Φύλλα εργασίας Στη Φυσική της Γ Λυκείου ομάδας θετικού προσανατολισμού Τα φύλλα εργασίας, φιλοδοξούν να βοηθήσουν τους μαθητές/τριες να κατανοήσουν τις έννοιες της φυσικής εφαρμόζοντας όσα μαθαίνουν στη θεωρία, αλλά κυρίως να διαπιστώσουν όσα μαθαίνουν και με τη βοήθεια εξομοιωτή (simulation). 1
Φύλλα εργασίας Κρούσεις Τα φύλλα εργασίας στηρίζονται στις εξομοιώσεις που παρέχεται από τη την γνωστή εφαρμογή της phet, πατήστε στον υπερσύνδεσμο που ακολουθεί: https://phet.colorado.edu/sims/collision-lab/collision-lab_en.html Χρήσιμες Οδηγίες Στο παράθυρο που εμφανίζεται (Introduction), μπορούμε: α. Να μεταβάλλουμε τις μάζες των δύο σφαιρών, γράφοντας απλά την τιμή καθεμιάς (φτάνει μέχρι και 3kg) ή σύροντας τα διπλανά βελάκια. β. Να βλέπουμε περισσότερα δεδομένα, μάζες, θέσεις, ταχύτητες κι ορμές, πατώντας το κουμπί more Data. Εκεί, έχουμε τη δυνατότητα να μεταβάλλουμε επίσης τα δεδομένα, όπως και οι ταχύτητες των δύο σφαιρών. Προσοχή, αν η ταχύτητα υπερβεί κάποιο όριο, θα δείτε το διάνυσμά της να καλύπτει όλο το σχήμα... Show values: Δείχνει κάθε στιγμή στην οθόνη μας, τις τιμές των ταχυτήτων και των ορμών. Momenta Diagram: Δείχνει γραφικά πως μεταβάλλεται η ορμή των δύο σωμάτων 2
γ. Στο πράσινο πλαίσιο, μπορούμε να φαίνονται ή όχι διάφορες μεταβλητές όπως ταχύτητες, κέντρο μάζας του συστήματος, κινητικές ενέργειες... δ. Πατώντας το κόκκινο κουμπί Reset all, επανέρχονται όλα στην αρχική κατάσταση ε. Με το πλήκτρο Sim Speed, μπορούμε να αυξήσουμε ή να μειώσουμε την ταχύτητα της εφαρμογής. στ. Στο πράσινο πλαίσιο, έχουμε τη δυνατότητα να έχουμε ελαστικές ή ανελαστικές κρούσεις. Αν σύρουμε το βελάκι στο άκρον αριστερά Inelastic, θα έχουμε τέλεια ανελαστική κρούση ή πλαστική! Ενώ για τέλεια ελαστική, θα πρέπει να το σύρουμε στο άκρο δεξιά Elastic. στ. Φυσικά, τα κουτάκια και οι σφαίρες (αλλάζουν θέση) μπορούν να μετακινηθούν όπου θέλουμε ζ. Αν οι σφαίρες «φύγουν» από την οθόνη, μπορούμε να τις επαναφέρουμε πατώντας το κουμπί Return Balls.. Ας ξεκινήσουμε λοιπόν 3
Μελέτη κεντρικής ελαστικής κρούσης 1ο Φύλλο εργασίας: Κάνουμε τις παρακάτω ρυθμίσεις: Η πρώτη σφαίρα έχει μάζα m1=1kg και κινείται με (οριζόντια) ταχύτητα μέτρου u1=2m/s () και συγκρούεται με ακίνητη σφαίρα μάζας m2=2kg. Πατάμε το play και αφού συγκρουστούν οι δύο σφαίρες, πατάμε το κουμπί pause, οπότε συμπληρώνουμε να κουτάκια με βάση τα δεδομένα του πίνακα: α. Ταχύτητες ταχύτητα σφαίρα μάζας m1 σφαίρα μάζας m2 Να επαληθεύσετε τις παραπάνω τιμές εφαρμόζοντας τις κατάλληλες αρχές ή τύπους της θεωρίας: 4
β. Κινητική ενέργεια κινητική ενέργεια Κ ολ,πριν = Κ ολ,μετα = γ. Ορμές Ορμή p ολ,πριν = p ολ,μετα = 5
γ. Μεταβολή Ορμής Μεταβολή Ορμής Συμπέρασμα 6
2 ο Φύλλο εργασίας: Κάνουμε τις παρακάτω ρυθμίσεις: Η πρώτη σφαίρα έχει μάζα m 1 =1kg και κινείται με οριζόντια ταχύτητα μέτρου u 1 =1m/s () και συγκρούεται με ακίνητη =1kg. Πατάμε το play και αφού συγκρουστούν οι δύο σφαίρες, πατάμε το κουμπί pause, οπότε συμπληρώνουμε να κουτάκια με βάση τα δεδομένα του πίνακα: α. Ταχύτητες ταχύτητα Να επαληθεύσετε τις παραπάνω τιμές εφαρμόζοντας τις κατάλληλες αρχές ή τύπους της θεωρίας: β. Κινητική ενέργεια κινητική ενέργεια Κ ολ,πριν = Κ ολ,μετα = 7
