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.”
Επιτρέψτε μου άλλη μία διευκρίνιση. Ο πολύ ωραίος back-of-the-envelope υπολογισμός τού κυρίου Μάργαρη που έδωσε ένα ρεύμα τής τάξης των 10 pA αφορούσε το πρόβλημα με τη ράβδο και το ομογενές μαγνητικό πεδίο και όχι το πρόβλημα με το πηνίο και τον μαγνήτη που ξεκίνησε τη συζήτηση (Α2). Εάν εφαρμόσουμε τον ίδιο ακριβώς υπολογισμό στο θέμα Α2 (με μεγάλη επιφύλαξη, επειδή αγνοούμε την αυτεπαγωγή) και παίξουμε με τα νούμερα, θα δούμε πως μπορούμε να πάρουμε ρεύμα αρκετές τάξεις μεγέθους μεγαλύτερο (γύρω στα 0.01 mA).
Υπάρχει μη τετριμμένη διαφορά μεταξύ των δύο προβλημάτων. Η ανομοιογένεια του πεδίου τού διπόλου επιτρέπει μεγάλες τιμές στο ρυθμό μεταβολής της επαγωγικής τάσης. Επίσης, η επαγωγική τάση τώρα περιέχει τον αριθμό των στροφών του πηνίου που μπορεί να είναι Ν=10^3 ή και παραπάνω.
Κυριε Μπενετατε επιτρεψτε μου και εμενα ενα τελευταιο σχολιο με το οποιο θα ηθελα να ξεκαθαρισω την θεση μου και προς εσας αλλα και προς ολους τους συναδελφους.
Η συζητηση οπως εξελιχθηκε οδηγησε στην προσπαθεια μιας ποσοτικης εκτιμησεως της εντασεως του ρευματος σε ανοικτο κυκλωμα.Η συζητηση δηλαδη μετατοπιστηκε εκει. Ειναι ενδιαφερον θεμα και θα μπορουσε να αποτελεσει απο μονο του το αντικειμενο ενος αρθρου.Θα προτεινα μαλιστα στον Διονυση Μαργαρη ο οποιος ειναι αριστος στο να γραφει κατανοητες και διδακτικες παρουσιασεις, να το κανει.
Ομως πιστευω, οπως και εσεις απ οτι καταλαβα,πως η ταξη μεγεθους του ρευματος αυτου ειναι ασχετη με το αν η μονη σωστη απαντηση ειναι η γ) ή υπαρχουν και περισσοτερες σωστες.
Αυτο καταλαβα οτι ηταν το θεμα της αρχικης παρεμβασεως σας και το θεμα συζητησεως εδω.Κατα την γνωμη μου το μονο που
μας ενδιαφερει για να απαντησουμε την ερωτηση που ετεθη στις εξετασεις, ειναι αν υπαρχει ρευμα η οχι,Δεν μας ενδιαφερει ποσα Ampere ειναι η ενταση του ουτε αν πρακτικως μετριεται ευκολα ή δυσκολα.
Συμφωνω απολυτως με αυτο που γραψατε οτι “οι βασικές αρχές δίνουν μη μηδενικό ρεύμα, έστω και “αμελητέο”
Επομενως: H παρεμβαση σας δεν ηταν ουτε ανουσια ουτε ασημαντη. Ηταν σημαντικη.
Αυτο που πιστευω οτι ειναι το πιο σημαντικο σας επιχειρημα και με το οποιο συμφωνω απολυτως και εκει θα εστιαζα,ειναι το εξης:
“Το θέμα A2 δεν έθετε κανέναν απολύτως περιορισμό σχετικά με τα τεχνικά χαρακτηριστικά αυτού τού νοητικού πειράματος. Οι μαθητές ήταν ελεύθεροι να φανταστούν τον πιο ισχυρό μαγνήτη που μπορεί να βρεθεί, τη μεγαλύτερη επιτάχυνση προσέγγισης στο πηνίο που μπορεί να επιτευχθεί, το πιο βολικό πηνίο, το πιο ευαίσθητο όργανο για μέτρηση ρεύματος που υπάρχει ή που θα μπορούσε να κατασκευαστεί για να το μετρήσει. Οι μαθητές καλούνταν να χρησιμοποιήσουν βασικές αρχές τής φυσικής για να επιλύσουν το συγκεκριμένο πρόβλημα. Οι βασικές αρχές τής φυσικής μονοσήμαντα οδηγούν στην εμφάνιση ρεύματος. ”
Που διαφωνουμε? Στο οτι κανενας μαθητης δεν θα μπερδευτει. Οι μαθητες απαντανε με βαση το σχολικο το οποιο γραφει οτι σε ανοιχτα κυκλωματα δεν εχουμε ρευματα.Αυτο το εχουν εμπεδωσει οι μαθητες που δινουν εξετασεις διοτι ετσι γραφει το βιβλιο τους,και εμεις οι καθηγητες τους ετσι τους εχουμε πει να απαντησουνε.
