by 
Ή για να συνδέουμε τα …ασύνδετα!
Ένα πρόβλημα, σαν φύλλο εργασίας, για τους μαθητές της Β΄ Προσανατολισμού, όπου
συνδυάζεται η κυκλική κίνηση, με το ηλεκτρικό πεδίο της Γενικής Παιδείας, αλλά
και με πολλές ακόμη προεκτάσεις.
Σε ένα σημείο Ο ενός λείου οριζοντίου επιπέδου είναι στερεωμένη μια μικρή σφαίρα Α με φορτίο Q=2μC. Σε σημείο Σ, σε απόσταση (OΣ)= r=3cm συγκρατούμε μια άλλη μικρή σφαίρα Β μάζας m=60g, η οποία φέρει φορτίο q=-0,1μC.
i) Να υπολογίστε την δύναμη που χρειάζεται να ασκούμε στη σφαίρα Β για να ισορροπεί και να την σχεδιάστε στο παραπάνω σχήμα.
ii) Σε μια στιγμή αφήνουμε ελεύθερη τη σφαίρα Β. Πόση επιτάχυνση θα αποκτήσει αμέσως μετά την απελευθέρωση;
iii) Επαναφέρουμε τη σφαίρα Β στο σημείο Σ και κάποια στιγμή την εκτοξεύουμε οριζόντια με ταχύτητα υ1=0,5m/s σε διεύθυνση κάθετη στην ΟΣ, όπως στο διπλανό σχήμα.
α) Να υπολογίσετε την επιτάχυνση που θα αποκτήσει αμέσως μετά την εκτόξευση και να την σχεδιάστε στο σχήμα.
β) Η επιτάχυνση αυτή, αμέσως μετά την εκτόξευση, θα μεταβάλει το μέτρο ή την κατεύθυνση της ταχύτητας;
γ) Κάποιος συμμαθητής σας, υποστηρίζει ότι η σφαίρα Β θα εκτελέσει ομαλή κυκλική κίνηση με κέντρο το Ο και ακτίνα r=3cm. Συμφωνείτε ή διαφωνείτε και γιατί;
iv) Να υπολογίστε το μέτρο της αναγκαίας ταχύτητας εκτόξευσης υ2, ώστε η σφαίρα να κινηθεί κυκλικά γύρω από το Ο.
v) Στην περίπτωση αυτή να υπολογιστεί η ολική ενέργεια της κινούμενης σφαίρας Β.
vi) Καθώς η σφαίρα Β στρέφεται, δέχεται ένα απότομο κτύπημα (σε γλώσσα φυσικής ασκείται πάνω της για ελάχιστο χρονικό διάστημα μια δύναμη ή διαφορετικά συγκρούεται με κάποιο άλλο σώμα), με αποτέλεσμα να αποκτήσει μια ταχύτητα μέτρου υ3, οπότε παύει να κινείται στην κυκλική τροχιά και απομακρύνεται από τη σφαίρα Α. Όταν η Β βρεθεί τελικά έξω από το ηλεκτρικό πεδίο της σφαίρας Α, μετρήσαμε την ταχύτητά της και την βρήκαμε υ4=1m/s. Πόση ενέργεια πήρε η Β στη διάρκεια του κτυπήματος;
vii) Να υπολογιστεί η ελάχιστη ενέργεια που πρέπει να μεταφερθεί στην Β, …
Η συνέχεια στο Blogspot.
ή
Μια φορτισμένη σφαίρα σε κίνηση.
Μια φορτισμένη σφαίρα σε κίνηση.
