Φύλλο Εργασίας 1: Μετρήσεις μήκους Η μέση τιμή Φυσικά μεγέθη: Ονομάζονται τα μετρήσιμα μεγέθη που χρησιμοποιούμε για την περιγραφή ενός φυσικού φαινομένου. Τέτοια μεγέθη είναι το μήκος, το εμβαδόν, ο όγκος, ο χρόνος, η ταχύτητα, η μάζα, η πυκνότητα κ.α. Για να μετρήσουμε ένα φυσικό μέγεθος, το συγκρίνουμε με ένα άλλο ομοειδές, το οποίο ονομάζουμε μονάδα μέτρησης. Η θεμελειώδης μονάδα μέτρησης του μήκους είναι το μέτρο (m). Όργανα μέτρησης του μήκους είναι το υποδεκάμετρο (χάρακας ή βαθμολογημένος κανόνας), το πτυσσόμενο μέτρο, η μετροταινία, το μικρόμετρο, το διαστημόμετρο (ή παχύμετρο) κ.ά. Για να υπολογίσουμε τη μέση τιμή ενός πλήθους τιμών, διαιρούμε το άθροισμά τους με το πλήθος αυτών των τιμών. Η μέση τιμή βοηθά στην επιτυχέστερη εκτίμηση της τιμής ενός μεγέθους. Υποπολλαπλάσια του μέτρου: 1dm = 1/10 m = 0,1 m (δεκατόμετρο) 1cm = 1/100 m = 0,01 m (εκατοστόμετρο) 1mm = 1/1000 m = 0,001 m (χιλιοστόμετρο) 1 μm = 1/1000000 m = 0,000001 m (μικρόμετρο) 1 nm = 1/1000000000 m = 0,000000001 m (νανόμετρο) Πολλαπλάσια του μέτρου: 1 km = 1000 m (χιλιόμετρο) 1 Mm = 1000000 m (μεγάμετρο)
Φύλλο Εργασίας 2: Μετρήσεις χρόνου Η ακρίβεια Για να μετρήσουμε το χρόνο, χρησιμοποιούμε φαινόμενα τα οποία επαναλαμβάνονται με τον ίδιο τρόπο σε ίσα χρονικά διαστήματα, δηλαδή περιοδικά φαινόμενα. Η θεμελιώδης μονάδα μέτρησης του χρόνου είναι το δευτερόλεπτο (s), το οποίο ορίζουμε έτσι ώστε ένα ημερονύκτιο να διαρκεί 86.400 s. Σήμερα μετράμε συνήθως τον χρόνο με αναλογικά ή ψηφιακά ρολόγια (ή χρονόμετρα). Τα ψηφιακά ρολόγια προσφέρουν μετρήσεις με μεγαλύτερη ακρίβεια (σε εκατοστά του δευτερολέπτου). Το όργανο μέτρησης του χρόνου με τη μεγαλύτερη ακρίβεια είναι το ατομικό ρολόι καισίου. Άλλες μονάδες χρόνου: 1 min (λεπτό) 1 h ( ώρα ) 1 h = 60 min 1 min = 60 s 1 h = 3600 s
Φύλλο Εργασίας 3: Μετρήσεις Μάζας Τα Διαγράμματα Η μάζα (m) ενός σώματος εκφράζει την ποσότητα ύλης από την οποία αυτό αποτελείται. Η μάζα είναι χαρακτηριστική ιδιότητα των σωμάτων και δεν μεταβάλλεται από τόπο σε τόπο. Θεμελιώδης μονάδα μέτρησης της μάζας είναι το χιλιόγραμμο ή κιλό (kg). Υποπολλαπλάσιο του χιλιογράμμου είναι το γραμμάριο (g) και πολλαπλάσιο του ο τόνος (t). Για τη μέτρηση της μάζας χρησιμοποιούμε το ζυγό. Το βάρος διαφέρει από τη μάζα. Είναι δύναμη και μεταβάλλεται από τόπο σε τόπο για ένα σώμα (π.χ. άλλο βάρος έχει ένα σώμα στη Γη, άλλο στη Σελήνη). Για να βρούμε το βάρος ενός σώματος στην επιφάνεια της γης, πολλαπλασιάζουμε την τιμή της μάζας του (σε χιλιόγραμμα) με την τιμή της επιτάχυνσης της βαρύτητας στην επιφάνεια της γης: g = 9,8 m/s 2. Τα διαγράμματα μας βοηθούν να κατανοούμε καλύτερα τη σχέση δύο μεγεθών και να την απεικονίζουμε γραφικά. Σχέση μονάδων μάζας: 1 g = 1/1000 kg 1 kg = 1000 g 1 t = 1000 kg
Φύλλο Εργασίας 4: Μετρήσεις θερμοκρασίας Η βαθμονόμηση Η θερμοκρασία είναι το φυσικό μέγεθος που εκφράζει πόσο θερμό (ζεστό) ή ψυχρό (κρύο) είναι ένα σώμα. Για να μετρήσουμε τη θερμοκρασία με αντικειμενικό και επιστημονικό τρόπο, χρησιμοποιούμε ειδικά όργανα, τα θερμόμετρα. Οι αισθήσεις μας συχνά μας παραπλανούν στην εκτίμηση της θερμοκρασίας. Στην Ευρώπη έχει καθιερωθεί η κλίμακα Κελσίου για τη μέτρηση της θερμοκρασίας. Η κλίμακα Κελσίου προσδιορίζεται από δύο σταθερές θερμοκρασίες: Τους 0 ο C, που είναι η θερμοκρασία στην οποία λιώνει ο πάγος. Τους 100 ο C, που είναι η θερμοκρασία στην οποία βράζει το καθαρό νερό. Υπάρχουν διάφορα είδη θερμομέτρων που διαφέρουν ως προς τον τρόπο λειτουργίας τους αλλά και ως προς τους σκοπούς για τους οποίους τα χρησιμοποιούμε.