Αυτο που ειπα οτι η συζητηση απλωθηκε πολυ και (ατυχως) την χαρακτηρισα κουραστικη αφορουσε την μεγαλη αποκλιση απο αυτο που θεωρουσα εγω ως ουσια.Δεν εχει σχεση με το θεμα μας αν μέτραμε ρευμάτα τής τάξης τού picoampere στα κανάλια ιόντων που υπάρχουν στις κυτταρικές μεμβράνες.
Βεβαιως μια συζητηση Φυσικης μπορει να εξελισεται και να πηδαει απο θεμα σε θεμα χωρις να χανει το ενδιαφερον της ακομα και αν καταληξει στον Humphrey Bogart και την Katharine Hepburn .Αρα τον χαρακτηρισμο κουραστικη τον αποσυρω. 🙂
Απάντηση προς τον Διονύση. Η ερώτηση δεν αναφέρει για θάλαμο ιονισμού ή κάτι σχετικό. Η ερώτηση είναι παραλλαγή της ερώτησης 4.15 του σχολικού βιβλίου.
Διόρθωση. Είναι η ερώτηση 4.25 του σχολικού βιβλίου Β τεύχος της Γ Λυκείου.
Κύριε Καβαλλιεράτε, από τη συζήτηση έγινε σαφές ότι μάλλον είναι απίθανο να μπλέχτηκε κάποιος μαθητής. Αλλά το βασικό θέμα τής αρχικής μου παρέμβασης ήταν η ποιότητα τής φυσικής που διδάσκεται στις πανελλήνιες (επειδή πάντοτε οι εξετάσεις, πέρα από εργαλείο αξιολόγησης, είναι και εργαλείο διδασκαλίας) και το είδος τής “αριστείας” που θέλουμε να προωθήσουμε. Για να γίνω πιο σαφής, προτείνω ένα νοητικό πείραμα. Ας υποθέσουμε ότι όλοι οι μαθητές που αρίστευσαν στο θέμα Α2 το πρωί των πανελληνίων, το βράδυ έπρεπε να λάβουν μέρος σε έναν διεθνή διαγωνισμό φυσικής. Σε εκείνον τον διαγωνισμό, έπεφτε το ίδιο ακριβώς θέμα με μια μόνο διαφορά: Πλάι από κάθε σωστή απάντηση σημειώστε ο, πλάι από κάθε λάθος απάντηση σημειώστε χ. Τι ποσοστό αυτών των μαθητών θα αρίστευε και στον βραδινό διαγωνισμό;
Κυριε Μπενετάτε πολυ μικρο ποσοστο σχεδον μηδενικο. Αυτο ομως δεν σημαινει και πολλα πραγματα, Η Φυσικη της Γ Λυκειου βρισκεται στο πεδιο των ενδιαφεροντων μονο αυτων που θα γινουν Φυσικοι ή Μηχανικοι. Αυτοι θα μαθουν τα παντα και θα το απολαυσουν στο Πανεπιστημιο.Θα διαβασουν και Landau και Dirac και Goldstein.Οι υπολοιποι ολη την χρονια διαβαζουν Φυσικη μονο για να αντιμετωπισουν ενα τριωρο διαγωνισμα. Μολις βγουν απο την αιθουσα εξετασεων θα τα ξεχασουνε ολα σχεδον ακαριαια.Τα λαθη των σχολικων βιβλιων της Γ οπως αυτο που επισημανατε ειναι μετρημενα στα δαχτυλα.Δεν καθοριζουν το εν γενει επιπεδο διδασκαλιας. Αν θελετε να δειτε ποιο ειναι το επιπεδο διδασκαλιας μπορειτε να κοιταξετε αναρτησεις των συναδελφων μου και δικες μου.Το προσωπικο στυλ του καθενος ειναι και αυτο που υπαρχει στην ταξη στην οποια διδασκει. Επισης οι εξετασεις επηρεαζουν την διδασκαλια μονο στην Γ Λυκειου. Σε καμμια αλλη ταξη Λυκειου ή πανεπιστημιο δεν ισχυει αυτο.Παντα η διδασκαλια ειναι αυτη που πρεπει να ειναι και οι εξετασεις προσαρμοζονται στην διδασκαλια που εχει προηγηθει και ποτε το αντιστροφο. Ακομα και στην Γ ομως η πολυ ειδικη κατασταση κατα την οποια οι μαθητες πρεπει να απομνημονευσουν απο το σχολικο βιβλιο κατι οχι σωστο ετσι ωστε να απαντησουν σε ενδεχομενη ερωτηση,δεν καθοριζει την ποιοτητα της Φυσικης που διδασκεται.
