Dane INFORMACYJNE (do uzupełnienia)

2. Dane INFORMACYJNE (do uzupełnienia) • Nazwa szkoły: • Miejskie Gimnazjum im. Stanisława Dulewicza w Darłowie • Gimnazjum im. Ireny Sendler w Lamkach • ID grupy: 98/57, 98/45 • Opiekun: Mirosława Prus, Beata Ławrynowicz • Kompetencja: matematyczno - fizyczna • Temat projektowy: Siłą fizyki jest siła. • Semestr/rok szkolny: II/rok szkolny 2010/11

3. ŚRODEK CIEŻKOŚCI A CIĘŻAR CIAŁA • Środek ciężkości (barycentrum) ciała lub układu ciał jest punktem, w którym przyłożona jest wypadkowa siła ciężkości danego ciała. • Środek masyciała lub układu ciał jest punktem, w którym skupiona jest cała masa w opisie układu jako masy punktowej.

4. Wyznaczanie środka ciężkości: Uczestnicy mieli za zadanie wstać z pozycji siedzącej nie przechylając się i nie pomagając sobie ręką - nikomu to się nie udało.

5. Szukaliśmy również środka masy pudełka z płytami i kija od szczotki oraz kartonu zawieszonego w różnych miejscach do tablicy (poprzez rysowanie prostych pionowych).

6. WNIOSKI : 1.Aby ciało pozostało w równowadze, środek ciężkości musi leżeć na prostej przechodzącej przez płaszczyznę podparcia. 2.Środek masy leży w tym samym punkcie co środek ciężkości. 3.W stanie nieważkości nie ma środka ciężkości, środek masy istnieje – gdyż każde ciało ma masę.

7. MASA A CIĘŻAR CIAŁA Masa ciała jest wielkością skalarną. Ciężar ciała to natomiast wielkość wektorowa równa sile, z jaką nasza planeta przyciąga to ciało. Kierunek ciężaru jest zgodny z kierunkiem siły grawitacyjnej, czyli do wnętrza Ziemi. Zależność między masą a ciężarem można zapisać na podstawie drugiej zasady dynamiki Newtona. Wygląda ona następująco: F= m x g gdzie: F to ciężar, m - masa ciała, a g - przyspieszenie ziemskie. Ponieważ wartość przyspieszenia ziemskiego jest różna w różnych miejscach na Ziemi. Przyspieszenie ziemskie osiąga największą wartość na biegunie, a najmniejszą na równiku. Można z tego wnioskować, że będzie się także zmieniał ciężar ciała.

8. Rozważaliśmy, jak można zmienić ciężar ciała: podnosząc ciężar bardzo wysoko nad Ziemię – jego ciężar będzie się zmniejszał (przyciąganie ziemskie maleje), zagłębiając ciało w Ziemi – zmniejszamy ciężar (przyciąganie od góry i od dołu), umieszczając ciało w środku Ziemi – ciężar równy zero (przyciąganie ze wszystkich stron równomiernie ), - umieszczając ciało w wodzie, aby spełniony był warunek Fw > Fc, (gdzie Fw – siła wyporu i Fc – siła ciężkości) – ciało ma mniejszy ciężar,

9. - umieszczając ciało na równiku – ciężar się zmniejsza, - umieszczając ciało na biegunie - ciężar się zwiększa, podnosząc gwałtownie ciało do góry i obserwując wskazania siłomierza stwierdzamy, że ciężar się zwiększa (pozornie), Opuszczając gwałtownie ciało w dół – ciężar się zmniejsza (pozornie).

10. Bezwładność Wykonaliśmy proste doświadczenie : Na szklance położyliśmy kartkę, a na jej brzegu spinacz biurowy i ciągnęliśmy kartkę powoli a następnie szybko. Za pierwszym razem spinacz pozostał na kartce a za drugim spadł. Drugi przypadek to doskonały przykład działania siły bezwładności. Z podobną sytuacją mamy do czynienia, gdy samochód gwałtownie rusza z miejsca lub hamuje nagle.

11. Pęd Pęd obliczamy ze wzoru : p = m ·v Wykonaliśmy doświadczenie : Bierzemy 2 takie same monety leżące w odległości kilku cm od siebie i uderzaliśmy w drugą z nich coraz mocniej ( przesuwając pierwszą ). Zauważyliśmy że pierwsza z nich zatrzymuje się, a druga wprawiana jest w ruch. Monety przekazują sobie pęd.

