by
Από τον Παναγιώτη Μπενετάτο, Καθηγητή Φυσικής του Kyungpook National University, Daegu της Νοτίου Κορέας, υπήρξε μια σοβαρή ένσταση σχετικά με την ορθότητα της απάντησης στο φετινό Θέμα Α2 των Πανελληνίων Εξετάσεων. Σχετική δημοσίευση υπάρχει εδώ και αναδημοσίευση εδώ.
Ο συγγραφέας επισημαίνει: “Το επιχείρημα ότι το κύκλωμα είναι ανοιχτό και κατά συνέπεια δεν μπορεί να υπάρχει ρεύμα είναι τελείως λάθος.”
Πράγματι αυτό το γνωρίζουν οι μαθητές, όπως αναφέρεται στο σχολικό βιβλίο της Γ’ Λυκείου (2ο Τεύχος), σελ. 207: “Στο σχήμα 5.37 ο μεταγωγός αρχικά είναι στη θέση Α και το κύκλωμα διαρρέεται από σταθερό ρεύμα Ι0. Τη στιγμή μηδέν, ο μεταγωγός τοποθετείται στη θέση Β. Το κύκλωμα συνεχίζει για λίγο χρόνο να διαρρέεται από ρεύμα. Το πηνίο, αντιδρώντας στη μείωση του ρεύματος δημιουργεί ηλεκτρεγερτική δύναμη που δίνει για μικρό χρόνο ρεύμα ίδιας φορά με το αρχικό ρεύμα.”
Κ. Βάρβογλη, προφανώς δεν καταλάβατε ότι χρησιμοποίησα ένα μοντέλο, για να προσεγγίσω την τιμή του φορτίου στα άκρα του αγωγού. Αν ήταν ένας πυκνωτής, τι φορτίο θα είχε;
Είναι λάθος ο υπολογισμός μου;
Αν ναι, επαφίεται σε ανθρώπους με περισσότερες περγαμηνές από μένα και πάνω από όλους, σε αξιότιμους καθηγητές πανεπιστημίου, όπως εσείς, να δώσουν τον σωστό υπολογισμό.
Καλό σας μεσημέρι κ. Βάρβογλη.
Προς τον κυριο Μπενετατο. Θα γραψω καπως τηλεγραφικα διοτι δεν ειμαι ιδιαιτερα δυνατος στην εκθεση ιδεων.
Kατα την γνωμη μου ειναι ταυτοχρονως σωστες οι εξης προτασεις.
Μπενετατος: Οι μαθητές καλούνταν να απαντήσουν σε μια θεωρητική (και όχι εργαστηριακή) ερωτηση.
Μαργαρης: Ο μαθητής οφείλει να απαντήσει στο ερώτημα Α2, με βάση αυτό που έχει διδαχτεί και γράφει το βιβλίο του.
Μπενετατος:Η φυσική λέει πως υπάρχει επαγωγικό ρεύμα σε ανοιχτό πηνίο.
Οι μαθητες προετοιμαζονται για ενα διαγωνισμο βασιζομενοι σε ενα συνολο προτασεων που αποτελουν την θεωρια του σχολικου βιβλιου.Ο καθηγητης του σχολειου εχει το καθηκον να ριξει φως πανω σε αυτα που γραφει το σχολικο και να δωσει τις απαραιτητες εξηγησεις εκει που απαιτουνται.
Το ξερουμε οτι τα ελευθερα ηλεκτρονια ενος αγωγου μπορουν να κινηθουν προσανατολισμενα μεσα στον αγωγο ακομα και αν το κυκλωμα ειναι ανοιχτο. Οπως ξερουμε οτι οι ορθιοι μεσα σε ενα κλειστο οχι τελειως γεματο λεωφορειο μπορουν να κινηθουν προσανατολισμενα μεσα στο λεωφορειο.
Το βιβλιο οπως εχει υπογραμμισει ο κυριος Μαργαρης γραφει οτι σε ανοιχτο κυκλωμα δεν υπαρχει ρευμα.Το βιβλιο εννοει ρευμα με την εννοια του ρευματος σε κλειστο κυκλωμα συνεχες ή οχι,το οποιο μπορει να συντηρειται με την υπαρξη μιας καταληλης ηλεκτρεγερτικης δυναμης και να γινει οσο μεγαλο θελουμε,μεχρι να λιωσουν τα καλωδια.
