Φυσική Α Τάξης Φ.Ε. 1: Μετρήσεις χρόνου - Η ακρίβεια

Transcript

1 Φυσική Α Τάξης Φ.Ε. 1: Μετρήσεις χρόνου - Η ακρίβεια Α. Ερωτήσεις θεωρίας με απαντήσεις 1. Με ποιο τρόπο μετρούσαν οι άνθρωποι τον χρόνο στην αρχαιότητα; Για τη μέτρηση του χρόνου τα αρχαία χρόνια, οι άνθρωποι χρησιμοποιούσαν τα ηλιακά ρολόγια και τις κλεψύδρες νερού ή άμμου. Τα ηλιακά ρολόγια βοηθούσαν στον προσδιορισμό της ώρας μέσω της σκιάς μιας στήλης. Οι κλεψύδρες χρησιμοποιούνταν κυρίως στα δικαστήρια για να προσδιορίζουν τον χρόνο αγόρευσης των ρητόρων. Νερό ή άμμος περνούσε σταγόνα, σταγόνα ή κόκκος - κόκκος από ένα στενό στόμιο και έτσι μεταφέρονταν από ένα αγγείο σε ένα άλλο. Μια αγόρευση π.χ. μπορούσε να κρατάει όσο χρόνο χρειάζονταν για να αδειάσει η κλεψύδρα. 2. Με τι όργανα μετράμε σήμερα τον χρόνο; Σήμερα τον χρόνο τον μετράμε με: i. Μηχανικά ρολόγια ii. Ηλεκτρικά ή ηλεκτρονικά, αναλογικά ή ψηφιακά ρολόγια iii. Ρολόγια που περιέχουν κρύσταλλο χαλαζία (ο οποίος ταλαντώνεται) iv. Ατομικά ρολόγια καισίου 3. Ποια είναι η θεμελιώδης μονάδα μέτρησης χρόνου; Το δευτερόλεπτο (1s). 4. Ποιες άλλες μονάδες χρησιμοποιούμε; α) Πολλαπλάσια του δευτερολέπτου Το λεπτό (1min). 1min = 60s. Την ώρα (1h). 1h = 60 min = 3600s. β) Υποπολλαπλάσια του δευτερολέπτου Το μιλισεκόντ (1 ms). 1ms = 1/1000s. Το μικροσεκόντ (1μs). 1μs = 1/ s. Β. Ενδεικτικές απαντήσεις στις ερωτήσεις του βιβλίου 1. Παρατηρώ Α) i. Αν μετρήσουμε το χρόνο που μεσολαβεί μεταξύ δύο διαδοχικών ανατολών του Ηλίου, θα βρούμε ότι είναι 24 ώρες. Στην περίπτωση αυτή μετρώντας χρόνο μετράμε το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί μεταξύ δύο γεγονότων. ii. Αν μετρήσουμε το χρόνο που μεσολαβεί από τη στιγμή που χτυπάει το κουδούνι για να μπούμε στην τάξη μέχρι τη στιγμή που ξαναχτυπάει για να βγούμε από την τάξη, θα βρούμε ότι είναι 45 λεπτά. Στην περίπτωση αυτή μετρώντας χρόνο μετράμε το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί μεταξύ της αρχής και του τέλους ενός γεγονότος (της αρχής και του τέλους μιας διδακτικής ώρας). Β) Για να μετρήσουμε το χρόνο, στηριζόμαστε σε φαινόμενα που επαναλαμβάνονται με τον ίδιο τρόπο σε ίσα χρονικά διαστήματα, δηλαδή στηριζόμαστε σε περιοδικά φαινόμενα. Τέτοια μπορεί να είναι: 1

