DANE INFORMACYJNE

2. Jak zapamiętać kolory tęczy? DANE INFORMACYJNE Gimnazjum im. gen. Dezyderego Chłapowskiego w Lipnie Grupa: 98/43_MF_G1 Kompetencja matematyczno-fizyczna Opiekun: Barbara Dopiera Temat projektowy: „Barwy światła i barwy ciał. ” • Semestr IV rok szkolny: 2011/2012

3. Dlaczego trawa jest zielona? czyli… „Barwy światła i barwy ciał”

4. Cel projektu Celem naszego projektu jest przybliżenie wiedzy na temat światła min. Czym jest światło? Jakie są źródła światła, dlaczego widzimy barwy?

5. Spis treści: I Ruch drgający II Fale mechaniczne III Fale elektromagnetyczne IV Światło i jego właściwości

6. I. RUCH DRGAJĄCY

7. Ciało porusza się ruchem drgającym ,jeżeli przemieszcza się tam i z powrotem po tym samym torze i ruch powtarza się w równych odstępach czasu np.: ciało zawieszone na sprężynie wahadło

8. Wahadło matematyczne Wahadło matematyczne - skupiona w jednym punkcie masa zawieszona na nierozciągliwej i nieważkiej nici. Położenie równowagi - to położenie początkowe ciała.

9. Wahadło matematyczne

10. Amplituda, okres drgań Amplituda [ A ] - czyli największe wychylenie względem położenia równowagi. Okres drgań[ T ] - jest to czas potrzebny na wykonanie jednego pełnego drgania (wahnięcia) .

11. Częstotliwość Częstotliwość( f ) - liczba drgań wykonanych w jednostce czasu. f - częstotliwość. n - liczba cykli drgań t - czas trwania „n” cykli drgań

12. Jednostka częstotliwości Jednostką częstotliwości drgań jest herc (1Hz)

13. Heinrich Rudolf Hertz Heinrich Rudolf Hertz(1857-1894)- niemiecki fizyk, odkrywca fal elektromagnetycznych. Hertz po raz pierwszy wytworzył fale elektromagnetyczne posługując się skonstruowanym przez siebie oscylatorem elektrycznym. Stwierdził tożsamość fizyczną fal elektromagnetycznych i fal świetlnych oraz ich jednakową prędkość rozchodzenia się. Stworzył podstawy rozwoju radiokomunikacji. Dla uczczenia tych osiągnięć jednostkę częstotliwości nazwano od jego nazwiska hercem (Hz).

14. Doświadczenie 1. • Wyznaczanie okresu drgań wahadła i sprawdzanie, że nie zależy on od amplitudy drgań. • Konieczne przedmioty: • -ciężarek 50g, • -nierozciągliwa nić o długości 1m, • -stoper, • - linijka.

15. Kolejne czynności: • - przywiązujemy nitkę do ciężarka i zawieszamy wahadło w dogodnym miejscu, by mogło swobodnie się wahać, • - wychylamy wahadło o 5cm z położenia równowagi i puszczamy, • - trzykrotnie mierzymy stoperem czas trwania 10 pełnych drgań (t1, t2, t3),, obliczamy średni czas tśr.5, i wynik zapisujemy w tabeli. Następnie obliczamy okres drgań , • - powtarzamy doświadczenie, odchylając wahadło o 10cm i 15cm; zapisujemy w tabeli wyniki kolejnych pomiarów czasu oraz średnie wartości tśr.10 oraz tśr.15, • - obliczamy okresy T10 i T15.

16. Przeprowadźcie pomiary dla różnych amplitud. Otrzymane wyniki zapiszcie do tabeli. • Obliczcie okres drgań wahadła na podstawie pomiarów i wpiszcie wyniki do tabeli. Jakie są wasze wnioski?

17. Doświadczenie 2. Sprawdzanie, czy masa wahadła ma wpływ na częstotliwość drgań. Konieczne przedmioty: -ciężarek 50g, 100g, 150g, -nierozciągliwa nić o długości 1m, -stoper, - linijka.

18. Kolejne czynności: • - przywiązujemy nitkę do ciężarka i zawieszamy wahadło w dogodnym miejscu, by mogło swobodnie się wahać, • - wychylamy wahadło o 5cm z położenia równowagi i puszczamy, • - trzykrotnie mierzymy stoperem czas trwania 10 pełnych drgań (t1, t2, t3),, obliczamy średni czas tśr., i wynik zapisujemy w tabeli. Następnie obliczamy okres drgań , • - powtarzamy doświadczenie, zwiększając masę ciężarka; zapisujemy w tabeli wyniki kolejnych pomiarów czasu oraz średnie wartości tśr. • - obliczamy okres i częstotliwość drgań.

19. Przeprowadźcie pomiary dla różnych mas wahadła. Otrzymane wyniki zapiszcie do tabeli. • Obliczcie okres drgań wahadła na podstawie pomiarów i wpiszcie wyniki do tabeli. Jakie są wasze wnioski?

20. Doświadczenie 3. • Sprawdzanie, czy długość wahadła ma wpływ na częstotliwość drgań. • Konieczne przedmioty: • -ciężarek 50g, • -nierozciągliwa nić o długości 0,5m, 1m, 1,5m, • -stoper, • - linijka.

21. Kolejne czynności: • - przywiązujemy nitkę do ciężarka i zawieszamy wahadło w dogodnym miejscu, by mogło swobodnie się wahać, • - wychylamy wahadło o 5cm z położenia równowagi i puszczamy, • - trzykrotnie mierzymy stoperem czas trwania 10 pełnych drgań (t1, t2, t3),, obliczamy średni czas tśr., i wynik zapisujemy w tabeli. Następnie obliczamy okres drgań , • - powtarzamy doświadczenie, zwiększając długość wahadła; zapisujemy w tabeli wyniki kolejnych pomiarów czasu oraz średnie wartości tśr. • - obliczamy okres i częstotliwość drgań.

