Pokusi na radionicama Prirodopolis

Brzi skok:
[    MEHANIKA   |    TOPLINA   |    ELEKTROMAGNETIZAM   |    OPTIKA   ]

 

M1.  CENTRIPETALNA SILA 
Čelična kuglica gurnuta uz rub kružne ograde kotrlja se po kružnoj putanji uslijed djelovanja centripetalne sile. Promatramo kakvo će biti gibanje nakon prestanka djelovanja centripetalne sile. Rub tanjura "prisiljava" kuglicu na kružnu putanju, kad pritisak stjenke tanjura prestane djelovati na kuglicu ona se nastavlja gibati jednoliko po pravcu koji je tangenta kružne putanje.
M2.  MOMENT TROMOSTI
O čemu ovisi brzina kotrljanja? Dva tijela, kotači spojeni s četiri metalna vijka, jednakog su promjera, a budući da su sastavljeni od istih dijelova imaju jednaku masu. Odnosno jednaku težinu. Ipak se razlikuju po rasporedu mase u odnosu na središte. Iako krenu istodobno niz kosinu ipak se neće kotrljati jednako brzo. Uočavamo da se brže kotrlja tijelo koje ima masu bliže središtu.
M3.  TROMOST TIJELA
Na grlo boce postavi se plastični prsten i pažljivo na njega metalno (masivno) tijelo. Izmaknemo li naglim potezom prsten, tijelo će pasti kroz usko grlo u bocu. Ovim pokusom ilustriramo kako kratkotrajni impuls sile teško mijenja količinu gibanja tijela. Ako bismo prsten povlačili sporo povukli bismo i tilelo na njemu. .

M4.  PODMORNICA
U plastičnoj, dobro zatvorenoj boci, s vodom nalazi se poseban plovak, takozvani "Kartezijusov ronilac". Stisnemo li bocu plovak će početi tonuti na dno, a kad pritisak popusti opet će izroniti na površinu. Važno je uočiti da je u plovku "zarobljen" zrak, a na dnu plovka je otvor kroz koji u njega može ulaziti voda. Pritiskom na bocu voda kroz rupicu ulazi u plovak i zrak u njemu se sabije pa ukupna težina plovka postane veća i on tone. Kada pritisak popusti zrak u plovku se ponovo raširi i on postaje lakši.
M5.  SUDARI KUGLICA 
U žlijebu je 7 kuglica koje se međusobno dodiruju. Odmaknemo li jednu kuglicu i gurnemo prema preostalih 6 kuglica doći će do sudara. Na na drugoj strani niza odvoji se jedna kuglica a ostale ostanu mirovati. Ponovimo pokus odvajanjem dvije, tri i četiri kuglice koje gurnemo prema ostalima. Uvijek će se na drugoj strani odvojiti upravo onoliko kuglica koliko ih je gurnuto. Ako su prije sudara npr. tri kuglice mirovale, a četiri se gibale, moraju se i nakon sudara četiri kuglice gibati, a tri ostati mirovati.
M6.  ODREĐIVANJE TEŽIŠTA 
Na tijelu jednake debljine, kao sto je daska, ali inače nepravilnog oblika. Težište se može naći vješanjem, prvo u jednoj, a zatim u drugoj točki objesišta, i označavanjem, pomoću viska. Težište se uvijek nalazi na okomici koja ide od točke vješanja okomito prema tlu. Taj pravac zauzima i nit viska. Zato će težište biti točka gdje se te dvije linije međusobno križaju.
M7.  KOSI TORANJ 
Tijelo je relativno stabilno i neće se prevrnuti sve dok mu se težište nalazi iznad osnovice tj. iznad oslonca. Čim pravac koji ide okomito od težišta prema tlu prolazi izvan površine oslonca, tijelo se prevrće. Ako se učenik ljulja na stolici i težište njegovog tijela prijeđe preko ruba oslonca neće se više moći vratiti u ravnotežni položaj nego će pasti na pod.
M8.  PERO I KAMEN 
Pusti istodobno iz ruke kamen i pero. Očekivano, znamo unaprijed koji će od tih predmeta prije pasti s visine od približno 1 metar. Pero pada izrazito sporije. Ako svaki od predmeta stavimo i zatvorimo u jednake kutije te ponovimo istodobno puštanje oba predmeta u zatvorenim kutijama, neočeivano obje će kutije pasti istodobno. Sada je vrijeme padanja jednako. Što su kutije promijenile u odnosu na padanje bez njih? Kakav bi bio ishod pokusa kada bismo kutije s različito teškim predmetima pustili padati s puno veće visine?
