by 
Μια πλωτή δεξαμενή περιέχει πετρέλαιο πυκνότητας ρπ = 900kg/m3 και επιπλέει σε θάλασσα. Το βάθος της θάλασσας στην περιοχή είναι d = 10m και η πυκνότητα του θαλασσινού νερού είναι ρν = 1000kg/m3. Από ρωγμή στο μπροστινό τμήμα της δεξαμενής συμβαίνει διαρροή πετρελαίου στη θάλασσα. Προκειμένου να περιορίσουμε τη ρύπανση, έχουμε τοποθετήσει μπροστά από τη δεξαμενή και σε επαφή με τα άκρα της ημικυλινδρικό φράγμα ακτίνας R =80/(π1/2) m, όπως φαίνεται στο σχήμα (κάτοψη). Το πάχος της κηλίδας πετρελαίου, που σχηματίστηκε μεταξύ φράγματος και δεξαμενής είναι h = 10-4m.
Α. Πόση μάζα πετρελαίου διέρρευσε από τη δεξαμενή;
Β. Ποια είναι η υψομετρική διαφορά Δh της επιφάνειας της κηλίδας από την επιφάνεια της θάλασσας;
Γ. Ποια είναι η τιμή της πίεσης στον πυθμένα της θάλασσας;
Δ. Ένας δύτης αποφασίζει να ελέγξει τον χώρο μεταξύ δεξαμενής και φράγματος, χρησιμοποιώντας ως αναπνευστήρα ένα σωλήνα, του οποίου το ένα άκρο είναι σε επαφή με τον ατμοσφαιρικό αέρα. Αν γνωρίζουμε ότι για να λειτουργούν οι πνεύμονές του, η διαφορά εξωτερικής – εσωτερικής πίεσης δεν μπορεί να υπερβαίνει τα 10% της ατμοσφαιρικής, μέχρι ποιο βάθος μπορεί να κατέβει ο δύτης, αναπνέοντας από το σωλήνα;
Δίνεται PATM = 105 Pa, το μέτρο της επιτάχυνσης βαρύτητας g = 10m/s2 και το πετρέλαιο δεν αναμειγνύεται με το νερό.
Η λύση σε word
και σε pdf
Γεια σου Αποστόλη.
Πολύ καλό το φυσικό περιβάλλον της άσκησης, με ένα σενάριο που παραπέμπει σε πραγματικό περιβαλλοντικό πρόβλημα …
Αποστόλη ωραίο πρόβλημα.
Μπερδεύτηκα αρχικά λίγο με το σχήμα. Μετά διάβασα στην εκφώνηση ότι είναι η κάτοψη.
Καλημέρα Αποστόλη.
Την πάτησα κι εγώ χθες αργά το βράδυ ,όπως ο Χρήστος, και έλεγα μα πως diav… πάει η κηλίδα από κάτω από τη δεξαμενή και πήγα…κάτω από τα σκεπάσματα. Δεν διαβάζουμε λέξη προς λέξη τις εκφωνήσεις ας προσέχουν τουλάχιστον οι υποψήφιοι .
Ωραία λοιπόν στο σύνολό της με φυσικό ελκτικό σενάριο!
Καλή βδομάδα να'χεις.
Καλημέρα παιδιά και σας ευχαριστώ για τα σχόλια.
Καλησπέρα Αποστόλη. Πολύ ωραία η ιδέα σου! Οι ασκήσεις που έχουν σχέση με την πραγματικότητα αρέσουν πολύ στα παιδιά. Όταν είδα ότι υπολόγισες την πίεση στον πυθμένα της θάλασσας με σημείο αναφοράς τη βάση της πετρ/δας, λέω "γιατί τόσος κόπος…" αλλά δεν είχα δει ότι αμέσως μετά το λες μόνος σου… Το πάχος βέβαια της πετρ/δας, 0,1 mm είναι στο σχήμα σε δυσαναλογία με το σώμα του δύτη, που φαίνεται πιο λεπτός!