22. Przeprowadźcie pomiary dla różnych długości wahadła. Otrzymane wyniki zapiszcie do tabeli. • Obliczcie okres drgań wahadła na podstawie pomiarów i wpiszcie wyniki do tabeli. Jakie są wasze wnioski?

23. WYNIKI: Od czego zależy częstotliwość i okres drgań Okres drgań, a tym samym częstotliwość drgań wahadła nie zależy od masy i od początkowego wychylenia czyli amplitudy. Okres drgań zależy od długości wahadła. Im większa długość wahadła, tym większy okres drgań, czyli mniejsza częstotliwość.

24. Zastosowanie Przykładem zastosowania wahadła matematycznego jest zegar wahadłowy.

25. Zastosowanie wahadła Zegar mechaniczny wykorzystujący wahadło jako regulator chodu do odmierzania czasu. Do wskazywania czasu w zegarach wahadłowych wykorzystuje się wskaźnik analogowy w postaci tarczy i wskazówek. Zegar wahadłowy napędzany jest zazwyczaj siłą grawitacji (obciążnik na lince), sprężyną lub elektromagnesem. Zegar wahadłowy jest bardzo wrażliwy na zakłócenia pracy wynikające ze zmian temperatury, ciśnienia, niewłaściwe ustawienie oraz drgania pochodzące z otoczenia. Dlatego zegary te budowane są wyłączne jako stacjonarne.

26. Częstotliwość drgań własnych Częstotliwość drgań własnych – to częstotliwość z jaką ciało wytrącone z położenia równowagi wykonuje drgania swobodne.

27. Okresowa przemiana energii W ruchu drgającym następuje okresowa przemiana energii potencjalnej w kinetyczną i odwrotnie.

28. Przemiany energii w ruchu drgającym

29. Energia kinetyczna i potencjalna W położeniu równowagi energia potencjalna sprężystości ciała zawieszonego na sprężynie jest równa zeru, a przy maksymalnym wychyleniem osiąga największą wartość. Energia kinetyczna ma największą wartość w położeniu równowagi, a w położeniu maksymalnym wychylenia jest równa zeru.

30. W procesie drgań ciała zawieszonego na sprężynie występują cykliczne przemiany energii potencjalnej sprężystości w energie kinetyczną i energii kinetycznej w energie potencjalną.

31. Przemiany energii w ruchu drgającym

32. Energia kinetyczna i potencjalna W położeniu równowagi energia potencjalna ciężkości wahadła jest równa zeru, a przy maksymalnym wychyleniem osiąga największą wartość. Energia kinetyczna ma największą wartość w położeniu równowagi, a w położeniu maksymalnym wychylenia jest równa zeru.

33. W procesie drgań wahadła matematycznego występują cykliczne przemiany energii potencjalnej ciężkości w energie kinetyczną i energii kinetycznej w energie potencjalną.

34. II. FALE MECHANICZNE

35. Fale mechaniczne Fala mechaniczna to rozchodzące się zaburzenie ośrodka. Fala może się rozchodzić na duże odległości, a cząsteczki ośrodka nie przemieszczają się wraz z nią lecz wykonują drgania.

36. Długość fali Długość fali λ (lambda)- odległość, którą fala przebywa w czasie, gdy dana cząsteczka ośrodka wykonuje jedno pełne drganie.

37. Fale, a ruch drgający Źródłem fali są drgania, a fale i ruch drgający są opisywane przez te same wielkości fizyczne: - amplitudę - okres - częstotliwość

38. Jak opisać falę Do opisu fali używamy pojęć: długość fali i prędkość rozchodzenia się fali. Okres fali „T”- czas potrzebny do wykonania przez cząsteczkę ośrodka pobudzoną do drgań jednego pełnego drgania.

39. Częstotliwość fali

40. Prędkość fali Fala rozchodzi się w określonym ośrodku ze stała prędkością „v”. v – prędkość s – droga t – czas T – okres - długość

41. Przekształcając powyższe wzory otrzymujemy wzór na prędkość fali

42. Fale mechaniczne nie rozchodzą się w próżni. Ośrodek w którym rozchodzi się fala musi być sprężysty. Im większa gęstość ośrodka tym większa prędkość fali.

43. Na przykład fala dźwiękowa szybciej rozchodzi się w powietrzu gorącym niż w zimnym. W szynach kolejowych dźwięk rozchodzi się 17 razy szybciej niż w powietrzu. Dlatego jeśli ktoś uderzy młotkiem w szynę, to uderzenie słychać podwójnie: najpierw dotrze do ucha dźwięk rozchodzący się w szynie, potem w powietrzu.

44. III. FALE ELEKTROMAGNETYCZNE.

45. Fala elektromagnetyczna Falami elektromagnetycznymi są min. - fale radiowe, - mikrofalowe, - światło widzialne, - promieniowanie rentgenowskie.

46. Fala elektromagnetyczna to fala, której źródłem mogą być ładunki elektryczne. • Fale elektromagnetyczne- to rozchodzące się w przestrzeni zmiany pola elektromagnetycznego.

47. Co wiemy o falach Fale elektromagnetyczne mogą rozchodzić się w każdym ośrodku także w próżni. Fale mechaniczne i elektromagnetyczne wywoływane są przez drganie i przenoszą energię!!! Prędkość fali elektromagnetycznej w próżni wynosi około 300 000

48. Długość fali - (lambda) długość fali f- częstotliwość v- prędkość T- okres fali

49. Widmo fal elektromagnetycznych