M9.  GAŠENJE SVIJEĆE 
Upaljenu svjećicu i postavimo na drvenu kocku. Limeni bubanj stavimo oko 10 cm od svjećice i gumenim batom odmjerenim kratkim udarcem udarimo po bubnju. Zrak koji puhne iz bubnja ugasit će plamen. Ponovimo pokus udaljavajući bubanj sve više od plamena svjećice. Zrak istisnut udarcem iz bubnja putuje kao lokalno zgušnjenje, a od takvih zgušnjenja i razrjeđenja sastojie se valovi zvuka. .
M10.  PNEUMATSKI TIJESAK 
Kratkom polugom možemo saviti podmetnuti željezni čavao. Podizanje jednog kraka poluge ostvaruje se malim zračnim jastukom od gumiranog platna. Napuhavanjem jastuka pumpicom kakvom se inače služimo kod medicinskog tlakomjera jednostavno ostvarujemo silu koja može podići i do 130 kg. Ovdje se na zanimljiv način ilustriraju pojmovi tlaka i pritiska ovisno o površini.
M11.  ŽIROSKOP 
Začuđujuća tehnologija: Model će ostati stajati uspravno, nakon što se sprijeda postavljeni drveni disk (zamašnjak) počne brzo okretati. Zašto je to tako? Žiroskopsko djelovanje rotirajućeg zamašnjaka djeluje protiv gravitacije i sprječava da model padne. U mirovanju bi se uređaj prevrnuo zbog labilne ravnoteže, međutim ako se brzo vrti neće pasti. Ali tu stabilnost mora nadoknaditi okretanjem oko uspravne osi. To zovemo precesijom.
T1.  BIMETAL 
Bimetal je traka sastavljena od dva materijala (metala) koji imaju različiti koeficijent toplinskog širenja. Ako takvu traku grijemo ona će se početi savijati u stranu metala koji se slabije širi. To svojstvo iskoristili smo kao toplinsku sklopka koja pri povišenoj temperaturi zatvara strujni krug sa svjetlosnim i zvučnim alarmom. Plamen svjećice podmetnut ispod bimetala uzrokuje uključivanje alarma. Time se zorno prikazuje djelovanje protupožarne zaštite.
T2.  TOPLA I HLADNA VODA = STRUJA 
Poznato je da su metali dobri vodiči topline. Stavimo li u jednu posudu vruću vodu a u drugu hladnu i uronimo savijeni metal u obje, toplina će iz tople vode prelaziti u hladnu. Hladna voda će postajati toplija, a topla će se hladiti sve dok se temperature u obje posude ne izjednače. Taj spontani tok topline s toplijeg spremnika u hladniji iskoristili smo za dobivanje električne energije. Kao pretvarač toplinske u električnu energiju služi termoelektrični generator.
T3.  MOLEKULE NA POVRŠINI 
Poznato je da zbog površinske napetosti možemo na vodu staviti manji metalni predmet, a da on pri tome ne potone. No površina može jednako tako spriječiti neko tijelo da izroni. Posebno oblikovan prsten od žice može plivati podržavan komadom pluta. Ako ga potisnemo ispod površine u vodu, prsten ne izranja. Površinska napetost poput neke opne jača je od sile uzgona koja tijelo drži na površini.
T4.  VODENI TORNADO 
Brzo okrenute spojene boce postavimo da stoje okomito. Nekoliko kapi vode moglo bi pasti u donju bocu, ali ne puno. Počnemo li pomicati gornju bocu kružnim pokretima, kao da nešto miješamo na štednjaku u jednom će trenutku nastati vrtlog (zvat ćemo ga „tornado“) i voda će početi istjecati u donju bocu. Izgleda baš kao tornado!
E1.  RAZDVAJANJE NABOJA 
Istrljamo vunom plastični štap i približimo tako naelektrizirani štap limenci na udaljenost oko 1 cm. Kada limenka krene prema štapu odmičemo ga i pustimo je da se kotrlja. Negativni naboji na štapu uzrokuju polariziranje naboja limenke i pozitivni naboji počnu se privlačiti s negativnima. To djelovanje na daljinu bez kontakta omogućava električno polje. .