Ως προς την επιστημονικη αστοχια της ερωτησεως δεν διαφωνω μαζι σας.
Ομως η συζητηση ειναι δυσαναλογα μεγαλη σε σχεση με την σοβαροτητα της αστοχιας της συγκεκριμενης ερωτησεως των εξετασεων.
Επαναλαμβανω οτι κανενας μαθητης δεν προκειται να μπερδευτει.Οι μαθητες καλουνται να απαντησουν με βαση την θεωρια του σχολικου βιβλιου και ετσι εχουν προετοιμαστει.Αυτοι ειναι οι κανονες του παιχνιδιου.
Κυριε Μπενετατε ρωτατε: Πόσο δύσκολο/απίθανο είναι ένας καλός μαθητής να έκανε τις παρακάτω σκέψεις;
1) Αρχικά ο μαγνήτης δεν κινείται ή είναι πάρα πολύ μακριά, … κλπ.
Απαντω. Καθολου δυσκολο.Ομως αυτος ο μαθητης αφου διαθετει στοιχειωδη λογικη και ξερει οτι μια μονο εκ των απαντησεων θεωρειται σωστη,και επισης εχει διαβασει το βιβλιο του,θα απαντησει το γ) χωρις δευτερη σκεψη.
Επαναλαμβανω οτι κανενας μαθητης δεν προκειται να μπερδευτει.
Η Συζητηση ειναι δυσαναλογα μεγαλη εως κουραστικη σε σχεση με την σοβαροτητα της αστοχιας της συγκεκριμενης ερωτησεως των εξετασεων.
Υπηρχαν πολυ σοβαροτερα λαθη στο πειπερ των εξετασεων οπως για παραδειγμα
η προταση Α5 ε) η οποια ειναι αληθης και η προταση της εκφωνησεως του θεματος Γ
“υπάρχουν δύο υλικά σημεία που βρίσκονται στην ακραία θετική τους απομάκρυνση”
η οποια δεν προυποθετει κατ αναγκην μονο δυο,μπορουμε να παρουμε οσα μας αρεσει.
Και κατι ολιγον ασχετο με την συζητηση αλλα μου εκανε καποια εντυπωση. Για να ενημερωθει ο κυριος Μαργαρης για τις χωρητικοτητες των πυκνωτων (αν και τα γνωριζει ηδη αυτα τα θεματα), του προτεινετε τα βιβλια Landau,Jackson,Panofsky. Φυσικο ειναι να θελει καποιος να θυμηθει κατι,το οποιο δεν το εχει δουλεψει προσφατως,και να ανοιξει καποιο βιβλιο απο την βιβλιοθηκη του.Το κανω συνεχως. Τα βιβλια που προτεινετε τα εχω και τα τρια και ειναι μεταπτυχιακου επιπεδου και τελειως ακαταλληλα για το στοιχειωδες θεμα το οποιο συζηταμε. Ειδικα το βιβλιο του Jackson ειναι σχεδιασμενο για να εκπαιδευσει τους φοιτητες σε Boundary value problems με συναρτησεις Green και για να λυσω τις ασκησεις του πριν απο καθε ασκηση διαβαζα τρεις μερες Μαθηματικα. Αυτα τα βιβλια δεν κανουν για να βρει καποιος γρηγορα αυτο που τον ενδιαφερει.Αυτα θα προτεινατε σε καποιο φοιτητη που θα ηθελε να ριξει μια ματια στις χωρητικοτητες πυκνωτων?
Τελος το σχολικο μας βιβλιο εχει αρκετα σημεια με ασαφειες ή λαθη. Αφου σας ενδιαφερει το θεμα θα προτεινα να τα σχολιασετε.
Σας ευχαριστω.
