Σάββατο, 28 Μαρτίου 2009

Θέματα εξετάσεων Φυσικής από την Κύπρο

1) Θέματα ενιαίων εξετάσεων τεχνικών σχολών 2005
2) Θέματα ενιαίων εξετάσεων λυκείων 2005
3) Θέματα εισαγωγικών εξετάσεων λυκείων και τεχνικών σχολών 2005
4) Θέματα παγκύπριων εξετάσεων φυσικής 2006

Στην ιστοσελίδα της Ένωσης Κυπρίων Φυσικών

Τετάρτη, 25 Μαρτίου 2009

Με 103 ευρώ στα όρια της στρατόσφαιρας.

Κατάφεραν με κόστος μόλις 103 ευρώ, να δημιουργήσουν μια κατασκευή δικής τους επινόησης, η οποία έφτασε σε ύψος 31 χιλιάδων μέτρων φωτογραφίζοντας παράλληλα την Γη.

Το εγχείρημα έλαβε χώρα στα τέλη του Φλεβάρη, από τους Gerard Marull Paretas, Sergi Saballs Vila, Marta Gasull Morcillo και Jaume Puigmiquel Casamort, μαθητές στο σχολείο IES La Bisbal Καταλονίας της Ισπανίας, υπό την επίβλεψη / καθοδήγηση του καθηγητή τους κ. Jordi Fanals Oriol. Οι μαθητές είναι ηλικίας 18 με 19 ετών. Χρησιμοποίησαν ένα μπαλόνι από latex αξίας 44,21 ευρώ περίπου γεμισμένο με ήλιο, μια «κοινή θνητή» κάμερα Nikon Coolpix κόστους περίπου 58,95 ευρώ, αισθητήρες εξ ολοκλήρου δικής τους κατασκευής και πολύ μεράκι.

Ο αρχικός στόχος ήταν να φτάσει το μπαλόνι μαζί με το φορτίο του (ενάμιση κιλού) στα δέκα χιλιάδες μέτρα ύψος, το ύψος δηλαδή των εμπορικών αερογραμμών. Η πορεία του μπαλονιού καταγραφόταν με συνδυασμό των αισθητήρων και του γνωστού Google Earth. Προς μεγάλη τους έκπληξη, η ιδιοκατασκευή έφτασε στην απόσταση των 31 χιλιάδων μέτρων, τα όρια δηλαδή της στρατόσφαιρας.

Εκεί το μπαλόνι άρχισε να χάνει το πτητικό υλικό του (ήλιο) και άρχισε την πτώση προς την Γη. Δεύτερη μεγάλη έκπληξη για την τετραμελή ομάδα και τον καθηγητή, ήταν ότι οι αισθητήρες συνέχισαν να μεταδίδουν δεδομένα ακόμα και μετά την επιστροφή τους στην Γη. Δεδομένων των ακραίων συνθηκών που επικρατούν στα 31 χιλιάδες μέτρα, είναι πραγματικά αξιέπαινοι οι μαθητές που κατάφεραν με συνολικό κόστος 103 ευρώ, να δημιουργήσουν ένα σύστημα του οποίου οι αισθητήρες δεν «υπέκυψαν» στις τόσο ακραίες συνθήκες που επικρατούν στην στρατόσφαιρα.

Κυριακή, 22 Μαρτίου 2009

Μέτρηση της ταχύτητας του ήχου με τον συντονισμό αέριας στήλης


Υπολογισμός της ταχύτητας διάδοσης του ήχου από τον συντονισμό αέριας στήλης με ηχογόνο πηγή.

Στάσιμα ηχητικά (διαμήκη) κύματα. Λίγη θεωρία.

Παράγονται από τη συμβολή δυο ηχητικών κυμάτων που διαδίδονται σε αντίθετες κατευθύνσεις (ένα προς τα δεξιά και το άλλο προς τα αριστερά)
Όταν ο ήχος ανακλάται σε ένα πέτασμα, τα προς τα εμπρός και προς τα πίσω τρέχοντα κύματα παράγουν στάσιμο κύμα, σαν το στάσιμο διαμήκες κύμα στο ελατήριο Slinky.
Όπως στα εγκάρσια στάσιμα κύματα υπάρχουν και στα στάσιμα διαμήκη δεσμοί και κοιλίες. Στους δεσμούς (N) οι σπείρες του ελατήριου δεν ταλαντώνονται (είναι ακίνητες) ενώ στις κοιλίες (A) οι σπείρες ταλαντώνονται με μέγιστο πλάτος, όπως δείχνουν τα κόκκινα βέλη στο σχήμα. Η ταλάντωση γίνεται κατά μήκος της ευθείας διάδοσης των επιμέρους κυμάτων, όπως το περιμένει κανείς για τα διαμήκη κύματα.
Στα στάσιμα ηχητικά κύματα, τα σωματίδια συμπεριφέρονται ως οι κόκκινες τελείες.
Σε σωλήνες με κλειστό το ένα άκρο, στο κλειστό άκρο σχηματίζεται δεσμός απομάκρυνσης (αφού τα μόρια εμποδίζονται να κινηθούν). Στο ανοικτό άκρο (ή κοντά σ’ αυτό) σχηματίζεται κοιλία απομάκρυνσης.
Επειδή η απόσταση μεταξύ ενός δεσμού και της πλησιέστερης κοιλίας είναι λ/4, το μήκος L του σωλήνα που συνηχεί με το εκάστοτε διαπασών πρέπει να είναι περιττό πολλαπλάσιο του λ/4 (L= λ/4 με ορισμένο διαπασών που εκπέμπει συχνότητα f, ή L= 3λ'/4 με ένα άλλο διαπασών που εκπέμπει συχνότητα f΄ = 3f κ.ο.κ.)




