA Gdy świeczka gaśnie, woda gwałtownie pędzi w górę, gdyż temperatura gazu w butelce spada, co jest przyczyną spadku ciśnienia i dalszego zasysania wody do środka butelki. Woda podnosi się aż do momentu, gdy spadek ciśnienia zostanie wyrównany przez ciśnienie hydrostatyczne powstałego w niej słupa cieczy. Ciepło wydzielone podczas spalania świeczki uległo zamianie na energię potencjalną ciężkości wody i tej świeczki.

49 PRZEMIANA ENERGII ŚWIATŁA W ENERGIĘ KINETYCZNĄ Doświadczenie: Oświetlamy płytki radiometru Crooksa silnym strumieniem światła w zaciemnionym pomieszczeniu. Obserwujemy ruch obrotowy wiatraczka podczas oświetlania go. Wnioski: Przyczyną obrotów wiatraczka jest różne nagrzewanie się powierzchni jasnej i ciemnej na skutek absorpcji promieniowania. Czarna powierzchnia nagrzewa się silniej i powoduje wzrost temperatury gazu znajdującego się w jej pobliżu. Gaz przepływa od zimnej strony skrzydła (srebrnej) do ciepłej (czarnej). Ten ruch powoduje różnicę ciśnień z obu stron skrzydła i ruch wiatraczka.

50 DZIWNA LATARKA Doświadczenie: Do cewki(w naszym doświadczeniu zastosowaliśmy cewkę o zwojach z zestawu do szkolnego transformatora) dołączamy dwie diody o różnych kolorach. Do zwojnicy wsuwamy magnes sztabkowy. Świecenie koloru diody zależy od kierunku ruchu magnesu (czyli kierunku przepływu prądu indukcyjnego). Analizujemy różne rodzaje energii – od kinetycznej ruchu do energii światła, przez energię elektryczną i magnetyczną.

51 PRZEMIANY ENERGII Doświadczenie: Na rdzeniu transformatora zawierającego zwojnicę podłączoną do prądu przemiennego umieszczamy aluminiowy pierścień. Wnioski: W momencie podłączenia prądu, pierścień jest wyrzucany do góry, a przytrzymywany pierścień, lewituje i silnie się nagrzewa. Następują przemiany energii elektrycznej, magnetycznej, indukowanie prądów, zamiana energii elektrycznej, następnie magnetycznej na energię kinetyczną, potencjalną pierścienia i ciepło.

52 PRZEMIANA ENERGII CHEMICZNEJ NA ELEKTRYCZNĄ Doświadczenie: W cytrynę wbijamy dwa gwoździe z różnych metali (stalowy, mosiężny). Do gwoździ podłączamy przewody i łączymy je z miernikiem. Wnioski: W obwodzie płynie prąd. Uzyskaliśmy napięcie około 1V.

53 WYSKAKUJĄCY KOREK Z BUTELKI Doświadczenie: Wciskamy korek to butelki (można pomóc sobie śrubokrętem) tak by znalazł się na jej dnie. Następnie wsuwamy foliową reklamówkę spodem do dna butelki i staramy się ustawić korek na dnie pionowo w kierunku szyjki. Wdmuchujemy powietrze do reklamówki tak, by zajęła jak największą przestrzeń (zbyt dużo powietrza też nie będzie korzystnie, trzeba przetestować). Mocno pociągamy za uszy reklamówki. Korek wyskakuje z wnętrza butelki. Korek uzyskuje ogromną energię kinetyczną.

54 ENERGIA I PRACA PRĄDU ELEKTRYCZNEGO Prądnice wytwarzają prąd elektryczny kosztem energii mechanicznej przez wykorzystanie zjawiska indukcji. W zjawisku tym prąd powstaje przez obracanie uzwojenia w polu magnetycznym (albo magnesu względem uzwojenia). · Ogniwa, baterie i akumulatory, w których magazynujemy prąd, jeśli potrzebujemy energii elektrycznej w urządzeniach, które nie mogą być bezpośrednio połączone z siecią. · Silniki elektryczne zamieniają energię prądu elektrycznego na energię mechaniczną dzięki wykorzystaniu sił działających między przewodnikami, przez które płynie prąd. Zwykle wynikiem działania tych sił jest ruch obrotowy elementów mechanicznych napędzanego urządzenia.