E2.  GALVANSKI ČLANAK 
Elektrokemijski ili galvanski članak sačinjen je od dvije elektrode koje su u kontaktu preko elektrolita (ionskog vodiča). U ovom pokusu elektrolit je naše tijelo. Galvanski članak je neobnovljivi izvor električne struje u kojem se kemijska energija nepovratno pretvara u električnu, a sastoji se od tri komponente: a) Anoda (negativna elektroda koja otpušta elektrone) - cink; b) Katoda (pozitivna elektroda koja prihvaća elektrone) - bakar; c) Elektrolit (medija koji omogućuje prijenos iona) – naše tijelo.
E3.  VODIČI I IZOLATORI 
U paru s još nekim uhvati se jednom rukom prsten na kraju uređaja a prstom druge ruke dodiruju redom trake različitih materijala, svaki sa svoje strane. Kada se dotakne vodič uređaj daje svjetlosni i zvučni signal. Vodiči su: aluminij, mjed, grafit, a izolatori su: staklo, drvo i plastika.
E4.  KONDENZATOR 
Kondenzator je spremnik naboja, kada se napuni postaje izvor koji se brzo prazni. Priključen na izvor napona nakon desetak sekunda kondenzator se napuni. Napunjeni kondenzator spojen na elektromotor služi kao izvor napajanja. Elektromotor će se okretati dok se kondenzator ne isprazni.
E5.  SOLARNI VENTILATOR 
Solarne ćelije se sastoje od poluvodičkog materijala silicija. Pri upadu svjetla u dva posebna silicijska sloja (N, P) elektroni se počinju gibati. Posljedica je istosmjerna struja koja se može odvesti preko dva kontakta (+/-). Fotonaponski (solarni) panel izložen dovoljno jakom svjetlu baterijske svjetiljke stvara dovolan napon za okretanje elektromotora malog ventilatora. Odmaknemo li izvor svjetla – ventilator se prestaje okretati.
E6.  GIBANJE MAGNETA DAJE STRUJU 
Izvodi zavojnice spojeni s galvanometrom čine zatvoreni strujni krug. Kada se magnet unosi u zavojnicu kazaljka galvanometra se otklanja dok magnet ulazi i izlazi iz zavojnice. Uvlačimo li i izvlačimo magnet brzo a zatim sasvim polako uočava se različit otklon galvanometra. Držimo li magnet nepomično unutar zavojnice kazaljka galvanometra se ne pomiče. Inducirani napon razmjeran je brzini promjene magnetskog toka.
E7.  GIBANJE MAGNETA I PRSTEN 
Kada magnet provlačimo kroz prsten od aluminija koji inače nije magnetičan, on uzmiče. Otklon prstena ovisi o brzini kretanja magneta. Kada magnet odmičemo (izvlačimo) od prstena, prsten nastoji slijediti magnet. Međudjelovanje prstena i magneta pokazuje da se prsten na neki način magnetizirao. To je posljedica struje koja počinje teči kroz njega uslijed magnetske indukcije. .
E8.  ENERGIJA ZA POKRETANJE GENERATORA 
Na ručni generator priključena je žaruljica i okretanjem ručice generator proizvedi se struja tako da žaruljica svijetli. Ako za vrijeme okretanja generatora odspojimo priključenu žaruljicu uočljivo se promijeni napor okretanja ručice. Možemo usporediti napor koji je potrebno uložiti za proizvodnju struje kada je generator slobodan bez priključenih trošila i koliko je teško okretati ručicu kada su na njega spojene žaruljice u serijski i u paralelni spoj.
E9.  MJERENJE NAPONA GENERATORA 
Na ručni generator priključen je voltmetar i okretanjem ručice generator proizvedi se napon. Mjerno područje je od 0 - 50 V istosmjerne struje. Na skali se očitava koliki napon se može proizvesti ručnim generatorom. Napon je razmjeran brzini okretanja ručice generatora.
E10.  ELEKTROMOTOR s trajnim magnetom
Protok struje kroz vodič koji se nalazi u magnetskom polju uzrokuje silu u smjeru okomitom na vodič. Ako vodič čini puno zavoja namotanih oko željezne jezgre postaje takva zavojnica elektromagnet. Takva zavojnica učvršćena na osovinu postaje rotor elektomotora. Magnetsko polje zavojnice rotora nastoji se poravnati u isti smjer kao i vanjsko polje od trajnog magneta statora. Tako nastaje zakretni moment koji okreće rotor.