Στο τελευταίο ερώτημα ίσως πρέπει να αυξήσεις το ποσοστό, αφού προκύπτει πολύ μικρό βάθος, για να έχει πρόβλημα η λειτουργία του πνεύμονα. Οι σφουγγαράδες στην Κάλυμνο βουτούσαν με σωλήνες κοντά στα 60m, άρα ανέπνεαν στις 7 ατμόσφαιρες!
Άλλο αν μετά πάθαιναν τη νόσο των δυτών…
Πολύ καλή Απόστολε, μπράβο!
Ανδρέα και Πρόδρομε ευχαριστώ.
Ανδρέα, στην αρχή της απάντησης του Β ερωτήματος γράφω ότι τα μήκη είναι εκτός κλίμακας. Τώρα για τον δύτη, δεν ήθελα να ρισκάρω την υγεία του…
Πολύ καλή Αποστόλη.
Να προσθέσω για την μέσω σωλήνα αναπνοή. Ο αέρας σε σφουγγαράδες διοχετευόταν με την συνδρομή τρόμπας. Δεν μπορεί να υπερνικηθεί διαφορετικά ή διαφορά πιέσεων. Οι εκπνοή δεν γινόταν από τον ίδιο σωλήνα.
Ένας αναπνευστήρας έχει περιορισμούς στο μήκος του. Επανεισπνέεις σημαντικό μέρος του διοξειδίου που εξέπνευσες.
Αν το μήκος είναι μικρό, εκπνέεις δυνατά και απομακρύνεις το διοξείδιο. Αν το μήκος είναι μεγάλο;
Πριν 4 δεκαετίες δοκιμάζαμε κατασκευή ξαδέλφου μου. Η αναπνοή γινόταν μέσω σωλήνα 5 μέτρων. Τα εκπνεόμενα αέρια έφευγαν μέσω βαλβίδας στο νερό. Η διαφορά πίεσης (κάπου μισή ατμόσφαιρα) έκανε την εισπνοή σχεδόν αδύνατη. Πως οι μύες (ή μήπως οι μυς;) θα νικήσουν την υπερπίεση;
Η κατασκευή έμεινε στην αποθήκη της γιαγιάς στα Περβόλια Ρεθύμνου.
Καλησπέρα Αποστόλη.
Πολύ καλό σενάριο Αποστόλη ειδικά εφόσον συνδέει με καθημερινά φαινόμενα.. Το ίδιο κάνει συχνά και ο Ανδρέας (καλησπέρα Ανδρέα) πράγμα που βοηθούν ένα παιδί, έστω και μέσω μιας απλής μελέτης-αναφοράς, να συσχετίσει πολλά γεγονότα της καθημερινής ζωής μας με τη Φυσική.
Γιάννη και Νεκτάριε καλησπέρα και σας ευχαριστώ.
Γιάννη πολύτιμη η εμπειρία σου με τον αυτοσχέδιο μηχανισμό κατάδυσης. Λίγα λόγια για τους σφουγγαράδες εδώ.
Νεκτάριε ο Ανδρέας είναι ο μετρ του είδους…
Αποστόλη καλημέρα, επιλέγω τη συγκεκριμένη ανάρτηση για να εκφράσω μια αντίθετη γνώμη από την πλειοψηφία, τη δική μου θέση και άποψη για τις ασκήσεις που πρέπει να διδάσκουμε…..
Θεωρώ λοιπόν πως είναι καλύτερο να αποφεύγουμε να συνδέουμε τις ασκήσεις με καθημερινά φαινόμενα, αφού για να το πετύχουμε οδηγούμαστε σε περιβάλλοντα αρκετά ασαφή και μάλλον μακριά από όσα διδάσκουμε….
