Dane INFORMACYJNE

2. Dane INFORMACYJNE • Nazwa szkoły: Gimnazjum nr 1 w Swarzędzu szkoła społeczna Fundacji Społecznej EKOS • ID grupy: 98_65_MF_G1 • Opiekun: Elżbieta Paluczek • Kompetencja: matematyczno - fizyczna • Temat projektowy: Ruch. Różne ciekawe historie związane z ruchem. • Semestr/rok szkolny: V/ 2011/2012

3. Wprowadzenie… Słownik internetowy definiuje ruch jako zmianę położenia ciała odbywającą się w czasie względem określonego układu odniesienia. Już w starożytności filozofowie na podstawie prostych zjawisk przyrody zaczęli zastanawiać się nad sposobami badania ruchu m.in. śledząc ruch gwiazd i ich pozorną wędrówkę na niebie. Z biegiem czasu wielu wybitnych naukowców zaczęło przeprowadzać coraz nowocześniejsze badania. Śledząc zmianę poglądów na temat ruchu na przestrzeni lat, możemy łatwo zaobserwować ogólny rozwój i wzrost poziomu nauki. Dla nikogo ruch nie jest pojęciem obcym. Towarzyszył ludziom praktycznie od zawsze. Natomiast podczas naszego projektu dokonaliśmy szczegółowej klasyfikacji ruchu, wykonaliśmy liczne doświadczenia wyznaczające ruch ciał fizycznych oraz utrwaliliśmy sobie wszystkie wzory związane z ruchem ciał w przyrodzie.

4. Cele projektu • Wzrost kompetencji w zakresie umiejętności współpracy, planowania, tworzenia i realizowania własnych pomysłów badawczych, formułowania hipotez i ich sprawdzania, szukania informacji w Internecie i literaturze oraz ich opracowywania. • Wzrost odpowiedzialności za efekty pracy zespołowej, nabycie doświadczenia w dzieleniu się zadaniami niezbędnymi do realizacji całego projektu. • Wzrost kompetencji przedmiotowych w zakresie kinematyki (ruch jednostajny, jednostajnie przyspieszony, II zasada dynamiki, ruch po okręgu, ruch drgający) • Wzrost kompetencji algebraicznych (przekształcanie wzorów fizycznych) oraz rachunkowych. • Wzrost kompetencji informatycznych w zakresie opracowywania rezultatów (Power Point, Excel, Word, InfranView)

5. Podział zadań • Wprowadzenie do projektu – Patrycja Targosz • Pojęcia wstępne – wszyscy, uporządkowanie i opracowanie – Piotr Kaczmarek • Zarys historyczny – Jędrek Łomżyński • Propozycje doświadczeń – wszyscy • Opis doświadczeń – Zuzia Mielewczyk, Ela Czerniak, Klaudia Derendal, Karolina Chrobot, Madzia Dyjak • Ciekawostki dotyczące ruchu z angielskiej wikipedii – Jasiu Wieczorek • Rozwiązywanie zadań – wszyscy, opracowanie Ania Krokowicz • Symulacje komputerowe: Kamil Mieczyński, Marcin Przybylski i Piotr Kaczmarek

6. Plan prezentacji • Wprowadzenie, cele projektu. Zarys historyczny Pojęcia wstępne i przykłady Nasze badania: --- Ruch jednostajny: - Ruch pęcherzyka powietrza w rurce z płynnym mydłem - Prędkość średnia w czasie marszu - Ruch plastikowego ciężarka w menzurce z płynnym mydłem - Ruch przyspieszony: - Ruch pręcika i magnesu w rurce aluminiowej, miedzianej i plastikowej - Ruch opóźniony - Ruch samochodzika na asfalcie - Ruch strzały z kuszy - Ruch drgający - Wyznaczenie okresu drgań ciężarka zawieszonego na sprężynie • - Ruch po okręgu - Wyznaczenie wielkości charakteryzujących ruch po okręgu Komputerowe symulacje ruchów - „Badanie ruchów- gimnazjum” - „Sprawdzenie II zasady dynamiki Newtona” Zadania: prędkość, droga, czas Różne ciekawostki związane z ruchem: -Rekordy prędkości -Porównanie ilości energii zużywanych do uzyskania prędkości 1m/s - Efekt stroboskopowy i inne imitacje ruchu • Bibliografia Podsumowanie projektu