E11.  ELEKTROMOTOR s elektromagnetom
Protok struje kroz vodič koji se nalazi u magnetskom polju uzrokuje silu u smjeru okomitom na vodič. Ako vodič čini puno zavoja namotanih oko željezne jezgre postaje takva zavojnica elektromagnet. Takva zavojnica učvršćena na osovinu postaje rotor elektomotora. Magnetsko polje zavojnice rotora nastoji se poravnati u isti smjer kao i vanjsko polje od elektomagneta statora. Tako nastaje zakretni moment koji okreće rotor.
O1.  SLIKA POMOĆU LEĆE 
Leća služi za stvaranje slika. Predmet odašilje svjetlost (svijetli), tu svjetlost leća usmjerava na zaslon na kojem nastaje slika predmeta. Dobivanje oštre slike ovisi o položaju leće u odnosu na predmet. Svjetiljka obasjava pločicu na kojoj rupice tvore lik slova "F". Zaslon je na dnu. Dobivena slika je: a) veća ili manja od predmeta; b) uspravna ili obrnuta (gore dolje)?
O2.  SLIKA POMOĆU UDUBLJENOG ZRCALA 
U udubljenom zrcalu možemo vidjeti odraz svog lica. Predmet odašilje svjetlost (svijetli), tu svjetlost udubljeno zrcalo odbija na zaslon na kojem nastaje slika predmeta. Kada zrcalom usmjerimo svjetlost predmeta na zaslon dobivanje oštre slike ovisi o položaju zrcala u odnosu na predmet i zaslon. Dobivena slika je: a) veća ili manja od predmeta; b) uspravna ili obrnuta (gore dolje).
O3.  SPEKTAR POMOĆU PRIZME 
Prizma skreće (lomi) smjer širenja zrake svjetlosti. Svjetlost svjetiljke usmjerena prema pukotini od kartona daje uski snop svjetlosti koji padne na jednu plohu prizme. Iza prizme se na zaslonu pojave boje spektra (dugine boje). Bijela svjetlost se rastavlja na boje.
O4.  SPEKTAR DIFRAKCIONE REŠETKE 
Ploča CD ima urezane fine zareze koji služe kao refleksivna rešetka. Svjetlost svjetiljke usmjeri se prema CD ploči tako da se svjetlost odbije na zaslon na kojem se pojave boje spektra (dugine boje).
O5.  POLARIZACIJA 
Svaki uređaj kojim iz nepolarizirane svjetlosti dobivamo polariziranu zovemo POLARIZATOR. S obzirom da ljudsko oko ne razlikuje polariziranu od nepolarizirane svjetlosti to se utvrđuje ANALIZATOROM. "Analizator " na stalku polako se okreće sve dok se ne dobije tamno polje. Ukršteni polaroidi ne propuštaju svjetlo. Između "Polarizatora" i "Analizatora " stavljaju se predlošci od napregnute plastike: trake, kutomjer, čašica i okretanjem "Polarizatora" dobivaju se komplementarne boje spektra.
O6.  SPEKTROSKOP 
Pukotina spektroskopa propušta uski snop svjetlosti nekog izvora ili priložene LED svjetiljke. Kroz otvor na drugoj strani spektroskopa promatra se kontinuirani ili vrpčasti spektar svjetlosti ovisno o izvoru. U spektroskopu je "difrakciona rešetka" koja svjetlost razlaže na boje spektra.
O7.  MIJEŠANJE BOJA 
Uključivanjem redom tri tipkala svjetleća dioda daje – crveno, zeleno i plavo svjetlo. Istodobnim pritiskanjem po dva tipkala u kombinacijama: a) crveno + zeleno; b) crveno + plavo; c) zeleno + plavo, dobivaju se komplementarne boje: žuta, cijan i magenta. Kada se sve tri boje ukljuće istodobno svjetlost je bijela. .
O8.  INFRACRVENI SNOP 
Ako se nevidljivi infracrveni snop prekine, čuje se glasan alarmni signal zujalice. Iako infracrvenu "svjetlost" ne vidimo ona prolazi kroz prozirne materijale. Za prekidanje nam treba neprozirna zapreka. IR "foto-vrata" infracrvenom diodom odašilju infracrveni snop, a foto tranzistor infracrveno zračenje pretvara u elektični signal. Primjene ovakvog sklopa su npr.: Detekcija ulaza, ili zaustavljanje stroja ako se ruka približi nekom opasnom dijelu.