Αποστόλη, σχολιάζω σε δική σου ανάρτηση, γιατί ξέρω πως θα καταλάβεις το πνεύμα όσων γράψω, το οποίο σε καμία περίπτωση δεν στοχεύει να μειώσει την αξία της συγκεκριμένης ανάρτησης, η οποία όπως βλέπω έτυχε και ευρείας αποδοχής ….
Όμως εγώ …..
-Δυσκολεύομαι να μιλήσω για κύλινδρο ακτίνας 44,5m και ύψους 0,1mm
-Δυσκολεύομαι να μετρήσω πως η επιφάνεια της κηλίδας απέχει 0,01mm από την επιφάνεια της θάλασσας …..
-Δεν καταλαβαίνω γιατί η ύπαρξη κηλίδας στην επιφάνεια καθιστά ενδιαφέρον τον υπολογισμό της πίεσης σε γνωστό βάθος…
– Δεν καταλαβαίνω γιατί χρειάζεται η ύπαρξη κηλίδας και η βουτιά κάτω από αυτή, για να μιλήσουμε για τον τρόπο εισροής αέρα μέσω αναπνευστήρα και να υπολογίσουμε το μέγιστο βάθος κατάδυσης
-Δεν καταλαβαίνω επίσης, πως ενώ διαφωνούμε με ασκήσεις που όταν κόβεται ένα νήμα οδηγούν σε άλλο περιβάλλον-άλλη άσκηση (και καλά κάνουμε και διαφωνούμε ….) όταν εισάγουμε ψήγματα σύνδεσης με καθημερινή ζωή, αποδεχόμαστε ερωτήματα (α,β) που ελάχιστη σχέση έχουν με ερωτήματα (γ,δ)….
Ξέρω πως μπορεί να υπάρξουν και όμορφες ιδέες σύνδεσης με ρεαλιστικά περιβάλλοντα, όπως εδώ
….αλλά είναι λίγες
Ξέρω επίσης πως αποτελώ μειοψηφία….αλλά δεν θέλω να δω στη φυσική θέματα……. για το που απορροφάται η ασπιρίνη …….
Εξάλλου, αν θέματα διαγωνισμών αποτελούν οδηγό, τα τελευταία χρόνια θέματα στον Αριστοτέλη, δείχνουν προσήλωση σε θεωρητικά μοντέλα….
2016
2017
2018
2019
Τονίζω και πάλι,πως η συγκεκριμένη ανάρτηση μου έδωσε την ευκαιρία να γράψω σκέψεις
που είχα στο νου από καιρό
Γειά σου Θοδωρή.
Χαίρομαι που η παρούσα έγινε η αφορμή, ώστε να εκφάσεις τις σκέψεις σου. "Απολογούμαι", καταθέτοντας κάποιες δικές μου:
α. το φράγμα δεν έχει κατ' ανάγκη ύψος 0,1mm, αλλά μάλλον μεγαλύτερο. Δες εδώ κάποιες προδιαγραφές πλωτών αντιρρυπαντικών φραγμάτων.
β. έστω το ερώτημα: "Βάρκα ισορροπεί σε θάλασσα. Υπολογίστε την πίεση σε βάθος h κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας". Έχω διαπιστώσει αμηχανία, ως προς την διαπραγμάτευση της απάντησης.
γ. Παρόλο ότι κατανοώ την έδρα της ένστασής σου, θεωρώ ότι η διασύνδεση της φυσικής με την καθημερινότητα μπορεί σε κάποιες περιπτώσεις να κάνει ελκυστικότερο το μάθημα, αρκεί φυσικά αυτή να μην γίνει αυτοσκοπός, ή ακολουθώντας μόδες των καιρών…
Σε ευχαριστώ για την κατάθεση της άποψής σου.
Αποστόλη προφανώς και δεν απολογείσαι ούτε καν "απολογείσαι"…..
Εσύ καλά έκανες και έφτιαξες μια ανάρτηση "ρεαλιστικού" περιεχόμενου
με οικολογικές αναφορές…..