7. Zarys historyczny Ruch w filozofii Opracował Jędrzej Łomżyński

8. W filozofii antycznej- aktualizacja danej rzeczy, czyli zmiana jakościowa, ilościowa czy zmiana pozycji. Zjawisku temu podlega wszystko co skończone. • Arystoteles - twierdzi, że ruch to urzeczywistnianie się przez formę możliwości zawartych w materii oraz celowe dążenie każdego ciała do przeznaczonego mu miejsca, czyli do Ziemi, która uważana była niegdyś jako środek Wszechświata. Poglądy greckiego filozofa charakteryzują 2 zasady: • Wszystko, co jest w ruchu, poruszane jest przez coś innego • Szereg czynników poruszających się i poruszanych nie może ciągnąć się w nieskończoność. W filozofii nowożytnej-ruch to zmiana miejsca w przestrzeni względem punktu.

9. Galileusz- według niego ruch był tylko jedną z właściwości opisujących ciała, którą najlepiej opisywać przy pomocy matematyki. Newton- uczony sformułował trzy zasady opisujące ruch, które są odzwierciedleniem jego poglądów. • W inercjalnym układzie odniesienia, jeśli na ciało nie działa żadna siła lub siły działające równoważą się, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym • Jeśli siły działające na ciało nie równoważą się (czyli siła wypadkowa jest różna od zera), to ciało porusza się z przyspieszeniem wprost proporcjonalnym do siły wypadkowej, a odwrotnie proporcjonalnym do masy ciała. • Oddziaływania ciał są zawsze wzajemne. Siły wzajemnego oddziaływania dwóch ciał mają takie same wartości, taki sam kierunek, przeciwne zwroty i różne punkty przyłożenia (każda działa na inne ciało)

10. Pojęcia wstępne Zebrał Piotr Kaczmarek

11. Podstawowe pojęcia • Układ odniesienia– punkt lub zbiór punktów, względem których rozpatrywane jest położenie ciała lub jego zmiana (ruch). (Dlatego mówimy, że ruch i spoczynek są względne, ponieważ w jednej chwili ciało może się poruszać lub być w spoczynku względem danego układu odniesienia). • Tor ruchu – widoczna lub niewidoczna linia, którą zakreśla ciało wykonując ruch. • Przemieszczenie – wektor łączący położenie ciała końcowe lub początkowe. • Wektor – obiekt opisujący wielkości fizyczne, mający zwrot, kierunek, punkt przyłożenia i wartość. • Droga – długość toru, które zakreśliło ciało podczas wykonywania ruchu lub zmiany położenia. • Czas – skalarna wielkość fizyczna określająca kolejność zdarzeń oraz odstępy między zdarzeniami zachodzącymi w tym samym czasie. Jednostką czasu w układzie SI jest sekunda. Opracowała Patrycja Targosz

12. Ruch i jego względność • Ruch - w fizyce to zmiana położenia ciała odbywająca się w czasie względem określonego układu odniesienia. • Żeby mówić o ruchu trzeba mieć jakiś układ odniesienia tego ruchu. Np. dwa samochody jadące obok siebie z tą samą prędkością, poruszają się względem drogi, ale stoją gdy odnosimy się do drugiego samochodu. Opracował Kamil Mieczyński

13. Rodzaje ruchu w przyrodzie na wybranych przykładach Opracował Ela Czerniak

14. Rodzaje ruchów Ruch jednostajny prostoliniowy. • Wzór - Torem jest linia prosta. - Prędkość jest stała. - Przyśpieszenie wynosi 0.

15. Wykresy Wykres zależności • Drogi od czasu • Prędkości od czasu • Przyspieszenia od czasu

16. Przykłady Samochód jadący ze stałą prędkością. • Unoszący się balon

17. Pociąg Metro Opracowała Karolina Chrobot

18. Ruch jednostajnie przyśpieszony. • Wzór Cechy: - Tor jest linią prostą. - Prędkość rośnie. - Przyśpieszenie jest dodatnie. s – droga, pokonana przez ciało s0 – droga początkowa ciała v – wartość prędkości ciała v0 – wartość prędkości początkowej ciała t – czas trwania ruchu jednostajnie przyspieszonego a – wartość przyspieszenia.