Κύριε Καβαλιεράτο, λυπάμαι πάρα πολύ εάν σας κούρασα. Με διαβεβαιώνετε ότι αποκλείεται έστω και ένας μαθητής να μπλέχτηκε. Φυσικά, γνωρίζετε το παιχνίδι των πανελληνίων από μέσα ως εν ενεργεία καθηγητής, ενώ εγώ παρακολουθώ τα πράγματα από μακριά. Νομίζω όμως ότι είναι προφανές ότι επιμένω επειδή θέλω να θίξω κάτι πιο γενικό. Την πονάω τη φυσική, όταν βλέπω ότι σε όλον το κόσμο συρρικνώνεται (σε δημοφιλία, χρηματοδότηση, κλπ). Έτσι, όταν φυσικοί που έχουν εξουσία την πληγώνουν με αυτόν το τρόπο σε μια τόσο κρίσιμη εξέταση, αγανακτώ. Όταν έγραψα το αρχικό μου σχόλιο στο Facebook και μετά στο The Books’ Journal δεν ήξερα τι είχαν διδαχθεί οι μαθητές στα σχολικά βιβλία. Το έμαθα μέσα από τη συζήτηση σε αυτό το φόρουμ. Και αυτά που έμαθα μού προκαλούν ακόμα μεγαλύτερη αρνητική έκπληξη. Νομίζω ότι όλοι όσοι αγαπάμε τη φυσική την αγαπάμε και για τη γενικότητά της και για την ακρίβεια της. Αυτά προσβάλλονται όταν λέμε “εμείς ως ρεύμα εννοούμε…”. Ένας καθολικά αποδεκτός ορισμός τού ρεύματος υπάρχει που τον δέχονται όλοι. Εγώ μπορεί να είμαι πολύ χαζός, αλλά εάν ήμουν μαθητής, ομολογώ ότι θα μπλεκόμουν. Ενώ “κανονικά” θα έπρεπε να τσεκάρω το γ) σε κλάσμα δευτερολέπτου και να προχωρούσα στα άλλα πολλά και πολύ χρονοβόρα προβλήματα, θα σκεφτόμουν “μήπως άλλαξε ο κανόνας και εδώ δέχονται πάνω από μια σωστές απαντήσεις; μήπως το γ) είναι τελείως προφανές και εδώ υπάρχει παγίδα και πρέπει να τσεκάρω και το β); Και αφού με το β) ακολουθούν και τα άλλα, να τα τσεκάρω όλα;…” Ακόμα και εάν στο τέλος τσέκαρα το γ), θα είχα χάσει αρκετό χρόνο και ψυχική ηρεμία για να πάθω ζημιά.
Το αρχικό μου σχόλιο το έκανα στο Facebook και ήταν προσβάσιμο μόνο στους φίλους μου. Ένας συνάδελφος από το ΕΜΠ μού πρότεινε να το κάνω δημόσιο. Τότε σκέφτηκα να το στείλω στην ιστοσελίδα τής Ένωσης Ελλήνων Φυσικών στο Facebook. Οι υπεύθυνοι τής Ένωσης Ελλήνων Φυσικών κράτησαν το σχόλιο μου ως “pending” για μια εβδομάδα περίπου και μετά το απέρριψαν! Ναι, η Ένωση Ελλήνων Φυσικών με λογόκρινε! Θα ήθελα όλα τα μέλη τού φόρουμ εδώ να το γνωρίζουν.
Εάν το σχόλιο μου ήταν τόσο ανούσιο και ασήμαντο, γιατί να υποστεί λογοκρισία από την Ένωση Ελλήνων Φυσικών; Ήταν τότε που έστειλα το άρθρο στο περιοδικό και έκανα την κοινοποίηση στο Υπουργείο.
Πέρα από το Α2 και το θέμα με την ακτινοβολία μέλανος σώματος που και αυτό είναι προβληματικό, δεν είδα προσεκτικά τα άλλα θέματα. Αλλά με τρόμαξε ο όγκος τής εξέτασης.
Σχετικά με τα βιβλία που με ρωτήσατε… Ο κύριος Μάργαρης έκανε ένα εξόφθαλμο λάθος και του πρότεινα τρία κλασικά βιβλία που σίγουρα έχουν τον σωστό ορισμό τής χωρητικότητας, ως σημείο εκκίνησης για έναν καλύτερο υπολογισμό. Ως πιο ειδικό για το συγκεκριμένο θέμα υπολογισμού χωρητικότητας σε διάφορους αγωγούς, θα πρότεινα το Landau&Lifshitz, vol.8 (Electrodynamics of Continuous Media).