Συνήχηση (συντονισμός) αέριας στήλης σωλήνα με ηχητική πηγή.

Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα συγκεκριμένο διαπασών που εκπέμπει ορισμένη συχνότητα f(π.χ. 1080 Hz). Μεταβάλλοντας, με χαμήλωμα ή ανέβασμα της δεξαμενής, τη στάθμη του νερού και επομένως το μήκος της αέριας στήλης πάνω από τη στάθμη του νερού, παρατηρούμε ότι μόνο όταν η στήλη λάβει ορισμένο μήκος, συνηχεί με το διαπασών, οπότε ακούμε έντονο ήχο.
Μετρώντας τα μήκη της αέριας στήλης που ακούμε έντονο ήχο, προκύπτει το μήκος κύματος του ήχου και από τη γνωστή συχνότητα υπολογίζουμε την ταχύτητα διάδοσης του ήχου.






Διαδικασία, Μετρήσεις, Επεξεργασία μετρήσεων
Παραλλαγή της παραπάνω μεθόδου είναι η χρησιμοποίηση γυάλινου σωλήνα ο οποίος στο άνω άκρο του φέρει σαν ηχητική πηγή ένα μικρό μεγάφωνο που τροφοδοτείται από γεννήτρια ακουστών συχνοτήτων γνωστής συχνότητας.
Το μεγάφωνο εκπέμπει απλό (ημιτονοειδή) ήχο γνωστής συχνότητας που καθορίζουμε στη γεννήτρια, που διεγείρει σε εξαναγκασμένη ταλάντωση την κυλινδρική στήλη του αέρα στον σωλήνα.
Κατά μήκος του γυάλινου σωλήνα κινείται στέλεχος εφοδιασμένο με έμβολο. Το έμβολο δρα σαν ανακλαστήρας του ήχου.
Με τη μετακίνηση του εμβόλου βρίσκουμε τις θέσεις εκείνες που ακούμε έντονο ήχο. Τότε η αέρια στήλη με μήκος που μετρείται με την μετροταινία πάνω στον σωλήνα είναι σε συντονισμό με την ηχητική πηγή της γνωστής συχνότητας.
1) Συναρμολογούμε τον γυάλινο σωλήνα στις δυο του πλαστικές βάσεις. Φροντίζουμε ώστε το αριστερό άκρο του σωλήνα να εφάπτεται στο μεγάφωνο. Αρχικά το έμβολο να είναι πολύ κοντά στο μεγάφωνο.
2) Συνδέουμε τη γεννήτρια ακουστών συχνοτήτων στο ρεύμα, χωρίς να ανοίξουμε ακόμα τον διακόπτη λειτουργίας της

3) Συνδέουμε την έξοδο της γεννήτριας των ακουστών συχνοτήτων με το μεγάφωνο. Αρχικά το έμβολο είναι πολύ κοντά στο μεγάφωνο.
4) Επιλέγουμε στην γεννήτρια μια ορισμένη συχνότητα που διαβάζουμε στην κλίμακα της γεννήτριας (π.χ. 1000 Hz ).
Φροντίζουμε την ένταση με το κουμπί «amplitude” ώστε να είναι στη θέση 9 ενός ωρολογιακού δίσκου. Επειδή το μεγάφωνο είναι ισχύος 0.25 W κινδυνεύει να καεί, αν χρησιμοποιηθεί η μέγιστη ισχύς 10 W της γεννήτριας.
5) Θέτουμε σε λειτουργία τη γεννήτρια και
6) Μετακινούμε αργά το έμβολο, μέχρις ότου ακούσουμε έντονο ήχο. Σημειώνουμε το μήκος της αέριας στήλης του σωλήνα.
7) Συνεχίζουμε την αργή μετακίνηση του εμβόλου μέχρις ότου εντοπίσουμε τη δεύτερη, τρίτη θέση δυνατού ήχου
8) Καταγράφουμε τα μήκη της μετροταινίας στον πίνακα.
ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Στην πραγματικότητα η πρώτη κοιλία δεν σχηματίζεται ακριβώς στα χείλη του σωλήνα στο μεγάφωνο, αλλά παραέξω, η θέση του πρώτου μέγιστου ήχου δεν είναι το λ/4, αλλά γενικά μια απόσταση α.
Υπάρχει μια απόσταση διόρθωσης, γι’ αυτό η απόσταση λ/2 υπολογίζεται από την απόσταση μεταξύ πρώτου – δεύτερου μέγιστου ήχου ή από την απόσταση δεύτερου – τρίτου μέγιστου ήχου.
Με λίγα λόγια τα σχήματα στα βιβλία θεωρίας, αλλά και στην παρούσα ανάρτηση είναι ελαφρώς λάθος, αλλά είπα να μην φέρω σύγχυση στους διαγωνιζόμενους υποψήφιους, αρκεί το άγχος των εξετάσεων.