19. Przyspieszenie • Wartość przyspieszenia a opisujemy wzorem: a = ∆V : ∆t ∆V – przyrost prędkości w danym czasie ∆t – czas przyrostu (zwykle 1 sekunda) a = F : m F – wypadkowa sił działających na dane ciało m – masa ciała na które działa siła F Przyśpieszenie jest wprost proporcjonalne do wypadkowej sił działających na to ciało i odwrotnie proporcjonalne do masy tego ciała. Jednostką przyspieszenia jest 1 m/s2 i posiada je ciało wtedy, gdy podczas jednej sekundy jego prędkość wzrasta o 1 m/s, lub gdy na ciało o masie 1 kg działa siła 1N. Wartość przyspieszenia to iloraz przyrostu prędkości wypadkowej sił, i czasu w którym przyrost miał miejsce masy ciała na które działa siła.

20. Przykłady Startujący samolot • Pocisk po zaraz po wystrzale

21. Ruch jednostajnie opóźniony. • Wzór Cechy: - Tor jest linią prostą. - Prędkość z czasem maleje. - Przyśpieszenie jest ujemne. s – droga, pokonana przez ciało s0 – droga początkowa ciała v – wartość prędkości ciała v0 – wartość prędkości początkowej ciała t – czas trwania ruchu jednostajnie opóźnionego a – wartość przyspieszenia.

22. Hamujący samochód Kopnięta piłka Przykłady

23. Wykresy Wykres zależności • Drogi od czasu • Prędkości od czasu • Przyspieszenia od czasu

24. Ruch jednostajny po okręgu to ruch po torze o kształcie okręgu z prędkością o stałej wartości, tzn.  Ruch jednostajny po okręgu jest ruchem niejednostajnie przyspieszonym, bo kierunek i zwrot wektorów przyspieszenia  i prędkości zmieniają się cały czas w trakcie ruchu, nie zmieniają się natomiast ich wartości.

25. Przykłady Ruch planet po orbitach Ruch krzesełek na karuzeli Ruch bębna w pralce Ruch wskazówek zegara

26. Okres i częstotliwość Okres to czas pokonania całego toru (obwód koła). Okres jest odwrotnością częstotliwości. T – okres ruchuT= t/NN – ilość wykonanych okrążeń t - czas w jakim odbywa się ruch Częstotliwość to ilość okręgów, które ciało przebyło w jednostce czasu. f= N/T f- częstotliwość N- ilość wykonanych okrążeń okręgu T- czas w jakim odbywa się ruch

27. Prędkość liniowa w ruchu po okręgu Prędkość liniowa- stosunek drogi przebytej przez ciało do czasu w jakim przebyło ono daną drogę. V= 2πr/T V- prędkość liniowa 2πr- obwód okręgu T- czas w którym odbywał się ruch Opracowała Zuzanna Mielewczyk

28. Prędkość kątowa w ruchu po okręgu • prędkość kątowa określa jak szybko się zmienia położenie kątowe ciała. Jest to stosunek kąta środkowego φ, (który jest podany w radianach) do czasu t. • W przypadku gdy mamy do czynienia z pełnym kątem φ = 2π, to czas t = T i prędkość kątowa wynosi: ω = 2π/T • Pomiędzy prędkością kątową a liniową istnieje następujący związek: v = ω r

29. Przyspieszenie w ruchu jednostajnym po okręgu • Pomimo faktu, że wartość prędkości liniowej jest stała, to zmienia się jej kierunek, a jeżeli istnieje zmiana prędkości musi istnieć także pewne przyśpieszenie. Przyśpieszenie to określa się mianem przyśpieszenia dośrodkowego, gdyż w czasie ruchu jest ono cały czas skierowane do środka okręgu. Wzór na przyśpieszenie dośrodkowe: a = v2/r