Κρατώ ως minimum συμφωνίας:
"θεωρώ ότι η διασύνδεση της φυσικής με την καθημερινότητα μπορεί σε κάποιες περιπτώσεις να κάνει ελκυστικότερο το μάθημα, αρκεί φυσικά αυτή να μην γίνει αυτοσκοπός, ή ακολουθώντας μόδες των καιρών…"
Καλησπέρα Θοδωρή. Σήμερα έκανα την άσκηση στην τάξη και παρατήρησα ότι άρεσε στους μαθητές. Το ερώτημα με την πίεση στον πυθμένα, το προέκτεινα, βάζοντας ένα φελλό σε ένα ποτήρι με νερό και ζήτησα να μου πουν αν αλλάζει η πίεση στον πυθμένα με την παρουσία του φελλού.
Θέλω να πω πως η σύνδεση με φαινόμενα της καθημερινής ζωής, με δεδομένες κάποιες συνθήκες, βοηθάει πολύ περισσότερο στην κατανόηση από ένα θεωρητικό μοντέλο. Προσωπικά έχω αναρτήσει πολλές ασκήσεις π.χ. στο βαρυτικό πεδίο, αυτή ή αυτή ή αυτή. Ασχολήθηκα πολλές ώρες σε κάθε μία για να προσαρμοστεί στις ανάγκες της Β΄τάξης.
Πριν ανακαλύψω το Υλικό, έκανα μόνο ασκήσεις του στυλ "Ένα υλικό σημείο βρίσκεται στη θέση … Να βρεθεί το σημείο συνάντησης κ.λ.π." Όταν όμως είδα στο Υλικό εκφωνήσεις του στυλ "Δύο φίλοι ξεκινούν … να συναντηθούν…" ή "Ο κακός λύκος και το κατσικάκι"(δική σου) – τυχαία παραδείγματα- και την αποδοχή στην τάξη, κατάλαβα ότι αξίζει να θυσιάσουμε λίγο από την αυστηρότητα του μοντέλου, για να κάνουμε την άσκηση ελκυστική στα παιδιά.
Πιστεύω πως η άποψή σου δεν είναι μειοψηφία, είναι περισσότερο μια αγωνία να μην ξεφύγουμε και κάνουμε τη Φυσική … μπακαλική, ιδιαίτερα καθώς μπαίνουμε σε εποχή Stem και Pizza. Νομίζω ότι πρέπει να ληφθεί υπ’όψιν από όλους μας πολύ σοβαρά η άποψή σου.
Ανδρέα ευχαριστώ για την κατάθεση της γνώμης σου…
Θεώρησα ότι πρέπει να γράψω αυτό που πιστεύω και ας είναι κόντρα στις τάσεις
της εποχής….. Εξάλλου, πάντα έλεγα αυτό που πίστευα και ελπίζω να συνεχίσω να το κάνω…
Οι αναρτήσεις σου για το βαρυτικό πεδίο είναι οδηγός για όλους μας, αρκεί να υπάρχει
και η δυνατότητα στο ακροατήριο να αντιλαμβάνεται τα στοιχειώδη….
Φοβάμαι πως η διδασκαλία της Φυσικής στο Λύκειο, νοσεί βαριά….αφού οι μαθητές
φθάνουν στο Λύκειο και δεν γνωρίζουν πλέον στοιχειώδη μαθηματικά….
Υπάρχει απόλυτη ανακολουθία στο τι διδάσκονται στα μαθηματικά και τι χρειάζονται
στη φυσική……Η σχέση α/β=γ/δ άρα α+β/β=γ+δ/δ φαντάζει τεράστιας δυσκολίας,
ο τριγωνομετρικός κύκλος είναι άγνωστος και το τριώνυμο τρομάζει ….
Φοβάμαι πως δεν υπάρχει θεραπεία…..είτε ντύνεις τις ασκήσεις με λύκους και κατσικάκια,
είτε όχι, το αποτέλεσμα ίδιο θα είναι…..