Ruch Gimnazjum im. Dr Maksymiliana Krybusa w Książu Wielkopolskim

Prezentacja na temat: "Ruch Gimnazjum im. Dr Maksymiliana Krybusa w Książu Wielkopolskim"— Zapis prezentacji:

1

2 Ruch Gimnazjum im. Dr Maksymiliana Krybusa w Książu Wielkopolskim
ID SZKOŁY 98/80 GRUPA 1 98/80_MF_G1 Semestr II Rok szkolny 2010/2011 Kompetencja: matematyka i fizyka Ruch

3 Pojęcie ruchu w historii filozofii i nauk przyrodniczych
Od Talesa do Galileusza Pojęcie ruchu w historii filozofii i nauk przyrodniczych

4 Tales z Miletu i jego następcy
Tales z Miletu (VII/VI w. p.n.e.) - filozof grecki, powszechnie uważany za pierwszego filozofa. Jest zaliczany do "siedmiu mędrców". Uznawany jest za twórcę podstaw nauki i filozofii europejskiej oraz jednego z pierwszych filozofów. Tales z Miletu i jego bezpośredni następcy twierdzili, że zdolność poruszania się jest zasadniczą własnością materii. Zdolność tę traktowali jako przejaw życia i dowód istnienia duszy. Nie potrafili odróżnić materii od siły wprawiającej tę materię w ruch.

5 Jońscy filozofowie przyrody
Według jońskich filozofów przyrody w VI w. p.n.e. ruch był wieczny i przebiegał zgodnie z właściwym sobie prawem. Ruch był przyczyną wszelkich zmian zachodzących w przyrodzie.

6 Heraklit z Efezu Heraklit z Efezu, (ur. ok. 540 p.n.e., zm. ok. 480 p.n.e.) filozof grecki, zaliczany do jońskich filozofów przyrody , urodzony w mieście Efez Autor pism kosmologicznych, politycznych i teologicznych. Heraklit z Efezu był jednym z pierwszych filozofów, którzy starali się zrozumieć i opisać zmienność świata i autorem słynnego powiedzenia „panta rei” ( wszystko płynie ), obrazującego nieustanne zmiany w przyrodzie.

7 Zenon z Elei Zenon z Elei filozof grecki
(ok. 490 p.n.e. - ok. 430 p.n.e.) . Był uczniem Parmenidesa i należał do szkoły eleatów z Elei. Doskonalił sztukę prowadzenia sporów, którą rozumiał jako wykazywanie na drodze samego zestawiani, a pojęć prawdy własnej i cudzego fałszu, co w ówczesnych pojęciach było dialektyką i co pozwoliło później Arystotelesowi uznać go za jej twórcę. Jego dzieło O przyrodzie, napisane schematyczną prozą w formie pytań i odpowiedzi, stało się wzorem dla formy dialogowej. Sam był wytrawnym polemistą. Znany również ze swoich paradoksów lub dowodów na niemożność istnienia wielości rzeczy i ruchu. Cztery jego dowody o niemożności ruchu znane są pod nazwami: dychotomii, Achillesa, strzały i stadionu.

8 Paradoksy ruchu Miały na celu udowodnienie, że ruch w świecie, który postrzegamy, jest jedynie złudzeniem, które nie jest możliwe w rzeczywistości.

9 Paradoks dychotomii Sprinter ma do przebiegnięcia skończony dystans. Zanim jednak pokona całą odległość musi najpierw dobiec do 1/2 długości, ale zanim dobiegnie do 1/2 musi najpierw dobiec do 1/4, ale zanim dobiegnie do 1/4 musi najpierw dobiec do 1/8, i tak w nieskończoność. Wynika z tego, że biegacz ma do przebycia nieskończoną liczbę odcinków o skończonej długości. Ponieważ nie da się pokonać nieskończonej liczby odcinków w skończonym czasie, biegacz nigdy nie ukończy biegu. Co więcej, biegacz nie może nawet zacząć biegu, bo ten sam paradoks stosuje się również do dystansu dowolnie zmniejszonego: tak samo, jak nie da się (wg powyższego rozumowania) dobiec na dystans 100 m, nie da się również na dystans jednego metra ani na dystans jednego milimetra.

