Maria Rozenbajgier, Ryszard Rozenbajgier Małgorzata Godlewska, Danuta Szot-Gawlik Świat fizyki Zeszyt przedmiotowo-ćwiczeniowy dla uczniów gimnazjum Część 2A Właścicielem tego zeszytu jest: Klasa Gimnazjum nr w Rok szkolny Kraków 2010
Autorzy: Maria Rozenbajgier Ryszard Rozenbajgier Małgorzata Godlewska Danuta Szot-Gawlik Redakcja merytoryczna: Jadwiga Salach Korekta językowa: Agnieszka Kochanowska-Sabljak Redakcja techniczna: Stanisław Sagnowski Projekt okładki: Joanna Wypiór ZamKor R Copyright by ZamKor P. Sagnowski i Wspólnicy sp. j. ul. Tetmajera 19, 31-352 Kraków tel.: (12) 623 25 00 faks: (12) 623 25 13 e-mail: zamkor@zamkor.pl www.zamkor.pl ISBN 978-83-60793-53-4 (całość) ISBN 978-83-60793-56-5 (część 2A) Druk i oprawa: P.W. Stabil, tel.: (12) 410 28 20
5.5. Siła sprężystości I. Notatki z lekcji II. Odszukaj w podręczniku odpowiedzi na pytanie i wykonaj polecenia: 1. Podaj przykłady działania siły sprężystości. 2. Wykorzystując wiadomości o budowie materii, wyjaśnij przyczyny powstawania siły sprężystości. 3. Od czego zależy wartość siły sprężystości? III. Fizyka wokół nas 1. Dlaczego linki (np. do naciągania płótna namiotów) wykonane z włókien naturalnych przymocowuje się do ścian namiotu za pomocą gumowych łączników? 33
2. Podaj przykłady dyscyplin sportowych, w których wykorzystuje się siły sprężystości. IV. A to ciekawe Bungee jumping to jeden z najbardziej widowiskowych i popularnych sportów ekstremalnych, który często gromadzi wielu obserwatorów. Polega on na skakaniu z dużej wysokości na długiej i elastycznej linie wykonanej zwykle z około tysiąca gumowych włókien. Stosuje się trzy grubości lin: cienka dla masy skoczka od 40 do 65 kg, średnia od 65 90 kg, gruba od 90 do 120 kg. Wypadki, które zdarzają się podczas uprawiania tego sportu, są przeważnie spowodowane błędami w obliczeniach, czego skutkiem jest nieodpowiednie dostosowanie grubości liny do masy skoczka i złe dopasowanie długości liny do wysokości skoku. Ułóż 3 pytania, na które drugi uczeń będzie mógł znaleźć odpowiedzi, czytając powyższy tekst. V. Fizyczne rachunki, czyli rozwiązujemy zadania rachunkowe (i nie tylko) 1. Na wykresie przedstawiono zależność x(f) dla pewnej sprężyny. 34
x (cm) Odczytaj z wykresu: 6 5 4 3 2 1 0 2 4 6 8 10 12 F (N) jakie wydłużenie sprężyny powodują siły o wartości F 1 = 4 N oraz F 2 = 9 N, jaką wartość musi mieć siła, aby spowodować wydłużenie sprężyny o x 3 = 3 cm oraz o x 4 = 5 cm. Odpowiedzi: 2. Wagony kolejowe zaopatrzone są w zderzaki. W zderzaku znajduje się sprężyna, która pod działaniem siły o wartości 500 N skraca się o 1 cm. W wyniku zderzenia ze sobą dwóch wagonów sprężyna skróciła się o 8 cm. Oblicz wartość siły uderzenia wagonów o siebie. Dane: Szukane: Rozwiązanie: Odpowiedź: 35
3. Aby wydłużyć sprężynę o 3 cm, należy podziałać na nią siłą o wartości 15 N. O ile należy zwiększyć wartość tej siły, aby zwiększyć wydłużenie sprężyny o dalsze 2 cm? Dane: Szukane: Rozwiązanie: Odpowiedź: VII. Moje domowe laboratorium fizyczne Doświadczenie 1 Cel: Wykazanie, że istnieje pewna graniczna wartość siły, po przekroczeniu której materiał traci sprężystość i staje się plastyczny. Konieczne przedmioty: mała sprężynka np. z długopisu. Kolejne czynności: 1. Jeden koniec sprężynki ujmij między dwa palce jednej ręki, a drugi koniec między dwa palce drugiej ręki. 2. Rozciągnij delikatnie sprężynkę i puść. Czynność powtórz kilkakrotnie, zwiększając stopniowo wartość sił rozciągających sprężynkę. 3. Obserwuj odkształcenia sprężynki. 36
