Muszę zrobić parę doświadczeń jutro w szkole (6 na 5). Chodzi o oddziaływania fizyczne (np. elektryczne, magnetyczne, grawitacyjne). Proszę o 4 doświadczenia (oprócz naelektryzowania linijką karteczek). Zależy mi na napisaniu przebiegu, pomocach naukowych i wnioskach.
Przebieg doświadczenia: Do rowerowej obręczy przywiązujemy wstążkę i wprawiamy ją w ruch. Punkt do którego przywiązana jest wstążka porusza się po krzywej zwanej cykloidą.
Bierzemy tablice do których przyklejone są dwie listwy: jedna prosta, a druga w kształcie odwróconej cykloidy, które stanowią tory po których będą poruszać się piłeczki pingpongowe. Długości podstawy i wysokości tych torów są takie same. Jednocześnie puszczamy dwie piłeczki. Szybciej stacza się piłeczka poruszająca się po cykloidzie.
Wyjaśnienie: Ruch toczącej się obręczy jest ruchem złożonym. Każdy punkt na obwodzie jednocześnie przesuwa się do przodu i obraca się względem osi przechodzącej przez środek obręczy. Torem ruchu tego punktu jest krzywa zwana cykloidą.
Cykloida ma szereg ciekawych własności. Można udowodnić, że czas zsuwania się po odwróconej cykloidzie jest najkrótszym spośród czasów ruchów po różnych krzywych o tej samej długości podstawy i tej samej wysokości. Taki tor spotykamy na rozbiegu skoczndoswiadczenie 1
Solo i duet na szklanym instrumencie (szklana harfa)
Materiały: kieliszki o różnych rozmiarach (najlepiej wykonane z cienkiego szkła), strzykawka, woda, tuner (przyrząd do strojenia) lub komórka z odpowiednim programem do mierzenia częstotliwości dźwięku, szklanki z wodą do zmaczania palców, taśma klejąca.
Przebieg doświadczenia: Nalewamy do kieliszków około jednej trzeciej wody i po kolei wprawiamy w drgania pocierając wilgotnym palcem i mierzymy częstotliwość wydawanego dźwięku za pomocą tunera lub odpowiedniego programu w komórce. Segregujemy kieliszki według częstotliwości wydawanego dźwięku. Dolewając lub ujmując wodę za pomocą strzykawki dostrajamy kieliszki aby uzyskać wszystkie dźwięki oktawy (w kieliszkach nie powinno być więcej niż dwie trzecie wody, gdyż wtedy źle brzmią co niestety nastąpiło u nas przy wysokich dźwiękach). W naszym doświadczeniu ułożyliśmy prawie półtorej oktawy. Strojenie zajęło nam ponad cztery godziny. Brakowało nam kieliszków, które wydawałyby wyższe tony. W jednym przypadku użyliśmy wysokiej, wąskiej szklanki. Aby kieliszki były stabilne przyklejamy je do stołu za pomocą taśmy klejącej. Następnie kieliszki należy rozegrać, czyli wykonywać próby ponieważ nie od razu tak łatwo kieliszki wydają dźwięki.
Obok przedstawiamy fragmenty czterech utworów zagranych przez autorów.
Wyjaśnienie: Na obwodzie kieliszków powstaje poprzeczna fala stojąca. Wnętrze kieliszka jest rezonatorem tak jak pudło rezonansowe w gitarze. Im więcej nalejemy wody tym dźwięk jest niższy. Dokładniej omówione jest to w dziale "Drgania i fale" w eksperymencie Dźwięki wydawane przez pocierane kieliszki.
Instrument muzyczny zbudowany z kieliszków, w którym dźwięk powstaje poprzez pocieranie zwilżonym opuszkiem palca brzegu kieliszka nazywamy harfą szklaną lub anielskimi organami (po angielsku glass harp). Pierwszy taki instrument zbudował w XVIII wieku Richard Pockridge. Od niego pochodzi nazwa szklana harfa. Obecnie na świecie jest mało wykonawców używających anielskie organy. W Polsce szklaną harfę używa duet Glass Duo.
doswiadczenie 2
Materiały: obręcz od roweru, wstążka, tablica do której przyklejone są dwie listwy: jedna prosta, a druga w kształcie odwróconej cykloidy
Przebieg doświadczenia: Do rowerowej obręczy przywiązujemy wstążkę i wprawiamy ją w ruch. Punkt do którego przywiązana jest wstążka porusza się po krzywej zwanej cykloidą.