12. Podobnie, na pręcie zawiesiliśmy 6 korali na nitkach i odchylaliśmy kolejno 1, 2 korale. Wówczas środkowe były nieruchome (początkowo przylegały do siebie) A korale po przeciwnej stronie (zewnętrzne) odchylały się- najpierw 1 później 2. Kule przekazywały sobie pęd. Na tej zasadzie działa zabawka riki – tiki. Początkowo spoczywające ciała na skutek oddziaływania wzajemnego uzyskują takie same pędy, ale przeciwnie zwrócone. Pęd izolowanego układu nie zmienia się , tylko podlega wymianie lub podziałowi między inne ciała w tym układzie.

13. STATYCZNE SKUTKI DZIAŁANIA SIŁY. BADANIE ODKSZTAŁCEŃ SPRĘŻYNY. SIŁA SPRĘŻYSTOŚCI Sprężystość gwarantuje, że przy zderzeniach ciało nie jest niszczone, zniekształcane, może pozostać w spoczynku. Przykłady statycznych skutków działania siły-podarcie, zgniecenie, rozciągnięcie.

14. ĆWICZENIE 1.BADAMY ZALEŻNOŚĆ WYDŁUŻENIA SPRĘŻYNY OD PRZYŁOŻONEJ MASY 1. Odmierzamy długość sprężyny bez obciążenia. 2. Na siłomierzu zawieszamy ciężarek – odnotowujemy jego masę oraz długość sprężyny. 3. Dodajemy kolejne ciężarki i odnotowujemy wynik. 4. Zamieniamy jednostki – masę wyrażamy w kg, a długość w metrach – powyższe wykorzystamy w następnym ćwiczeniu. 5. Sporządzamy wykres zależności wydłużenia sprężyny od masy.

16. WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA SPRĘŻYSTOŚCI SPRĘŻYNY Należy wykonać następujące czynności : Zmierzyć długość nieobciążonej sprężyny – l1 Zmierzyć długość sprężyny po każdym dodatkowym obciążeniu – l2 Wyznaczyć przyrost długości sprężyny po każdym obciążeniu - l Wyznaczyć siłę (ciężar) -c (ze wzoru F= mx g) Ze wzoru F = k x l, gzie k - współczynnik sprężystości, l-przyrost długości sprężyny – obliczamy każdorazowo współczynnik sprężystości k = F / l

17. Otrzymaliśmy następujące wyniki pomiarów :

18. Obliczamy średnią otrzymanych dla współczynnika sprężystości wyników : Kś – średnia wyników Kś = ( k1 + k2 + k3 + k4 + k5 + k6 + k7 )/ 7 Otrzymujemy wynik : Kś = 4,731500809 Wobec tego, współczynnik sprężystości naszej sprężyny wynosi 4,731501 [N / m]

19. TARCIE Tarcie jest zjawiskiem, które występuje na powierzchniach styku ciał materialnych. Jeśli ciało jest w ruchu, to działa na nie siła tarcia dynamicznego, która jest skierowana przeciwnie do wektora prędkości i wywołuje efekt hamujący. Jeśli natomiast próbujemy wprawić ciało w ruch, to znaczy, to zapobiega temu siła tarcia statycznego. Siła ta nie zależy od pola powierzchni zetknięcia się ciał; zależy jednak od materiału, z jakiego są one wykonane i od stanu ich powierzchni.

20. TARCIE Siła tarcia równoważy siłę działającą na ciało. Maksymalna siła tarcia jest proporcjonalna do siły, z jaką ciało naciska na podłoże: gdzie T - maksymalna siła tarcia, N - nacisk, µ - współczynnik tarcia statycznego zależny od materiałów, z jakich są wykonane ciała.

21. Wartość siły tarcia dynamicznego zależy od wartości siły nacisku i prędkości względnej trących ciał. Wartość siły tarciastatycznego zależy od kąta nachylenia powierzchni, rodzaju materiałów, z jakich zrobione są ciało i powierzchnia oraz od stanu ich powierzchni. Ćwiczenie : WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA TARCIA 1. Zważenie klocka za pomocą siłomierza. 2. Wprawianie klocka (wykonanego z różnych materiałów) w ruch. 3. Obliczenie współczynnika tarcia za pomocą formuły.