10 Paradoks Achillesa Achilles i żółw stają na linii startu wyścigu na dowolny, skończony dystans. Achilles potrafi biegać 2 razy szybciej od żółwia i dlatego na starcie pozwala oddalić się żółwiowi o 1/2 całego dystansu. Achilles, jako biegnący 2 razy szybciej od żółwia, dobiegnie do 1/2 dystansu w momencie, gdy żółw dobiegnie do 3/4 dystansu. W momencie gdy Achilles przebiegnie 3/4 dystansu, żółw znowu mu "ucieknie" pokonując 7/8 dystansu. Gdy Achilles dotrze w to miejsce, żółw znowu będzie od niego o 1/16 dystansu dalej, i tak dalej w nieskończoność. Wniosek: Achilles nigdy nie dogoni żółwia, mimo że biegnie od niego dwa razy szybciej, gdyż zawsze będzie dzieliła ich zmniejszająca się odległość.

11 Paradoks strzały Załóżmy, że wystrzelona z łuku strzała pokonała określony dowolny odcinek drogi. Można więc powiedzieć, że w momencie wystrzelenia znajdowała się ona na początku tej trasy, a po dotarciu do celu – na końcu. Pytanie jednak, gdzie przebywała w trakcie pokonywania tej drogi. Można odpowiedzieć, że w 1/4 czasu pokonywania tego odcinka musiała być niewątpliwie w 1/4 odcinka. Gdy zadamy pytanie, gdzie była po 1/2 czasu lotu, znowu można odpowiedzieć, że w 1/2 odcinka. Po 3/4 czasu – w 3/4 odcinka, i tak dalej w nieskończoność. Możemy sobie wyobrażać dowolną chwilę lotu, w którym strzała znajdowała się w jakimś konkretnym punkcie, w konkretnej odległości od łucznika. Czyli możemy powiedzieć, że skoro w każdej chwili znajdowała się w jakimś konkretnym punkcie, więc w każdej chwili była w spoczynku. Niemożliwe jest zatem aby w każdej chwili czasu strzała pozostawała w spoczynku i poruszała się jednocześnie.

12 Paradoks stadionu Rozważmy wyścig rydwanów. Szybkość z jaką rydwany poruszają się jest jednocześnie taka i inna, mniejsza i większa, w zależności od tego, względem jakich innych rydwanów jest rozważana Jeśli zaś ruch dokonuje się z szybkością, która jest jednocześnie "taka i nie taka" to jest sprzeczny i nie może istnieć.

13 Dawne próby rozwiązania paradoksów
Dowodzono, iż w świecie rzeczywistym nie można dzielić odcinków w nieskończoność, a także, że wszystkie zjawiska zachodzące w nim są ciągłe, a nie punktowe, jak w ujęciu Zenona. Giovanni Bendetti ( ) twierdził, iż "zatrzymywanie" obiektów w ich ruchu to dostrzeganie jedynie części zjawiska, bowiem między statycznymi obrazami znajdują się nieskończenie krótkie odcinki czasu, w których obiekt przebywa odpowiednie odcinki drogi.

14 Dzisiejsze rozwiązania paradoksów
W matematyczny sposób można łatwo udowodnić, że w tym przypadku suma nieskończonej liczby odcinków daje odcinek o skończonej długości, a więc czas potrzebny do pokonania go również jest skończony. Paradoks dotyczący Achillesa i żółwia można rozwiązać za pomocą wykresu pokazującego stosunek drogi do czasu i punkt, w którym Achilles zrówna się z żółwiem.

15 Arystoteles ( p.n.e.) Filozof i myśliciel Starożytnej Grecji, był pierwszym uczonym, który poważnie potraktował zjawisko ruchu. Arystoteles dzielił ruch na dwa rodzaje: naturalny i gwałtowny (wymuszony).