Το βιβλιο ας πουμε λεει οτι αν σε μια αρμονικη ταλαντωση προστεθει και μια δυναμη αποσβεσης,μετρου αναλογου του μετρου της ταχυτητας,τοτε η ενεργεια της ταλαντωσης μειωνεται εκθετικα.Αυτο μαθαινουν οι μαθητες.Αυτο ειναι λαθος.Ομως αυτο ειναι τοσο τεχνικο,ωστε για εναν που δεν θα γινει Φυσικος ή Μηχανικος ειναι αχρηστη γνωση. Αυτοι που θα σπουδασουν Φυσικη,οταν ερθει η ωρα θα διαβασουν Goldstein ή Kibble και θα λυσουν τις εξισωσεις κινησης. Το τι μαθανε για να δωσουν πανελληνιες,μικρη σημασια εχει.
Αρα δεν μπορει κανεις να βγαλει συμπερασματα για το επιπεδο της Φυσικης που διδασκεται κατα την προετοιμασια πανελληνιων απο ενα μεμονωμενο θεμα οπως αυτο που συζητησαμε. Αν θελετε την γνωμη μου το Α και το Ω ειναι το επιπεδο του Καθηγητη που διδασκει.Αν αυτος ειναι καλος ,το μαθημα ειναι καλο. Αν ειναι κακος το μαθημα ειναι κακο.Μπορω να μιλησω μονο για τον εαυτο μου και σας λεω οτι και απο τα βιβλια του Βerkeley να διδασκα τα ιδια θεματα,στην θετικη κατευθυνση, με καποιες εκλαικευσεις φυσικα,λογω Μαθηματικων, οι μαθητες μου θα ξερανε περιπου τα ιδια.Επισηςοι αντιδρασεις τους so far,ειναι θετικες
Απο ενα θεμα ενος πειπερ εξετασεων δεν μπορειτε να εξαγετε συμπερασματα για το εν γενει επιπεδο διδασκαλιας της Φυσικης σε μια χωρα. Ουτε απο μεμονωμενα λαθη σε βιβλια μπορειτε να εξαγετε τετοια συμπερασματα.Σημερα παταμε ενα κουμπι και εχουμε ολα τα βιβλια μπροστα μας,
Μονο η επιστημονικη καταρτιση και το ταλεντο των καθηγητων οι οποιοι διδασκουν,καθοριζουν το επιπεδο διδασκαλιας.
Καλά τόσο δύσκολο ερώτημα έβαλα και απαξιώνουν όλοι
(εκτός ενός) συνομιλητές Πανεπιστημιακοί και μη να δώσουν απάντηση;
Επαναλαμβάνω το ερώτημα:
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
Σημειωτέο ότι η μοναδική δύναμη που δέχεται το φορτίο είναι από το μαγνητικό πεδίο.
Καλημέρα Πάνο.
Είπα να μην σχολιάσω, αλλά κάποιος πρέπει να το κάνει…
Αν μιλάμε για διδασκαλία στο Λύκειο και για ερώτημα εξετάσεων, η σωστή απάντηση είναι η γ)
Όταν όλη τη χρονιά μιλάμε για ομαλή κυκλική κίνηση του ηλεκτρονίου, μέσα στο μαγνητικό πεδίο, δεν είναι δυνατόν να ζητάμε απάντηση που παραπέμπει σε μείωση του μέτρου της ταχύτητας.