κ. Μπενετάτο να θεωρείτε τιμή σας που η “Ένωση” απέρριψε το σχόλιο σας, μην σας μπερδεύει ο τίτλος της ΄”Ένωσης” (και καλά Ελλήνων Φυσικών) τώρα τελευταία ακολουθεί “ανεξερεύνητα” , “καλλιτεχνικά” και “εναλλακτικά” μονοπάτια που δεν αρμόζουν σε Φυσικούς.
Γράψατε : “Την πονάω τη φυσική, όταν βλέπω ότι σε όλον το κόσμο συρρικνώνεται (σε δημοφιλία, χρηματοδότηση, κλπ).”, θα πω μπράβο σας, ” Έτσι, όταν φυσικοί που έχουν εξουσία την πληγώνουν με αυτόν το τρόπο σε μια τόσο κρίσιμη εξέταση, αγανακτώ.”, δεν την πληγώνουν απλά την “ισοπεδώνουν” σε κάθε δυνατό επίπεδο.
Όσο αφορά την συζήτηση, είναι χρήσιμη και μου φαίνεται πάντα ενδιαφέρον όταν οι ομιλητές εκφράζουν με πάθος τις θέσεις τους, εδώ βρισκόμαστε όσοι αγαπούμε την επιστήμη και θεωρώ ότι δεν περισσεύει κανένας.
Άσε που όταν όλοι συμφωνούμε, η συζήτηση .. δεν προχωράει. 🙂
[Κωνσταντίνε πολύ ωραίο το παράδειγμα του λεωφορείου..]
Από την αναλυτική ανταλλαγή απόψεων έχω καταλήξει να συμφωνήσω με τον Καθηγητή Κύριο Μπενετατο ως προς το θέμα Α2. Η επιχειρηματολογία του είναι σαφής και πλήρως τεκμηριωμένη. Το ίδιο ισχύει και για τον Καθηγητή Κύριο Αναγνωστόπουλο ως προς το Β1. Εξαιρετική η πρωτοβουλία σου Ανδρέα να αναδείξεις αυτό το θέμα! Χαίρομαι που υπέπεσε στην αντίληψη μου ! Κύριε Μπενετατο είναι πολύ χρήσιμες οι παρεμβάσεις σας αυτές. Να συνεχίσετε να παρεμβαίνετε, αν είναι δυνατόν, προς όφελος όλων όσων αγαπούν τη φυσική!
Και οι παρεμβάσεις του Καθηγητή κυρίου Βάρβογλη που έχουμε την τιμή να διαβάζουμε τακτικότερα τις τοποθετήσεις του επί θεμάτων φυσικής ,βοήθησαν στην αποσαφήνιση και βαθύτερη κατανόηση του Α2. Εποικοδομητικές και ενδιαφέρουσες ήταν και οι παρεμβάσεις όλων των συναδέλφων.
Πράγματι η συζήτηση ήταν εποικοδομητική για όλους μας.
Διονύση, η ιδέα υπολογισμού της τάξης μεγέθους του ρεύματος
κατά μήκος του επιταχυνόμενου αγωγού, ρεσιτάλ διδακτικής
Ευχαριστούμε
Και μένα μου άρεσε η προσέγγιση του Μάργαρη στον προσδιορισμό της τάξης μεγέθους του ρεύματος.
Αναγνωρίζω ότι η ικανότητα του Neher να μετρά πικοαμπέρ αποτελεί τη μια πλευρά της μεθοδολογίας της Φυσικής.
Υπάρχει όμως κι η θρυλική ικανότητα του Fermi να προβλέπει την τάξη μεγέθους φυσικών παραμέτρων με υπολογιστικές τεχνικές … back-of-the-envelope.
Ποια απ’ τις δυο προκρίνουμε στα πλαίσια της διδασκαλίας της Φυσικής, όποτε οι υπολογισμοί υπερβαίνουν τα σχολικά μαθηματικά;
Καλησπέρα σε όλους.
Παρακολουθώ την συζήτηση με ενδιαφέρον. Δε χωρά αμφιβολία ότι έχουμε ρεύμα όπως επιχειρηματολογήθηκε από πολλούς με πιο κλασικό παράδειγμα αυτό της κεραίας και του πυκνωτή.
Στο συγκεκριμένο παράδειγμα της ράβδου όμως θα ταχθω υπέρ της άποψης που υποστηρίζει το σχολικο. Ο Διονύσης τεχνηέντως βρήκε μια τάξη μεγέθους για το ρεύμα στην οποία το ρεύμα είναι μηδαμινό σε σχέση με αυτό του κλειστού κυκλώματος.