16 Ruch naturalny Ruch ten uważany był za coś wynikającego z samej natury obiektu. Zgodnie z wyobrażeniami Arystotelesa każde ciało na świecie ma przypisane właściwe mu miejsce, określone przez jego naturę; jeśli znajdzie się poza tym miejscem, to pojawia się dążność do powrotu do niego. Ruch naturalny powinien być albo ruchem po prostej w górę lub w dół (tak poruszają się ciała na Ziemi), albo ruchem po okręgu (ciała niebieskie).

17 Ruch gwałtowny (wymuszony)
Arystoteles uważał, że ruch gwałtowny był skutkiem pchania lub ciągnięcia. Był ruchem narzuconym. Człowiek pchający wózek albo podnoszący jakiś ciężar powodował ruch, podobnie jak przy rzucaniu kamieniem lub przeciąganiu liny. Wiatr powodował ruch statków. Powódź porywała głazy i pnie drzew. Ogólnie można powiedzieć, że ruch gwałtowny był skutkiem działania sił zewnętrznych przyłożonych do rozważanych ciał. One nie poruszały się samorzutnie, lecz musiały być popchnięte lub pociągnięte. Pojęcie ruchu gwałtownego napotykało pewne trudności, gdyż nie zawsze można było doszukać się sił pchania lub ciągnięcia.

18 Poglądy Arystotelesa na temat ruchu były początkiem myślenia naukowego
Poglądy Arystotelesa na temat ruchu były początkiem myślenia naukowego. Chociaż on sam nie traktował ich jako ostatniego słowa na ten temat, jego następcy przez kolejne 2000 lat przyjmowali je jako nie podlegające dyskusji.

19 Wilhelm ockhman Wilhem Ockham (1300 – 1350) krytykując fizykę Arystotelesa, pisał, że ciało porusza się bo jest w ruchu. Sam fakt ruchu wystarcza, by wytłumaczyć, że ruch będzie trwał dalej. I nie trzeba szukać dalszych przyczyn ruchu. To – na pozór prymitywne –wyjaśnienie przyczyn ruchu znalazło swoje potwierdzenie w zasadzie bezwładności Galileusza. Ciało porusza się tak długo, aż znajdzie się przyczyna, która je zatrzyma.

20 Galileusz ( ) Największy uczony XVII w. był w pełni przekonany do teorii o poruszające się Ziemi. Jednocześnie krytykował koncepcję ruchu według Arystotelesa. W przeciwieństwie do Niego zauważył, że kamień dwa razy cięższy od innego kamienia nie spada dwa razy szybciej.

21 Słynny pokaz Galileusza
Odkrył, że czas spadania jest taki sam dla wszystkich ciał. Pewnego razu Galileusz zebrał podobno jako świadków duży tłum ludzi i upuścił z wieży dwa ciała: lekkie i ciężkie. Legenda mówi, że wielu spośród obserwatorów, którzy widzieli jednoczesny upadek obu ciał, szydziło potem z Galileusza i nadal obstawało przy poglądach Arystotelesa. Słynny pokaz Galileusza

22 Sposoby mierzenia czasu dawniej i dziś
Czas i zegary

23 Zegar Zegar – przyrząd do ciągłego pomiaru czasu.

24 Jednostką czasu w układzie SI jest sekunda [t] = s.
Czas i jego jednostki Fizycy czas oznaczają we wzorach literą t od jego angielskiej nazwy "time". Jednostką czasu w układzie SI jest sekunda [t] = s. Rodowód tej jednostki jest stosunkowo prosty do wymyślenia. Punktem wyjścia jest tu oczywiście naturalna jednostka czasu - doba, mająca 24 godziny, a w każdej godzinie jest 3600 sekund. Początkowo więc sekunda była zdefiniowana jako 1/86400 doby (24 razy 3600 = 86400). Jednak okazało się, że taka jednostka nie jest zbyt precyzyjna. W układzie SI od roku 1967, jako wzorzec obowiązuje tzw. sekunda atomowa. Jest to jednostka czasu równa okresom przejścia pomiędzy podpoziomami f = 3 i f = 4 struktury nadsubtelnej poziomu podstawowego 2s1/2 atomu 133Cs znajdującego się na poziomie morza.