Καλημέρα Διονύση
Το θαύμα της αποκάλυψης της συσχέτισης των ίδιων ερμηνευτικών σχημάτων πίσω από πολλά φαινόμενα ( σκέψου να είχαμε κάπου και διδασκαλία του βαρυτικού πεδίου, των δορυφόρων και της ταχύτητας διαφυγής …)
Άραγε πόσοι μαθητές της Γ ενός ΓΕΛ κατανοούν ότι η καθετότητα δύναμης και αρχικής ταχύτητας είναι αναγκαία αλλά όχι ικανή συνθήκη για να έχουμε κυκλική κίνηση…;
Πόσοι μαθητές της Γ μπορούν να φανταστούν μια εικόνα κωνικής τομής για την τροχιά … ;
Αλλά πολύ περισσότερο πόσοι μπορούν να συσχετίσουν όλα αυτά με τη θεωρία του Βοhr και την ενέργεια ιοντισμού ;
Διονύση με ενθουσίασε η άσκησή σου.
Και σε εμένα άρεσε η δουλειά.
Κάποτε (Δέσμες) πλησιάζαμε τέτοια θέματα.
Που να επιτρεπόταν τότε και η διατήρηση στροφορμής!
Καλό μεσημέρι, εξαιρετική διδακτική πρόταση που συνδέει με τρόπο ουσιαστικό την κυκλική κίνηση με τις θεμελιώδεις έννοιες του ηλεκτρικού πεδίου.Διαχρονική η αξία του ερωτήματος iii .γ.Νομίζω όμως ότι εξίσου σημαντικό είναι το γεγονός ότι με την ανάρτηση αυτή αναδεικνύεται ότι η Φυσική δεν "σαλαμοποιείται" σε Γενικής Παιδείας και Προσανατολισμού.( η για να το επαναδιατυπώσω, όταν κάποιος αποφασίζει να "σαλαμοποιήσει τη Φυσική, "η Φυσική δεν το ξέρει".
Διονύση,συγχαρητήρια για την ιδέα και την υλοποίησή της.
Δημήτρη, Γιάννη και Ξενοφώντα καλησπέρα.
Σας ευχαριστώ για το σχολιασμό, την θετική υποδοχή και τα καλά σας λόγια.
Δημήτρη, το έχω τονίσει με άλλη αφορμή, ότι θεωρώ μεγάλη υποβάθμιση της εκπαίδευσης των παιδιών, που δεν θα σπουδάσουν θετικές επιστήμες, να τελειώνουν το Λύκειο και να μην έχουν διδαχτεί την κίνηση των πλανητών και τι συμβαίνει εκεί πάνω…
Έχουμε αποδεχτεί, ο μελλοντικός δικηγόρος, να μην γνωρίζει τις βασικές αρχές λειτουργίας του κόσμου μας. Αλήθεια είναι τόσο περιττή γνώση αυτή;
Αλλά και η διδασκαλία της κίνησης στην Α΄Λυκείου, χωρίς την κυκλική, είναι μια "λειψή" γνώση, αφού το παιδί θα φύγει από το Λύκειο θεωρώντας ότι επιτάχυνση, είναι το μαρσάρισμα του αυτοκινήτου…
Στο μυαλό μου λοιπόν Δημήτρη γράφοντας το παραπάνω, είχα και τις παράλληλες ιδέες που αναφέρεις.
Ξενοφώντα, δίκιο έχεις. Έχουμε διαλύσει τα πάντα. Διδάσκουμε ασύνδετα κομμάτια, ξερά τυποποιημένα πράγματα, που δεν οδηγούν σε γνώση…
Πολύ καλή δουλειά με ενδιαφέροντα ερωτήματα και κυρίως συσχέτιση με άλλες διδακτικές περιοχές της Φυσικής και της Χημείας που δεν συνηθίζεται και πολύ στα διδακτικά εγχειρίδια.
Συμφωνώ απολύτως με τις επισημάνσεις σου Διονύση και υπερθεματίζω και εγώ ιδιαίτερα στο περιεχόμενο της τελευταίας σου παραγράφου.