Αλήθεια το ίδιο δεν κάνουμε και όταν χρησιμοποιούμε την τιμή του μαγνητικό πεδίου στον υπολογισμό των άλλων μεγεθών; Γιατί δεν λαμβάνουμε και το επαγόμενο μαγνητικό πεδίο της κινούμενης ρεύματος φόρου ράβδου; Μήπως επειδή και αυτό είναι πολύ μικρό συγκριτικά με το άλλο;
Η συζήτηση ήταν εποικοδομητική και βοήθησε τουλάχιστον εμένα να δω και άλλη προσέγγιση.
Τώρα όσον αφορά αν κάποιος μαθητής επέλεξε λανθασμένη απάντηση σκεπτόμενος με τον συλλογισμό που αναφέρει ο κύριος Μπενετάτος. Ενδεχομένως ναι. Αλλά προσωπικά δεν νομίζω διότι:
1) ένας τέτοιος μαθητής γνωρίζοντας κάτι τέτοιο, γνωρίζει και τι πρέπει να απαντήσει με βάση το σχολικό. Αυτό έμαθε αρχικά, (μπορεί και όχι) αλλά ξέρει πως θα κινηθεί με βάση το σχολικό.
2) είναι πολλές φορές από αυτά που καθοδηγούμε τους μαθητές.
Κανονικά είναι αυτό αλλά θα απαντήσετε έτσι. Νομίζω το έχουμε πράξει όλοι.
3) η ερώτηση δεν είναι άγνωστη και οι απαντήσεις που δίνονται πουθενά δεν αναφέρουν για κάποιο τέτοιο ρεύμα. Οι μαθητές έχουν έρθει αντιμέτωποι με πολλά τέτοια. Π.χ. μαγνήτης πέφτει από κάποιο ύψος Η περνώντας μέσα από ένα δακτύλιο τη μια φορά κλειστό δακτύλιο και την άλλη ανοιχτό. Να συγκριθούν οι χρόνοι. Και πολλά άλλα.
Αν τώρα υπήρξε περίπτωση να μην το είχε ξαναδεί και το σκέφτηκε την ώρα της εξέτασης το θεωρώ σπάνιο και πραγματικά ατυχές. Όμως τότε θα είχε πρόβλημα και στο τέταρτο θέμα…
Κλείνοντας το θέμα καλά έκανε και αναδείχθηκε. Μαθαίνουμε και γινόμαστε καλύτεροι. Επιπλέον δείχνει πόσο προσεκτικοί πρέπει να είμαστε.
Συνάδελφοι θα κλείσω από μεριά μου αυτή τη συζήτηση, που αρκετές φορές μου θύμισε την προσπάθεια επικοινωνίας ενός κωφάλαλου με έναν τυφλό ( αλήθεια αμφισβήτησε έστω και ένας την ύπαρξη ρεύματος; Έπρεπε κάποιος να παρουσιάσει υπολογισμούς για να αποδείξει ότι το ρεύμα αυτό είναι πειραματικά μη μετρήσιμο και αμελητέο σε σχέση με το ρεύμα που εμφανίζεται όταν το κύκλωμα είναι κλειστό;) με ένα Α θέμα:
Ένα φορτίο κινείται κάθετα στις δυναμικές γραμμές ομογενούς μαγνητικού πεδίου. Τότε κατά την κίνηση του φορτίου μέσα στο πεδίο.
Α) Δεν μεταβάλλεται ούτε η ορμή του ούτε η κινητική του ενέργεια
Β) Μεταβάλλεται και η ορμή του και η κινητική του ενέργεια
Γ) Μεταβάλλεται η ορμή του αλλά δεν μεταβάλλεται η κινητική του ενέργεια
Δ) Μεταβάλλεται η κινητική του ενέργεια αλλά δεν μεταβάλλεται η ορμή του
Παραλλαγή της ερώτησης 4.25 του σχολικού βιβλίου. Παρακαλώ τοποθετηθείτε για την ορθότητα του θέματος.
Καλημέρα σε όλους.