25 gnomon Już w wiekach społeczeństwa pierwotnego korzystano z obiegu Słońca i Księżyca w celu podziału czasu na lata, miesiące i dnie. Przypadkowo wetknięta w ziemię gałąź czy laska pasterska stwarzała już okazję do obserwacji. Grecy nazwali później taki pręt gnomonem. Szybko odkryto, że między długością cienia a porą dnia zachodzi bezpośrednia zależność. Wiek gnomonu ocenia się na około lat.

26 Zegar wodny Kolejnym etapem w rozwoju miernictwa czasu były zegary wodne. Pierwsze zegary tego typu znalazły zastosowanie tam, gdzie woda umożliwiała egzystencję, a więc w Egipcie i Mezopotamii. W pierwszym z tych państw, ok. r p.n.e. znano czasomierze zarówno z dopływem, jak i odpływem. Liczyły one 18 cali głębokości, średnica górna wynosiła 24 cale, dolna zaś - 12 cali. Jeśli przyjąć, że ówczesny cal równał się 18,75 mm, łatwo obliczyć wymiary zegara: 33,8 cm, 45 cm, 22,5 cm . Jeden z najstarszych zachowanych zegarów był sporządzony z alabastru i miał również kształt ściętego stożka.

27 Zegar słoneczny kościoła Mariackiego w Krakowie
Kiedy astronomowie zorientowali się, że obieg gwiazd wykazuje niezwykłą prawidłowość, zabrali się do ścisłego podziału dnia. Zaczęto także posługiwać się podziałem doby na dwanaście części, które dalej były dzielone na dwie kolejne. W ten sposób z gnomonu powstał zegar słoneczny. Nie da się stwierdzić, kiedy i gdzie zaczęto mierzyć długość cienia gnomonu. Można wykazać, że czynili to Chińczycy ok. 300r. p.n.e., używając już wówczas specjalnych podziałek. Zegar słoneczny kościoła Mariackiego w Krakowie

28 Schodkowy zegar słoneczny
Schodkowy zegar słoneczny był ustawiany dłuższym bokiem równolegle do kierunku wschód-zachód, wówczas bowiem cień środkowego klocka padał o wschodzie na przedni brzeg najwyższego ze wznoszących się od wschodu stopni. W miarę podnoszenia się Słońca cień klocka przesuwał się ku dołowi i zajmował najniższe położenie w południe. Egipskie schodkowe zegary słoneczne zdarzały się również w wykonaniu przenośnym.

29 Zegara piaskowy W średniowieczu zaczęto stosować w Europie nową metodę pomiaru czasu za pomocą upływającego piasku. Za wynalazcę zegara piaskowego uważa się Włocha, Sforzianiego. Wiadomo , że od XV w. używano tego typu zegarów w kościołach i katedrach. Wyższość zegara piaskowego nad wszystkimi innymi wcześniej używanymi polegała na prostocie jego konstrukcji, która nie wymagała wiedzy matematycznej, ani astronomicznej. Wystarczyło odpowiednie przezroczyste naczynie i piasek. Co do klepsydr, to bezpośredniego odczytywania czasu w ogóle nie stosowano. Często cztery klepsydry łączono w jeden zegar. Jedna z nich wskazywała pełne godziny, druga - okresy trzykwadransowe, trzecia - półgodziny, czwarta zaś kwadranse. Później zaczęto zaopatrywać klepsydry w podziałki minutowe i sporządzać zegary piaskowe o krótszym okresie wypływu. W roku 1660 wynaleziono tzw. "mechaniczną klepsydrę piaskową", która odwracała się samoczynnie, skoro tylko dolne naczynie wypełniło się całkowicie. Jako mechanizmu wyzwalającego używano sprężyny.