Schematyczny rysunek: Wynik doświadczenia: Wniosek: Doświadczenie 2 Cel: Zbudowanie sprężystej gumowej wagi. Konieczne przedmioty i przyrządy pomiarowe: kartka papieru milimetrowego naklejona na kartonik, mały plastikowy kubek (np. po jogurcie), gumka recepturka (po przecięciu w jednym miejscu powinna mieć długość około 15 cm), patyczek do szaszłyków, ołówek lub długopis, kilkanaście jednakowych monet, drewniana listwa o długości około 20 cm, taśma klejąca, gwóźdź. 37
Kolejne czynności: 1. Za pomocą gwoździa zrób dwa otwory w górnej części kubka (dokładnie po przeciwnych stronach i na tej samej wysokości). Przełóż patyczek do szaszłyków przez te otwory i, jeśli trzeba, unieruchom go w kubku za pomocą taśmy klejącej. Na środku patyczka przywiąż mocno jeden koniec gumki recepturki. Do biurka lub stołu (w pobliżu nogi) przymocuj taśmą klejącą jeden koniec drewnianej listwy w taki sposób, aby jej drugi koniec wystawał około 10 cm na zewnątrz. Do tego końca listwy przywiąż drugi koniec gumki z kubkiem. Do biurka lub nogi stołu przymocuj taśmą klejącą kartonik z papierem milimetrowym tak, aby górna krawędź kartonika położona była nieco powyżej górnej krawędzi kubka. 2. Zaznacz na kartce położenie 0 na poziomie górnego brzegu kubka. 3. Wkładaj do kubka po jednej monecie i zaznaczaj kolejne położenia górnego jego brzegu. Schematyczny rysunek: Wynik doświadczenia: Wniosek: 38
VIII. Rozrywkowa fizyka 1. Rozwiąż rebus. F NA 100 KO 2. Rozwiązaniem logogryfu jest nazwa skutku oddziaływania siły na sprężynę. Podaj przykłady urządzeń technicznych, w których ten skutek wykorzystano. 3. 10. 2. 8. 6. 4. 5. 7. 9. 1. 1. Graficzne przedstawienie zależności wydłużenia sprężyny od wartości działającej na nią siły. 2. Główny element siłomierza. 3. Inaczej eksperyment. 4. Oznaczana jest symbolem F. 5. Jednostka siły. 6. Inaczej podręcznik (może być np. do fizyki). 7. Przedmiot leżący na gąbce (patrz rys. 5.15 na str. 37 podręcznika). 8. Przedmioty obciążające siłomierz przedstawiony na rysunku 5.14 (str. 35 podręcznika). 39
9. Jest niezbędna do uprawiania ekstremalnego sportu bungee jumping. 10. Służy do pomiaru wartości siły. IX. Komputerowe eksperymenty 1. Wejdź na stronę internetową: http://www.medianauka.pl/programy. php?id=72. Pobierz z niej program Siła sprężystości i zapisz go na swoim komputerze. Uruchom program. Wybierz sprężynę I i obciążaj ją kolejnymi ciężarkami (naciskając przycisk Dodaj ciężarek), po czym wyniki pomiarów zapisz w tabeli. Naciśnij przycisk Rysuj wykres. Te same czynności wykonaj dla sprężyny II. Dla każdej ze sprężyn oblicz współczynnik sprężystości k, wykorzystując w tym celu informacje zapisane w zadaniu 2 na stronie 38 podręcznika. 2. Wpisz do wyszukiwarki internetowej (np. Google) hasło: bungee jumping simulator. W wynikach wyszukiwania kliknij na wyniki wideo dla hasła bungee jumping symulator i obejrzyj zamieszczone tam filmy (w tym prezentację gry). X. Miejsce na rozwiązanie zadań z podręcznika (str. 38) i innych zadań zleconych przez nauczyciela 40