Μαθητική απάντηση στο ερώτημα που υπάρχει εδώ:
Το φορτίο κινείται κυκλικά λόγω δύναμης Lorentz. Άρα επιταχύνεται (κεντρομόλος επιτάχυνση). Η αιτία δημιουργίας του ηλεκτρομαγνητικού κύματος είναι η επιταχυνόμενη κίνηση των ηλεκτρικών φορτίων (Σχολικό Γ Λυκείου 3ο Τεύχος, σελ. 57) Κατά τη διάδοση ενός κύματος μεταφέρεται ενέργεια και ορμή από το ένα σημείο του μέσου στο άλλο (στο ίδιο σελ. 44). Άρα σωστή η (Β): Μεταβάλλεται και η ορμή του [φορτίου] και η κινητική του ενέργεια, λόγω ΑΔΕ.
Συμπλήρωση στο σχόλιο που υπάρχει εδώ.
Η εικόνα υπάρχει στο Σχολικό Γ’ Λυκείου, 3ο Τεύχος, σελ. 203.
Διόρθωση: Το φορτίο κινείται
κυκλικάκαμπυλόγραμμα λόγω δύναμης Lorentz.Καλημέρα κύριε Μάργαρη. Βρίσκω πολύ θετικό γεγονός τη συζήτησης πάνω σε αυτό το θέμα. Η δική μου παρατήρηση ήταν ότι το μοντέλο που χρησιμοποιήσατε δεν ήταν το κατάλληλο. Σκεφτείτε την περίπτωση κάποιος να είχε προσεγγίσει ένα αγώγιμο σύρμα με διηλεκτρικό σε κάποιο κύκλωμα. Θέλω επίσης να παρατηρήσω ότι οι περγαμηνές δεν κάνουν των καλό επιστήμονα. Στους φοιτητές μου έλεγα ότι θέλω να με σέβονται γι’ αυτά που ξέρω και όχι για τη θέση που έχω. Στην προκειμένη περίπτωση εγώ θα προσπαθούσα να χρησιμοποιήσω είτε τη δύναμη Lorentz μαζί με την αντίσταση κίνησης των ηλεκτρονίων λόγω κρούσεων (πολύπλοκο) είτε τον νόμο του Ohm δεδομένης της διαφοράς δυναμικού που αναπτύσσεται στα άκρα του αγωγού. Αυτά βέβαια για να απαντήσουμε στο ερώτημα ΠΟΣΗ είναι η τιμή του στιγμιαίου ρεύματος. Το αν υπάρχει ρεύμα ή όχι είναι προφανές: η ανάπτυξη διαφοράς δυναμικού προϋποθέτει κίνηση φορτίων.
Καλημέρα κ. Βάρβογλη.
Είχα αποφασίσει να μην συνεχίσω το σχολιασμό, στην παρούσα συζήτηση, αλλά θα μπορούσε κάποιος να θεωρήσει ότι μη απαντώντας, δεν αποδίδω τον οφειλόμενο σεβασμό, σε έναν άνθρωπο ο οποίος έχει διδάξει γενιές φυσικών, σε όλη του τη ζωή. Και ως άνθρωπος της εκπαίδευσης, πάντα στη ζωή μου θεωρούσα (και θεωρώ) ότι οι μαθητές πρέπει να σέβονται τους δασκάλους τους.
Οπότε κάνω μια εξαίρεση…
Στο σχόλιό μου εδώ, είχα γράψει:
“Αν μας δημιουργεί πρόβλημα η αντίσταση που έδωσα του αγωγού ΑΓ, μπορούμε να το αλλάξουμε και να πάρουμε μηδενική αντίσταση, θεωρώντας ότι οι αγωγοί σύνδεσης έχουν την αντίσταση των 2Ω.”
Το έκανα, επειδή ήθελα να τονίσω ότι δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο νόμος του Ohm, χρησιμοποιώντας την επαγωγική τάση και την αντίσταση του αγωγού, αφού τότε θα προέκυπτε διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο άκρων του αγωγού, μηδενική.
ΥΓ
Με την ευκαιρία μια διευκρινιστική ερώτηση προς τον Πάνο, που έβαλε την ερώτηση παραπάνω, για το κινούμενο ηλεκτρόνιο σε μαγνητικό πεδίο.
Εντός ή εκτός του θαλάμου ιονισμού, γίνεται η κίνηση;