30 Zegar wahadłowy Zegar wahadłowy to zegar mechaniczny wykorzystujący wahadło jako regulator chodu do odmierzania czasu. Pierwszy zegar wahadłowy został zbudowany przez Christiaana Huygensa ,który około roku 1657 zastosował w praktyce prawo ruchu wahadłowego sformułowane przez Galileusza. Ówczesne zegary posiadały jedynie wskazówki godzinowe jednak wraz ze wzrostem dokładności chodu wprowadzono wskazywanie minut wskazówką minutową. Rozwój konstrukcji wychwytów powodował dalsze usprawnienie pracy zegarów wahadłowych do momentu skonstruowania przez George'a Grahama wychwytu spoczynkowego, który pod nazwą wychwytu Grahama jest stosowany do dziś.

31 Współczesny zegarek kwarcowy
Zegar kwarcowy Zegar kwarcowy został wynaleziony w 1927 przez Anglika Warrena Marrisona. Zegar kwarcowy to rodzaj zegara, w którym do odmierzania czasu wykorzystuje się drgający kryształ kwarcu . Drgania kryształu są zliczane przez układy cyfrowe, które pokazują aktualny czas na wyświetlaczu zegarka. Rezonator kwarcowy wytwarza sygnał o precyzyjnie ustalonej częstotliwości, przez co zegary kwarcowe są co najmniej o rząd wielkości dokładniejsze od zegarów mechanicznych. Współczesny zegarek kwarcow Współczesny zegarek kwarcowy

32 Zegar atomowy Zegar atomowy to rodzaj zegara, który używa atomowego wzorca częstotliwości jako licznika. Pierwszy zegar atomowy był maserem amoniaku zbudowany w 1949 roku w amerykańskim National Bureau of Standards w Wielkiej Brytanii. Był on mniej dokładny niż istniejące zegary kwarcowe. Pierwszy dokładny zegar atomowy bazował na podstawie danych przejść między dwoma nadsubtelnymi poziomami stanu podstawowego atomu cezu-133, zbudował go Louis Essen w roku w National Physical Laboratory w Anglii. To doprowadziło do przyjętej na całym świecie definicji sekundy opartej na czasie atomowym.

33 Podstawowe Pojęcia związane z ruchem

34 Ruch Ruch to zmiana położenia jednego ciała względem drugiego. Układem odniesienia nazywamy ciało lub układ ciał, względem którego rozpatrujemy położenie innego ciała.

35 spoczynek Jeśli położenie ciała względem wybranego układu odniesienia nie zmienia się, mówimy, że w tym układzie odniesienia ciało spoczywa.

36 Względność ruchu Względnością ruchu nazywamy taką jego właściwość, że ciało względem jednego układu odniesienia jest w ruchu, ale jednocześnie względem innego może być w spoczynku.

37 Względność ruchu   Ruch jest zjawiskiem względnym. To czy dany obiekt spoczywa czy też znajduje się w ruchu zależy od wyboru układu odniesienia. Jeżeli obserwatorzy danego obiektu będącego w ruchu poruszają się względem siebie to będą oni przypisywać temu obiektowi różne prędkości. Różnica będzie zawsze równa prędkości względnej tych obserwatorów. Natomiast zmiana prędkości obiektu czyli przyspieszenie będzie miało dla obu obserwatorów taką sama wartość. Stąd wniosek, że przyspieszenie obiektu jest takie samo we wszystkich układach odniesienia, które poruszają się względem siebie ze stałymi prędkościami.

38 Tor ruchu Torem ruchu ciała nazywamy linię prostą lub krzywą, po której to ciało porusza się w układzie odniesienia.

39 Droga Drogą nazywamy długość toru zakreślonego w określonym czasie przez poruszające się ciało. Droga nie oznacza odległości pomiędzy dwoma punktami wyznaczającymi początek i koniec ruchu. Liczy się ją po torze ruchu, czyli po krzywej, po której porusza się ciało.