Συμφωνώ με το σχόλιο που υπάρχει εδώ, με την προϋπόθεση ότι θα υπάρχει επισήμανση, όπως η επόμενη (σχολικό βιβλίο Β Λυκείου Φυσική Προσανατολισμού σελ. 157):
“Παρατήρηση: Για τη λύση του προβλήματος χρησιμοποιήσαμε την αρχή διατήρησης της μηχανικής ενέργειας. Όμως, το πεδίο που δημιουργείται από κινούμενα φορτία είναι ηλεκτρομαγνητικό πεδίο και όταν, όπως συμβαίνει στο πρόβλημά μας, τα φορτία επιταχύνονται, ένα μέρος της ενέργειάς τους μεταφέρεται με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στο περιβάλλον.“
Κύριε Καβαλλιεράτε, αυτό που γράψατε ότι “το Α και το Ω ειναι το επιπεδο του Καθηγητη που διδασκει”, με βρίσκει 100% σύμφωνο. Ο καθηγητής έχει τη δύναμη να υπερκεράσει τα όποια προβλήματα προκύπτουν από εξετάσεις, σχολικά βιβλία, κ.ά. Και γνωρίζω ότι υπάρχουν πολλοί άριστοι καθηγητές στην Ελλάδα.
Κύριε Μουρούζη, το θέμα που προτείνατε αναδεικνύει πόσο προβληματικές μπορεί να είναι οι ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής. Εάν θέλουμε να ελέγξουμε ότι οι μαθητές γνωρίζουν ότι η δύναμη Lorentz είναι κάθετη στην ταχύτητα και ότι μια τέτοια δύναμη δεν παράγει έργο, σωστή απάντηση πρέπει να είναι η Γ. Τότε όμως ρισκάρουμε, κάποιος μαθητής που γνωρίζει περί ακτινοβολίας να τσεκάρει τη Β, που είναι και η ακριβέστερη, θέλοντας να δώσει τον καλύτερο εαυτό του στην εξέταση και να είναι όσο πιο ακριβής και προσεκτικός γίνεται. Έτσι αυτός ο μαθητής θα αδικηθεί. Τι να κάνουμε; Να βάλουμε τη Β ως σωστή; Οχι, γιατί μπορεί να την τσεκάρει και κάποιος σκράπας που νομίζει ότι η δύναμη Lorentz αλλάζει την κινητική ενέργεια. Θα βάλουμε την επισήμανση “Σε αυτή την ερώτηση αγνοούμε την ακτινοβολία”, και δε θα υπάρχει κανένα απολύτως πρόβλημα.
“Σημειωτέο ότι η μοναδική δύναμη που δέχεται το φορτίο είναι από το μαγνητικό πεδίο.” Κύριε Μουρούζη, τώρα το είδα αυτό. Εάν είναι μέρος τής εκφώνησης, τότε Γ, χωρίς επυφυλάξεις. Η ακτινοβολία προκαλεί δύναμη.
“Σε αυτή την ερώτηση αγνοούμε την ακτινοβολία”, και
” η μοναδική δύναμη που δέχεται το φορτίο είναι από το μαγνητικό πεδίο.”
ειναι ισοδυναμες προτασεις.
Υπαρχει ενα coupling μεταξυ του ιδιου του φορτιου και της ακτινοβολιας που εκπεμπεται απο αυτο.
” Σε αυτή την ερώτηση αγνοούμε την ακτινοβολία”, και
” η μοναδική δύναμη που δέχεται το φορτίο είναι από το μαγνητικό πεδίο.”
ειναι ισοδυναμες προτασεις.”
Ναι, συμφωνώ απόλυτα. Στο πρώτο μου μήνυμα δεν το είχα δει. Μια χαρά είναι η ερώτηση.
Στην αρχική διατύπωση του ερωτήματος εδώ δεν υπήρχε η σημείωση: “Σημειωτέο ότι η μοναδική δύναμη που δέχεται το φορτίο είναι από το μαγνητικό πεδίο.” Ωστόσο ακόμη και στην περίπτωση που δοθεί η συγκεκριμένη διευκρίνιση, ο μαθητής δεν γνωρίζει ότι: ““Σε αυτή την ερώτηση αγνοούμε την ακτινοβολία.” και
” Η μοναδική δύναμη που δέχεται το φορτίο είναι από το μαγνητικό πεδίο.”
είναι ισοδύναμες προτάσεις.” Ο μαθητής γνωρίζει απλώς ότι “επιταχυνόμενο φορτίο εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία”. Άρα μόνο αν του δοθεί η διευκρίνιση “Σε αυτή την ερώτηση αγνοούμε την ακτινοβολία” θα μπορέσει να επιλέξει τη (γ).