30. Siła w ruchu jednostajnym po okręgu • Jeżeli istnieje przyśpieszenie dośrodkowe, z jakim porusza się ciało, to musi także istnieć pewna siła na nie działająca. Siła ta także jest nazywana siłą dośrodkową, jednak działa w przeciwnym kierunku niż przyśpieszenie dośrodkowe. • Korzystając z II zasady dynamiki Newtona mamy: F = ma F = mv2/r • Siła dośrodkowa, bywa także określana mianem siły odśrodkowej, ponieważ powoduje wypychanie ciała z okręgu. Aby ciało nadal poruszała się po okręgu, niezbędne jest zastosowanie pewnych więzów, jak np. sznurka łączącego ciało ze środkiem okręgu. Dzięki temu siła sprężystości sznurka powoduje przeciwdziałanie sile odśrodkowej i utrzymanie ciała na okręgu. • http://www.bryk.pl/teksty/liceum/fizyka/ruch_i_jego_powszechno%C5%9B%C4%87/10048-ruch_po_okr%C4%99gu.html

31. FOTOGRAFUJEMY ZJAWISKA FIZYCZNE - SIŁa odśrodkowa

32. Nasze badania

33. Ruch jednostajny pęcherzyka powietrza w rurze wypełnionej mydłem • Pęcherzyk powietrza pokonywał równe odcinki w tym samym czasie

34. Wyznaczanie prędkości przemieszczania się w czasie marszu

35. Wyznaczanie prędkości przemieszczania się w czasie marszu • Potrzebne materiały: • -stoper • -taśma miernicza • -znacznik startu i mety • Przebieg doświadczenia: • 1.Zanznacz na podłodze linię startu i mety. • 2. Zmierz za pomocą taśmy mierniczej długość drogi. • 3. Włącz stoper w chwili startu. Staraj się maszerować w równym tempie. • 4. Zatrzymaj stoper w chwili przekroczenia mety. Odczytaj czas marszu. • 5. Powtórz pomiar trzy razy. Staraj się iść w tym samym tempie. • 6. Wyniki pomiaru wpisz do tabeli

36. Przeliczenia 1m/s=3,6 km/h Opracowała Klaudia Derendal

37. WYZNACZANIE PRĘDKOŚCI ŚREDNIEJ W RUCHU JEDNOSTAJNIE PRZYSPIESZONYM Przyrządy i materiały potrzebne do przeprowadzenia doświadczenia - stoper - rurka aluminiowa, miedziana i plastikowa - pręciki, magnesy

38. ZDJĘCIA

39. PRZEBIEG DOŚWIADCZENIA • Zmierz długość rurki • Włącz stoper w chwili startu i mety • Odczytaj czas spadania pręcika i magnesu • Powtórz pomiary trzy razy • Wyniki pomiarów wpisz do tabeli • Wykonaj obliczenia prędkości średnich. • Wpisz do tabeli wyniki obliczeń.

40. WYNIKI POMIARÓW

41. WNIOSKI Największą prędkość miał magnes w rurce plastikowej, a najmniejszą magnes w rurce miedzianej, ponieważ magnes i miedź oddziaływają ze sobą magnetycznie.

42. Badanie ruchu plastikowego prostopadłościanuw probówce wypełnionej płynnym mydłem Opracowali Patrycja Targosz i Klaudia Derendal

45. Potrzebne przedmioty • menzurka • mały plastikowy prostopadłościan zawieszony na sznurku • linijka • mydło w płynie (do wypełnienia menzurki) • marker • stoper z funkcją obciążeń

46. Cel doświadczenia Wyznaczenie ruchu odważnika puszczonego luźno w menzurce wypełnionej płynnym mydłem.

47. Opis doświadczenia • Wyznacz długość menzurki. Nalej mydło do 9/10 wysokości naczynia. • Podziel wysokość menzurki na 5 równych części i zaznacz je markerem. • Przygotuj stoper. • Zmierz czas, w którym plastikowy prostopadłościan pokonuje poszczególne odcinki. Użyj funkcji „lap” stopera. • Powtórz poprzedni punkt 4 razy i wpisz wyniki do tabeli. • Oblicz średni czas pokonania dystansu przez odważnik. Wyniki wpisz do tabeli.

48. Nasze wyniki

49. Wnioski Przyspieszenie jest bliskie zeru, więc możemy uznać, iż rozpatrywany ruch jest ruchem jednostajnym.

50. Ruch samochodzika po asfalcie