40 Jednostki długości Odległość (długość) mierzymy w metrach i oznaczam literą - m. Metr początkowo został on zdefiniowany jako 1/ część ćwiartki ziemskiego południka (dlatego obwód Ziemi jest dziś równy dość dokładnie km), później zdecydowano się na wzorzec związany z długością platyno – irydowej szyny zamkniętej w Sevres pod Paryżem (iryd – pierwiastek metaliczny – element stopu, z którego wykonano wzorzec), a od lat 80-tych XX wieku metr wynika z odległości jaką przebywa światło w próżni. 1 metr jest równy drodze jaka przebywa w próżni światło w ciągu czasu 1/ sekundy. Wzorzec metra z lat 1889–1960

41 Jednostki Długości Jednostki pochodne metra
1 pm = m 1 nm = 10-9 mm = 10-3 m 1 cm = 0,01 m 1 km = 1000 m Inne jednostki odległości W niektórych krajach świata do pomiaru odległości stosuje się inne niż metr jednostki. 1 mila angielska = 1,609 km 1 mila morska = 1, km 1 yard = 0,9144 m 1 jednostka astronomiczna (AU).   1 AU = 1, ∙ 1011 m

42 Ruch jednostajnie prostoliniowy
Ruch jednostajny prostoliniowy to ruch, w którym ciało pokonuje jednakowe odcinki drogi w takich samych odstępach czasu, a torem jest linia prosta. W ruchu tym wartość przemieszczenia jest równa przebytej w tym samym czasie drodze.

43 Zależność drogi (S) od czasu (t)
Wykresy dla ruchu jednostajnie prostoliniowego Zależność drogi (S) od czasu (t) Zależność prędkości(V) od czasu (t) Zależność przyspieszenia (a) od czasu(t)

44 Prędkość Prędkość jest wielkością wektorową o kierunku i zwrocie zgodnym z kierunkiem i zwrotem przemieszczenia. Wartość prędkości obliczamy, dzieląc wartość wektora przemieszczenia przez czas, w którym to przemieszczenie nastąpiło.

45 Szybkość ruchu Szybkością ruchu nazywamy stosunek drogi przebytej przez ciało w ruchu jednostajnym do czasu trwania ruchu.

46 Jednostki prędkości: - podstawową jednostką układu SI jest 1m/s - pochodne jednostki układu SI to : 1km/s 1 km/h gdzie: m - metr h - godzina km - kilometr s - sekunda

47 Średnia wartość wektora prędkości
Średnia wartość wektora prędkości (szybkości) w ruchu jednostajnym prostoliniowym to suma wszystkich odcinków drogi przebytej w czasie t podzielonej przez czas t, w którym ta droga została przebyta.

48 RUCH JEDNOSTAJNIE PRZYSPIESZONY
Ruch jednostajnie przyspieszony prostoliniowy to ruch, w którym przyspieszenie jest stałe a torem jest linia prosta. Szybkość w ruchu jednostajnie przyspieszonym v=a·t.

49 PRZYSPIESZENIE Przyrost szybkości do czasu, a=
w którym ten przyrost nastąpił, nazywamy wartością przyspieszenia. a=

50 Ruch jednostajnie przyspieszony prostoliniowy
a= /t s=Vot+½a·t² V=Vo+at Wykres drogi od czasu 5)Wykres prędkości od czasu Vx Vo t 6) Wykres przyspieszenia od czasu s a a t t

51 Bibliografia P.Walczak , G.Grzybowski ,Fizyka i astronomia 1 ,Operon
Fizyka. Spojrzenie na czas, przestrzeń i materię. Encyklopedia PWN G.Grzybowski, Fizyka 1. Operon G.Francuz-Ornat, T.Kulawik, M.Nowotny-Różańska, Fizyka i astronomia moduł 1 i 2. Nowa Era. P.G.Hewitt , Fizyka wokół nas. Wydawnictwo Naukowe PWN M.Fijałkowska, K.Fijałkowski, B.Saganowska Fizyka Zamkor

52 98/80_MF_G1 Skład grupy: Sandra Jagielska, Agnieszka Kryś, Aleksandra Golińska, Beata Kostka, Martyna Lewandowicz, Weronika Jankowiak, Martyna Walkowiak, Sebastian Bojski, Patryk Jędrzejczak, Mateusz Kasprzak. Weronika Gauza ( uczestniczka rezerwowa ) Opiekun grupy Barbara Staszak