Εξαιρετική
Μου θύμισε την αγαπημένη μου:
"Ένα σωματίδιο αρνητικά φορτισμένο με φορτίο q και μάζα m εκτοξεύεται τη χρονική στιγμή t=0 με αρχική ταχύτητα , από ένα σημείο Α, το οποίο απέχει απόσταση r=(ΟΑ), από ένα ακλόνητο θετικό σημειακό φορτίο Q. Ο φορέας της ταχύτητας του σωματιδίου, σχηματίζει γωνία θ με την ΟΑ. Θέλουμε να υπολογίσουμε τη στροφορμή του σωματιδίου αυτού ως προς το σημείο Ο, κάποια μεταγενέστερη χρονική στιγμή t1"
Διονύση δίνε μας τέτοιες εξαιρετικές προτάσεις και εμείς θα τις υλοποιούμε
στην τάξη, δανειζόμενοι τη διδακτική σου εμπειρία και ιδιοφυΐα….
Ευχαριστούμε
Μανώλη και Θοδωρή καλημέρα.
Σας ευχαριστώ για το σχολιασμό και το θετικό λόγο σας.
Λόγος, που μετριάζει κάπως τα συναισθήματα που εμφανίζονται, βλέποντας ότι μια πρόταση διδασκαλίας, η οποία προσπαθεί να μετριάσει τις αρνητικές συνέπειες της "κοπτοραπτικής" που εφαρμόζει το υπουργείο, έχει 229 προβολές, σε αντίθεση με μια συζήτηση πάνω στις φθίνουσες σε πράγματα που δεν έχουν καμιά συνέπεια στη διδασκαλία μας, που παρουσιάζει 36.296 προβολές, συνεχίζει ξανά από την αρχή, συγκεντρώνοντας ήδη άλλες 1.747 προβολές…
Με καθυστέρηση λόγω της ασταθούς ισορροπίας μου,
ελπίζω παροδικής, συνεχίζεις σταθερά
τις διδακτικές σου προτάσεις και σ'ευχαριστούμε.
Να'σαι πάντα καλά
Σε ευχαριστώ πολύ Παντελή.
Να είσαι καλά και να εξασφαλίσεις γρήγορα την "ευσταθή ισορροπία" σου.
Πολύ καλή και “πλούσια”, Διονύση.
Καλό θα ήταν στο ερώτημα v να δειχτεί ότι πάντα:
Ε=Κ+U=-K=U/2
…και επειδή,
μερικοί είμαστε εκτός και έχουμε μισοαλλάξει επάγγελμα…,
τι είναι τούτο το “Προσανατολισμός”;
η παλιά Κατεύθυνση είναι, ή κάτι άλλο,
σε ποιες τάξεις ισχύει και ποιοι οι δυνατοί συνδυασμοί;
(“αργά για να καταλάβω”,
Αβερέλ Ντάλτον, ο αγαπημένος της γνωστής συμμορίας…)
Γεια σου Βαγγέλη.
Η Φυσική Προσανατολισμού, αντικατέστησε τη Φυσική της Κατεύθυνσης.
Τι μεταρρύθμιση θα είχαμε αν αφήναμε το ίδιο όνομα:-);;;
Όσον αφορά την πρόταση ότι Ε=Κ+U=-K=U/2, σκόπιμα δεν την έβαλα, αφού θα την διδαχτούν!!! στη συνέχεια στη γενική παιδεία, στο κεφάλαιο της ατομικής θεωρίας.
Έχω βέβαια μια απορία, πώς θα διδαχτεί, αφού οι μαθητές δεν θα έχουν διδαχτεί την κυκλική κίνηση.
Αλλά όταν το ξανασκέφτομαι, μάλλον η λύση είναι απλή.
Γιατί να διδαχτεί;
Τι προσφέρει στην γενική μόρφωση των νέων ανθρώπων;
Υπάρχουν και άλλα μαθήματα για να διδαχθούν οι μαθητές για τα … επουράνια:-), πρέπει να τα διδαχτούν και στη φυσική; Άσε που είναι και "αιρετικά"!