γ. Ορμές Ορμή p ολ,πριν = p ολ,μετα = γ. Μεταβολή Ορμής Μεταβολή Ορμής Συμπέρασμα 8
3 ο Φύλλο εργασίας: Κάνουμε τις παρακάτω ρυθμίσεις: Η πρώτη σφαίρα έχει μάζα m 1 =1kg και κινείται με (οριζόντια) ταχύτητα μέτρου u 1 =8m/s () και συγκρούεται με =3kg, που κινείται με (οριζόντια) ταχύτητα αντίθετης φοράς u 2 =-2m/s. Πατάμε το play και αφού συγκρουστούν οι δύο σφαίρες, πατάμε το κουμπί pause, οπότε συμπληρώνουμε να κουτάκια με βάση τα δεδομένα του πίνακα: α. Ταχύτητες ταχύτητα Να επαληθεύσετε τις παραπάνω τιμές εφαρμόζοντας τις κατάλληλες αρχές ή τύπους της θεωρίας: β. Κινητική ενέργεια κινητική ενέργεια Κ ολ,πριν = Κ ολ,μετα =
γ. Ορμές Ορμή p ολ,πριν = p ολ,μετα = γ. Μεταβολή Ορμής Μεταβολή Ορμής Συμπέρασμα
Μελέτη μη κεντρικής ελαστικής (έκκεντρης) κρούσης 4ο Φύλλο εργασίας: Κάνουμε τις παρακάτω ρυθμίσεις: Η πρώτη σφαίρα να έχει μάζα m1=1kg να κινείται με ταχύτητα μέτρου u1=4m/s () και να συγκρούεται μη κεντρικά με ακίνητη σφαίρα μάζας m2=1kg. (Στο advanced). Πατάμε το play και αφού συγκρουστούν οι δύο σφαίρες, πατάμε το κουμπί pause, οπότε συμπληρώνουμε να κουτάκια με βάση τα δεδομένα του πίνακα: α. Ταχύτητες ταχύτητα σφαίρα μάζας m1 σφαίρα μάζας m2 Να αποδείξετε θεωρητικά, ότι οι διευθύνσεις των ταχυτήτων των δύο σφαιρών σχηματίζουν ορθή γωνία τους. 11
Να επαληθεύσετε τη θεωρία, με τη βοήθεια των δεδομένων του πίνακα, που θα πάρετε αμέσως. 12
Μελέτη μη κεντρικής πλαστικής κρούσης 4ο Φύλλο εργασίας: Κάνουμε τις παρακάτω ρυθμίσεις: Η πρώτη σφαίρα έχει μάζα m1=0,2kg και κινείται με οριζόντια ταχύτητα μέτρου u1=2m/s () και συγκρούεται κεντρικά πλαστικά με ακίνητη σφαίρα μάζας m2=1,8kg. (Στο Introduction). Πατάμε το play και αφού συγκρουστούν οι δύο σφαίρες, πατάμε το κουμπί pause, οπότε συμπληρώνουμε να κουτάκια με βάση τα δεδομένα του πίνακα: α. Ταχύτητες ταχύτητα σφαίρα μάζας m1 σφαίρα μάζας m2 συσσωμάτωμα Να επαληθεύσετε τις παραπάνω τιμές εφαρμόζοντας τις κατάλληλες αρχές ή τύπους της θεωρίας: β. Κινητική ενέργεια κινητική ενέργεια Κολ,πριν = Κολ,μετα= σφαίρα μάζας m1 σφαίρα μάζας m2 συσσωμάτωμα 13
γ. Ορμές Ορμή συσσωμάτωμα p ολ,πριν = p ολ,μετα = γ. Μεταβολή Ορμής Μεταβολή Ορμής Συμπέρασμα 14
Μελέτη πλάγιας πλαστικής κρούσης 4ο Φύλλο εργασίας: Κάνουμε τις παρακάτω ρυθμίσεις: Η πρώτη σφαίρα έχει μάζα m1=1kg και κινείται με (οριζόντια) ταχύτητα μέτρου u1=4m/s () και συγκρούεται κεντρικά πλαστικά με ακίνητη σφαίρα μάζας m2=1kg. (Στο Introduction). Πατάμε το play και αφού συγκρουστούν οι δύο σφαίρες, πατάμε το κουμπί pause, οπότε συμπληρώνουμε να κουτάκια με βάση τα δεδομένα του πίνακα: α. Ταχύτητες ταχύτητα σφαίρα μάζας m1 σφαίρα μάζας m2 συσσωμάτωμα Να επαληθεύσετε τις παραπάνω τιμές εφαρμόζοντας τις κατάλληλες αρχές ή τύπους της θεωρίας: 15
β. Κινητική ενέργεια κινητική ενέργεια συσσωμάτωμα Κ ολ,πριν = Κ ολ,μετα = γ. Ορμές συσσωμάτωμα Ορμή p ολ,πριν = p ολ,μετα = 16
γ. Μεταβολή Ορμής Μεταβολή Ορμής Συμπέρασμα