55 ENERGIA PRZEMIAN CHEMICZNYCH I BIOLOGICZNYCH Podstawowym źródłem energii dla ogromnej części procesów fizycznych i technologicznych są chemiczne reakcje spalania. Podczas reakcji chemicznych atomy wchodzące w skład cząsteczek zamieniają się miejscami, opuszczają cząsteczki lub tworzą nowe, więc suma energii własnych cząsteczek może ulec zmianom. Jeśli suma energii własnych nowych cząsteczek ma większą energię niż starych, do zajścia reakcji musimy dostarczyć energii i reakcję taką nazywamy endotermiczną. Jeśli suma energii własnych maleje, nadwyżka energii zostaje przekazana energiom kinetycznym cząsteczek, co powoduje wzrost temperatury i energii wewnętrznej ciała. Takie reakcje nazywamy egzotermicznymi i należą do nich właśnie reakcje spalania.

56 OGRZEWACZ DO RĄK Ogrzewacze dłoni wykorzystują ciepło krystalizacji roztworów przesyconych. Roztwór octanu sodowego to składnik aktywny ogrzewaczy termicznych wykorzystywanych jako ogrzewacze do rąk, kompresy. Są to różnego kształtu pojemniki z tworzywa sztucznego wypełnione przesyconym (w temperaturze pokojowej) roztworem octanu sodu, który pobudzony bodźcem mechanicznym krystalizuje wydzielając ciepło.

57 WNIOSKI Z REALIZACJI PROJEKTU Realizując projekt pt. ENERGIA zrealizowaliśmy zamierzone cele. O tym, co się dzieje w przyrodzie decydują zmiany energii i jej przemiany w inny rodzaj. Zdobyta wiedza oraz umiejętności będą nam pomocne w dalszej nauce i codziennym życiu. Albert Einstein: Z teorii względności wynika, że masa i energia stanowią odrębne przejawy tej samej rzeczy - co nie jest bynajmniej łatwo pojąć przeciętnemu człowiekowi. Ponadto, zależność E = m c2, w której energia równa się masie pomnożonej przez kwadrat prędkości światła, pokazuje, że bardzo mała ilość masy może zostać przekształcona w ogromną ilość energii [...] masa i energia faktycznie są równoważne.

58 BIBLIOGRAFIA W naszej pracy korzystaliśmy z następujących źródeł : 1. Podręcznik do klasy I, II, III gimnazjum Spotkania z fizyką wyd. Nowa Era, 2. R. Sosiński Fizyka i my, WSiP, 3. D. Tokar Doświadczenia z fizyki, WSiP, 4. Strony internetowe:

59 AUTORZY Fabianowski Jakub Grześkowiak Estera Piecuch Dorota Majewski Tomasz Pluta Alicja Skorupska Adrianna Szymańska Joanna Wichliński Jakub Wojciechowska Ola Zagata Krzysztof

60 CAŁA GRUPA

61 Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie Projekt Z FIZYKĄ, MATEMATYKĄ I PRZEDSIĘBIORCZOŚCIĄ ZDOBYWAMY ŚWIAT !!! jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki CZŁOWIEK – NAJLEPSZA INWESTYCJA Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie Projekt Z FIZYKĄ, MATEMATYKĄ I PRZEDSIĘBIORCZOŚCIĄ ZDOBYWAMY ŚWIAT !!! jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki CZŁOWIEK – NAJLEPSZA INWESTYCJA


Pobierz ppt "Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie Projekt."

Podobne prezentacje


Reklamy Google