22. Siły działające na klocek Q- siła przyciągania R- siła reakcji podłoża T- tarcie F- siła siłomierza

23. Wyznaczanie współczynnika tarcia

24. SKUTKI TARCIA : Pozytywne : Tarcie jest zjawiskiem które panuje powszechnie w przyrodzie i technice . Jest ono niezbędne do poruszania się istot żywych. Siły tarcia działające w trakcie poruszania powstrzymują nas przed upadkiem i pozwalają poruszać się do przodu . Między innymi : - jest ważnym materiałem wykorzystywanym w podeszwach obuwia - budowa hamulców poprzez pokrywanie klocków hamulcowych

25. jest niezbędne w prawidłowym funkcjonowaniu sprzęgła w samochodzie, - tarcie pozytywne możemy również zaobserwować przy lądowaniu odrzutowca na małym lotnisku - za odrzutowcem otwiera się spadochron zwiększając w ten sposób opór ruchu, - gdyby nie tarcie nie moglibyśmy nic utrzymać w ręce, - tarcie jest również wykorzystywane do obróbek rożnych materiałów np.: do szlifowania kamieni szlachetnych, - zapalniczka działa również przy wykorzystaniu tarcia, - jest również wykorzystane w budowie instrumentów smyczkowych w takim instrumencie pocieramy smyczkiem o struny i wydany zostaje dźwięk, - dzięki niemu możemy pisać.

26. Negatywne skutki tarcia : - jest w stanie uszkodzić współpracujące ze sobą fragmenty, np. oponę samochodu, - może powodować zniszczenia elementów urządzeń mechanicznych poprzez opory ruchu. Aby zmniejszyć tarcie możemy zastosować na daną powierzchnie smar. Kolejną metodą na zmniejszanie oporów ruchu jest konstrukcja aerodynamiczna, czyli opływowa. Kształt aerodynamiczny możemy zaobserwować w sporcie: u kolarzy (kaski mają kształt głowy ptaka), u skoczków narciarskich (ich kostiumy uszyte są ze specjalnego sylikonu), w motoryzacji np. w autach wykorzystuje się konstrukcję aerodynamiczną by mogło osiągać większe prędkości, - przedwczesne niszczenie materiałów.

27. Tam, gdzie jest ono zjawiskiem szkodliwym, minimalizuje się je, np. - wprowadzając między trące mechanizmy ciecze (np. w przekładniach zębatych i łożyskach - idealnym wzorcem do naśladowania jest tu rozwiązanie problemu tarcia w stawach, które łączą nasze kości), - zastępując tarcie w układzie dwóch ciał stałych na tarcie w cieczy (lepkość).

28. Gazetka dotycząca tarcia

29. Siła odśrodkowa Siła odśrodkowa jest siłą bezwładności.. Wartość siły odśrodkowej jest taka sama jak wartość siły odśrodkowej (choć zwrot jest przeciwny) i wynosi :  Fodśr = m ∙ω 2 ∙ R v -  prędkość w ruchu po okręgu (w układzie SI w m/s)R  - promień okręgu (w układzie SI w m)ω - prędkość kątowa (w układzie SI w 1/s)m - masa ciała (w układzie SI w kg) Siła odśrodkowa działa zawsze prostopadle do prędkości i jest skierowana wzdłuż promienia, na zewnątrz okręgu.

30. Przykłady siły odśrodkowej Karuzela Dobrym przykładem na działanie siły odśrodkowej jest sytuacja człowieka znajdującego się w krzesełku kręcącej się karuzeli. Obserwuje on, że przedmioty trzymane w ręce mają skłonność do „uciekania” od środka obrotu karuzeli. Obserwujemy działanie siły odśrodkowej. Wirówka Innym przykładem jest wirowanie bielizny w bębnie pralki automatycznej, czy suszarki. Tutaj siła odśrodkowa wyciąga wodę spomiędzy porów tkanin.

31. Siła dośrodkowa Siła dośrodkowa jest siłą wypadkową działającą na ciało poruszające się ruchem jednostajnym po okręgu.  Obliczamy ją zgodnie ze wzorem : Fdośr= m ∙adośr

32. DOŚWIADCZENIE  Sprawdzanie czy czas spadania ciała zależy od jego masy. PRZYGOTOWANE PRZEDMIOTY : • Dwie jednakowe kulki z plasteliny, • Dwie różne kulki plasteliny. WYKONANE CZYNNOŚCI: Uformowaliśmy dwie jednakowe kulki. Podnieśliśmy je na pewną wysokość i spuściliśmy na ziemię, a one spadły równocześnie. Następnie spuściliśmy na ziemię kulki o różnych wielkościach i one też spadły na ziemię równocześnie.