2 Η περιστροφή της Γης γύρω από τον άξονά της ( ως γνωστό αυτό το φαινόμενο διαρκεί 24 ώρες ) Η περιφορά της Γης γύρω από τον Ήλιο ( Το φαινόμενο αυτό όπως γνωρίζετε διαρκεί 1 έτος ή 365 ημέρες) Η ταλάντωση ενός εκκρεμούς ( Ο χρόνος μιας πλήρους ταλάντωσης εξαρτάται από το γεωγραφικό πλάτος και το μήκος του νήματος ) Το αναβόσβημα ενός φάρου. Οι χτύποι της καρδιάς μας Στην αριστερή εικόνα φαίνεται ένα ψηφιακό ρολόι. Έχει τη μεγαλύτερη ακρίβεια από τα άλλα δύο και μας δείχνει με αριθμούς κάθε στιγμή του 24ώρου τις ώρες, τα λεπτά, τα δευτερόλεπτα και τα εκατοστά του δευτερολέπτου. Στην μεσαία εικόνα φαίνεται ένα ηλιακό ρολόι το οποίο βέβαια δεν μας δείχνει την ώρα με ακρίβεια. Υπάρχει σε αυτό μια οριζόντια επιφάνεια με υποδιαιρέσεις στις οποίες αντιστοιχούν οι ώρες της ημέρας. Η ώρα κάθε στιγμή προσδιορίζεται από τη θέση της σκιάς ενός μικρού στύλου. Στη δεξιά εικόνα φαίνεται ένα αναλογικό ρολόι. Το αναλογικό ρολόι μπορεί να είναι γενικά Μηχανικό (παίρνει ενέργεια από ένα ελατήριο) Ηλεκτρικό ( διαθέτει μπαταρία) Ηλεκτρονικό Με ένα τέτοιο ρολόι μετράμε με ακρίβεια την ώρα, τα λεπτά, τα δευτερόλεπτα. Δεν διακρίνει την ημέρα από την νύχτα. 2. Υποθέτω - Δεν απαιτείται μεγάλη ακρίβεια για την επόμενη επίσκεψή μας σε ένα οφθαλμίατρο. Μπορεί να είναι π.χ. μετά από 3 εβδομάδες, 6 μήνες, 2 χρόνια κ.τ.λ. - Στο αγώνισμα των 100 μέτρων απαιτείται ακρίβεια της τάξεως των εκατοστών του δευτερολέπτου για να προσδιορίσουμε την σειρά τερματισμού των αθλητών όπως φαίνεται και στην παρακάτω εικόνα. Άρα εδώ απαιτείται πολύ μεγάλη ακρίβεια. - Στον προσδιορισμό της διδακτικής ώρας απαιτείται ακρίβεια λεπτών και όχι δευτερολέπτων. 2

3 - Στην περίπτωση αυτή δεν απαιτείται καθόλου ακρίβεια αφού μιλάμε για εκατομμύρια χρόνια. Π.χ. ένα πέτρωμα που σχηματίσθηκε στον παλαιοζωικό αιώνα μπορεί να έχει ηλικία 500 εκατομμυρίων χρόνων. Πρέπει να χρησιμοποιούμε ψηφιακά ρολόγια που έχουν ακρίβεια εκατοστών του δευτερολέπτου. Πρέπει να είμαστε προσεκτικοί στις μετρήσεις μας (π.χ. να ελαχιστοποιούμε το χρόνο αντίδρασης). 3. Πειραματίζομαι 3

4 4

5 Υπάρχουν κάποιες διαφορές που οφείλονται σε σφάλματα που έχουν γίνει κατά τη μέτρηση. Όλες οι τιμές είναι σχεδόν διαφορετικές αλλά με πολύ μικρές διαφορές μεταξύ τους. Αυτό οφείλεται και στους χρήστες αλλά και στο είδος των ρολογιών. Τα ψηφιακά έχουν μεγαλύτερη ακρίβεια. 4. Συμπεραίνω 5

6 i. Η ακρίβεια στη μέτρηση του χρόνου εξαρτάται από το είδος των ρολογιών που χρησιμοποιούμε. Τα ψηφιακά είναι πολύ πιο ακριβή από τα αναλογικά. ii. Επίσης καθοριστικό ρόλο παίζει το άτομο που κάνει τη μέτρηση. Χρειάζεται προσοχή, υπευθυνότητα, δεξιότητα ( έγκαιρη αντίδραση, μικρός χρόνος αντίδρασης). 5. Εφαρμόζω Η ακρίβεια στη μέτρηση του χρόνου με ατομικό ρολόι καισίου είναι 0, δευτερόλεπτα. 6