Bierzemy tablice do których przyklejone są dwie listwy: jedna prosta, a druga w kształcie odwróconej cykloidy, które stanowią tory po których będą poruszać się piłeczki pingpongowe. Długości podstawy i wysokości tych torów są takie same. Jednocześnie puszczamy dwie piłeczki. Szybciej stacza się piłeczka poruszająca się po cykloidzie.
Wyjaśnienie: Ruch toczącej się obręczy jest ruchem złożonym. Każdy punkt na obwodzie jednocześnie przesuwa się do przodu i obraca się względem osi przechodzącej przez środek obręczy. Torem ruchu tego punktu jest krzywa zwana cykloidą.
Cykloida ma szereg ciekawych własności. Można udowodnić, że czas zsuwania się po odwróconej cykloidzie jest najkrótszym spośród czasów ruchów po różnych krzywych o tej samej długości podstawy i tej samej wysokości. Taki tor spotykamy na rozbiegu skoczni narciarskiej.
doswiadczenie 3
Materiały: dwie identyczne monety, linijka
Przebieg doświadczenia: Jedną monetę kładziemy na wystającej za stół linijce a drugą na brzegu stołu obok niej. Po uderzeniu linijki ręką, pierwsza z nich spada swobodnie, a druga uzyskuje prędkość zwróconą poziomo. Obie monety jednocześnie osiągają podłogę i w tym samym momencie słychać brzęk uderzających monet.
Wyjaśnienie: Ruch, w którym nie uwzględniamy oporów ruchu i ciału nadajemy prędkość skierowaną poziomo nazywamy rzutem poziomym. Rzut poziomy traktujemy jako złożenie dwóch ruchów: swobodnego spadku w kierunku pionowym i ruchu jednostajnego w kierunku poziomym (w tym kierunku nie działają żadne siły). Wynika to z zasady niezależności ruchów w dwóch kierunkach wzajemnie prostopadłych. Torem takiego ruchu jest parabola.
Obie monety spadają z tej samej wysokości, stąd w kierunku pionowym poruszają się tym samym ruchem. Co wydaje się dziwne czas ruchu nie zależy więc od drogi i obie monety spadają jednocześnie.
doswiadczenie4
Materiały: plastikowa butelka, gwóźdź, kombinerki, kuchnia gazowa, woda (można ją zabarwić), taśma malarska, ewentualnie druga butelka i plastikowy wężyk
Przebieg doświadczenia: Za pomocą rozgrzanego gwoździa wykonujemy kilka otworów w plastikowej butelce. Zaklejamy dziurki taśmą malarską i nalewamy do butelki zabarwionej wody. Powyżej butelki ustawiamy dużą butlę z zabarwioną wodą i łączymy oba naczynia wężykiem, aby podczas wypływu wody poziom w dolnej butelce się nie zmieniał. Odrywamy taśmę malarską odsłaniając otwory i woda wypływa. Gdy ustanie dopływ wody z górnej butli zasięg wypływających strumieni znacznie maleje.
Wyjaśnienie: Ruch porcji wody jest ruchem złożonym. W kierunku poziomym jest to ruch jednostajny, natomiast w kierunku pionowym jednostajnie przyspieszony. Torem ruchu jest parabola. Taki ruch nazywamy rzutem poziomym. Zasięg czyli odległość jaką ciało osiągnie w kierunku poziomym w tym ruchu zależy od prędkości początkowej i wysokości na której nadano poziomo prędkość.
Z otworów położonych niżej woda wypływa z większą prędkością, ponieważ panuje tam większe ciśnienie hydrostatyczne, ale czas ruchu jest wtedy krótszy. Największy zasięg osiąga więc strumień wody wypływający z otworu położonego na połowie wysokości słupa wody. Gdy ustanie dopływ wody z górnej butli zasięg wypływających strumieni maleje, ponieważ zmniejsza się prędkość wypływu.
W niektórych momentach obserwujemy łączenie się strumieni co jest związane z siłami spójności, czyli przyciągania się cząsteczek wody.