33. WNIOSEK : W tym doświadczeniu udowodniliśmy, że czas swobodnego spadania ciała nie zależy od jego masy.

34. DOŚWIADCZENIE  Sprawdzanie masy odważnika na wielokrążku. POTRZEBNE PRZEDMIOTY: • Podstawa statywu • 3 bloczki ruchome • siłomierz • ciężarek 200 g • sznurek

35. KOLEJNE CZYNNŚCI: • zbudowaliśmy maszynę • podczepiliśmy sznurek do statywu • umieściliśmy bloczki ruchome na pręcie statywu • zawiesiliśmy ciężarek i siłomierz WNIOSEK: Po zawieszeniu ciężarka sprawdziliśmy odczyt na siłomierzu , wyniósł on 1N. Stało się tak , ponieważ masa ciężarka (200g) została rozdzielona na dwa sznurki. Doświadczenie wyszło pomyślnie 

36. RYSUNEK Z DOŚWIADCZENIA 

37. DOŚWIADCZENIE  Badanie siły nośnej. POTRZEBE PRZEDMIOTY: • dwie kartki papieru • suszarka • piłeczka pingpongowa • świeczka

38. WYKONANE CZYNNOŚCI: Przygotowaliśmy wszystkie przyrządy oraz suszarkę • zbliżyliśmy kartki papieru i dmuchaliśmy pomiędzy nie chcąc je rozdzielić równocześnie obserwowaliśmy zbliżanie się kartek . • dmuchaliśmy silnie obok zapalonej świeczki .Płomień pochylał się ku strumieniowi powietrza, ale nie zgasł. • suszarkę ustawiliśmy pionowo, w strumieniu powietrza umieściliśmy piłeczkę pingpongową . Piłeczka unosiła się swobodnie w powietrzu .

39. WNIOSEK: • Gdy kartki zbliżały się ku sobie strumień powietrza zwężał się i niosła jego prędkość, natomiast ciśnienie statyczne między kartkami malało, poza kartkami były one zmienione, więc przeważało normalne i zbliżało kartki. • Ciśnienie powietrza zewnątrz strumienia świecy było większe niż wewnątrz strumienia. Płomień świecy przechylał się w kierunku do strumienia. • Piłeczka pinpongowa uniosła się swobodnie w powietrzu, ciężar piłeczki był zrównoważony przez siłę od ciśnienia dynamicznego.

40. DOŚWIADCZENIE  Badanie ruchu jednostajnie przyspieszonego. POTRZEBNE PRZEDMIOTY: • linka o długości 3 m • 6 drewnianych kulek WYKONANE CZYNNOŚCI: • Nawlekliśmy na linkę kulki w różnej odległości od siebie ( co 10cm, 30 cm, 50 cm, 70 cm, 90 cm). • Trzymaliśmy sznurek tak, aby ostatnia kulka dotykała podłogi. • Wypuszczaliśmy z ręki koniec linki i obserwowaliśmy co się działo.

41. WYNIK OBSERWACJI: Można zauważyć, że odstępy czasu między kolejnymi stuknięciami piłeczek są w przybliżeniu równe.

42. WNIOSEK: Kulki spadając poruszają się ruchem jednostajnym przyspieszonym. Każda następna kulka dociera do podłogi w tym samym czasie, a ma do pokonania większą trasę.

43. PODSUMOWANIE • Kończąc pierwszą część tego projektu jesteśmy mądrzejsi o nowe pojęcia. Potrafimy wykonać doświadczenia bez pomocy nauczyciela. Umiemy oszacować wiarygodność badanych doświadczeń. Znamy metody weryfikacji praw i zjawisk  Przez te trzy miesiące realizowania tego projektu nasza praca była bardzo intensywna i przyniosła wiele efektów, które przedstawiliśmy w tej prezentacji.

44. GRUPA Z DARŁOWA

45. GRUPA Z LAMEK To my uczestnicy projektu z Gimnazjum w Lamkach. W skład naszej grupy wchodzą: Katarzyna Pawlicka Małgorzata Hęćka Wioleta Jakubczak Kinga Rosiak Magdalena Janas Patrycja Kukfisz Aneta Krawiec Karol Tyc Daniel Kończal Łukasz Hałas