Φύλλο Εργασίας 5: Από τη θερμότητα στη θερμοκρασία Η θερμική ισορροπία. Θερμότητα ονομάζεται η ενέργεια που μεταφέρεται από ένα σώμα σε ένα άλλο λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ δύο σωμάτων. Η θερμότητα μεταφέρεται από το σώμα με την υψηλότερη θερμοκρασία προς το σώμα με τη χαμηλότερη θερμοκρασία. Το 1 Joule είναι η βασική μονάδα μέτρησης της θερμότητας (θερμικής ενέργειας). Όσο περισσότερη θερμική ενέργεια έχει ένα σώμα, τόσο μεγαλύτερη είναι και η θερμοκρασία του. Σε θερμική επαφή βρίσκονται δύο σώματα, όταν είναι δυνατόν να μεταφερθεί θερμότητα από το ένα σώμα στο άλλο. Θερμική ισορροπία είναι η κατάσταση στην οποία βρίσκονται δύο σώματα που βρίσκονται σε θερμική επαφή και δεν μεταφέρεται πλέον θερμότητα από το ένα στο άλλο, έχουν δηλ. την ίδια θερμοκρασία. Όταν αυξάνεται η θερμοκρασία ενός σώματος, αυξάνεται και η κινητική ενέργεια των μορίων του (αυξάνεται η ταχύτητά τους). Όταν μειώνεται η θερμοκρασία ενός σώματος, μειώνεται και η κινητική ενέργεια των μορίων του (μειώνεται η ταχύτητά τους).
Φύλλο Εργασίας 6: Οι αλλαγές κατάστασης του νερού «κύκλος» του νερού. Ο Το νερό είναι το μόνο υλικό που συναντάμε στη φύση και στις τρεις φυσικές καταστάσεις: στερεή (πάγος), υγρή (υγρό νερό), αέρια (υδρατμοί). Η μετατροπή του νερού από τη μία φυσική κατάσταση στην άλλη γίνεται με τη μεταφορά θερμότητας, δηλ. με τη μεταβολή της θερμοκρασίας. Στους 0 ο C ο πάγος λιώνει. Στους 100 ο C το καθαρό νερό βράζει και εξατμίζεται. Κατά το βρασμό η θερμοκρασία παραμένει σταθερή, μέχρι όλη η ποσότητα του υγρού να μετατραπεί σε αέριο. Όταν θερμαίνουμε τον πάγο, τα μόριά του κινούνται πιο γρήγορα και αυξάνονται οι αποστάσεις των μορίων από τις μόνιμες θέσεις τους. Στους 0 ο C τα μόρια δεν έχουν πλέον μόνιμες θέσεις, και ο πάγος μετατρέπεται σε υγρό νερό. Όταν θερμαίνουμε υγρό νερό, αυξάνεται ακόμη περισσότερο η ταχύτητα των μορίων του. Στους 100 ο C τα μόρια πλέον κινούνται ελεύθερα, διαχέονται στον χώρο, και το υγρό νερό μετατρέπεται σε υδρατμούς. Ο «κύκλος του νερού»: Το νερό των λιμνών και της θάλασσας εξατμίζεται και ανεβαίνει σε μορφή υδρατμών στα υψηλότερα στρώματα της ατμόσφαιρας. Κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες πέφτει στο έδαφος ως βροχή ή ως χιόνι και καταλήγει και πάλι στα ποτάμια, τις λίμνες και τη θάλασσα. Με άλλα λόγια, η πορεία που ακολουθεί το νερό στη φύση είναι κυκλική, γι αυτό και ονομάζεται «κύκλος του νερού».
Φύλλο Εργασίας 7: Η διαστολή και συστολή του νερού Μια φυσική «ανωμαλία». Σχεδόν όλα τα υλικά σώματα διαστέλλονται, δηλ. αυξάνεται ο όγκος τους, όταν αυξάνεται η θερμοκρασία τους. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται θερμική διαστολή. Σχεδόν όλα τα υλικά σώματα συστέλλονται, δηλ. μειώνεται ο όγκος τους, όταν μειώνεται η θερμοκρασία τους. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται θερμική συστολή. Ανώμαλη συστολή του νερού: Όταν θερμαίνεται το νερό από τους 0 ο C έως τους 4 ο C, ο όγκος του ελαττώνεται. Ανώμαλη διαστολή του νερού: Όταν ψύχεται το νερό από τους 4 ο C έως τους 0 ο C, ο όγκος του αυξάνεται. Όταν ελαττώνεται ο όγκος ενός σώματος με σταθερή μάζα, αυξάνεται η πυκνότητά του. Όταν αυξάνεται ο όγκος ενός σώματος με σταθερή μάζα, ελαττώνεται η πυκνότητά του. Μια ορισμένη μάζα (m) νερού στους 4 ο C έχει τον μικρότερο δυνατό όγκο (V) και, επομένως, τη μεγαλύτερη δυνατή πυκνότητα (ρ). Εξαιτίας της ανώμαλης συστολής και διαστολής, το νερό των θαλασσών και των λιμνών τον χειμώνα δεν παγώνει μέχρι τον βυθό, και έτσι οι οργανισμοί που ζουν σε αυτό επιβιώνουν.
Φύλλο Εργασίας 8: Το φως θερμαίνει «Ψυχρά» και «θερμά» χρώματα. Το φως είναι μια μορφή ενέργειας την οποία ονομάζουμε φωτεινή ενέργεια. Η φωτεινή ενέργεια μπορεί να μετατραπεί σε άλλες μορφές, όπως σε θερμική ενέργεια. Το φως, όταν περνά από ένα σώμα, προκαλεί αύξηση της θερμικής ενέργειας του σώματος, και η θερμοκρασία του σώματος αυξάνεται. Το φως, όταν συναντά ένα σώμα ανακλάται, διαχέεται ή απορροφάται. Στις ανοιχτόχρωμες επιφάνειες το φως κυρίως ανακλάται ή διαχέεται, ενώ στις σκουρόχρωμες κυρίως απορροφάται. Το λευκό χρώμα ανακλά όλες τις ακτίνες του φωτός και δεν απορροφά καμία. Το μαύρο χρώμα απορροφά σχεδόν όλες τις ακτίνες του φωτός και δεν ανακλά παρά ελάχιστες. Ο άνθρωπος μπορεί να βλέπει τα αντικείμενα χάρη στο φως που φτάνει στα μάτια του μετά τη διάχυση. Το ιώδες, το μπλε και το πράσινο είναι τα «ψυχρά» χρώματα, ενώ το κόκκινο, το πορτοκαλί και το κίτρινο είναι τα «θερμά» χρώματα.
Φύλλο Εργασίας 9: Το φαινόμενο του θερμοκηπίου υπέρ θερμαίνει. Φαινόμενο του θερμοκηπίου: Ένα μέρος της ακτινοβολίας που εκπέμπει ξανά η γη προς το διάστημα παγιδεύεται στην ατμόσφαιρα από αέρια που ονομάζονται αέρια του θερμοκηπίου, με κυριότερο το διοξείδιο του άνθρακα. Η υπέρυθρη ακτινοβολία που δεν διαφεύγει στο διάστημα και παγιδεύεται στην ατμόσφαιρα θερμαίνει τη γη και διατηρεί τη ζωή στον πλανήτη. Η υπερβολική αύξηση των αερίων του θερμοκηπίου (κυρίως του διοξειδίου του άνθρακα) έχει ως συνέπεια την αύξηση της μέσης θερμοκρασίας της γης. Το φαινόμενο του θερμοκηπίου και η αύξηση της μέσης θερμοκρασίας της γης έχουν ως αποτέλεσμα: κλιματικές αλλαγές, ακραία καιρικά φαινόμενα (καύσωνες, πλημμύρες), τήξη των πάγων στους πόλους, άνοδο της στάθμης της θάλασσας, εξαφανίσεις ειδών αλλά και μείωση του πόσιμου νερού και εμφάνιση νέων ασθενειών. Για να αποφύγουμε τις αρνητικές συνέπειες από το φαινόμενο του θερμοκηπίου, μπορούμε να καταναλώνουμε ενέργεια με οικονομία, να αξιοποιούμε τις ανανεώσιμες μορφές ενέργειας, να κάνουμε δενδροφυτεύσεις, αναδασώσεις και ανακύκλωση. Το «φαινόμενο του θερμοκηπίου» στον πλανήτη μας ονομάστηκε έτσι, γιατί έχει αντιστοιχίες με τον τρόπο με τον οποίο χρησιμοποιείται η ηλιακή ακτινοβολία σε ένα θερμοκήπιο για φυτά.