7) Επαναλαμβάνουμε τα ανωτέρω για άλλη συχνότητα της γεννήτριας π.χ. 500 Hz, 2000 Hz, 4000 Hz.
8) Υπολογίζουμε για κάθε συχνότητα την ταχύτητα διάδοσης του ήχου.

Ερωτήσεις
α) Εξαρτάται η ταχύτητα διάδοσης του ήχου στον αέρα από τη συχνότητα της ηχητικής πηγής;
β) Τι παρατηρείτε στην τιμή του γινομένου (συχνότητα πηγής f ) x (μήκος κύματος λ)
γ) Από τι εξαρτάται η ταχύτητα διάδοσης του ήχου στον αέρα; Μετρήστε τη θερμοκρασία του δωματίου στο οποίο κάνατε το πείραμα, και υπολογίστε την ταχύτητα διάδοσης του ήχου σε θερμοκρασία 0 βαθμών Κελσίου.
δ) Μπορείτε να εξηγήσετε, με βάση την κινητική θεωρία των αερίων, γιατί η ταχύτητα διάδοσης του ήχου στα αέρια αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας;

ΠΗΓΕΣ
1) A Laboratory Manual of Physics F. Tyler (Edward Arnold - 1981)
2) Κυματική Θ. Κουγιουμζέλη & Σ. Περιστεράκη (Εκδ. Κοκοτσάκη – 1967)
3) Φυσική Halliday – Resnick (Εκδ. Πνευματικού – 1976)
4) Physics Cutnell – Johnson (Wiley - 1992)
5) Εργαστηριακός Οδηγός Φυσικής Γ Λυκείου κατεύθυνσης: Ιωάννου, Ντάνος, Πήττας, Ράπτης (ΟΕΔΒ – 2002)

Μετατροπή ήχου σε φως!

Sound Waves Generate Light
LIVERMORE, Calif., March 18, 2009 – High-frequency sounds have been converted into light for the first time, according to scientists at Lawrence Livermore National Laboratory.

By reversing a process that converts electrical signals into sounds, the researchers believe that they have discovered a new tool to enhance the way computer chips, LEDs and transistors are built.

They used piezoelectric speakers, which are commonly found in cell phones, because they operate at a low enough frequency for humans to hear.

Η Συνέχεια ΕΔΩ

Παρασκευή, 13 Μαρτίου 2009

Στάσιμα ηχητικά κύματα. Φλόγες που χορεύουν.



ΠΡΟΣΟΧΗ: Μην επιχειρήσετε το πείραμα! Είναι επικίνδυνο, για μη ειδικούς και με αυτοσχέδιες κατασκευές! Ο ηλεκτρισμός και τα παιχνίδια με φωτιές, δεν προειδοποιούν, ΔΕΝ είναι σκυλιά να γαυγίσουν πριν δαγκώσουν!
(Από τη Φυσική Halliday - Resnick Εκδόσεις Γ. Πνευματικού)
Στάσιμα ηχητικά κύματα σε μια αέρια στήλη μπορούν να επιδειχθούν εντυπωσιακά με τη συσκευή του σχήματος. Το μεγάφωνο ενός ακουστού απλού ήχου (που παράγει μια γεννήτρια συχνοτήτων) στο S, δημιουργεί ταλαντώσεις σ’ ένα διάφραγμα που έχει ελαστικότητα στο ένα άκρο του σωλήνα. Ο σωλήνας είναι γεμάτος με αέριο που μπαίνει από την είσοδο και βγαίνει αργά από ισαπέχοντα μικρά ανοίγματα στο πάνω μέρος. Ανάβουμε το αέριο παίρνοντας μια σειρά από φλόγες.
Όταν βρεθεί μια συχνότητα στην οποία η αέρια στήλη είναι σε συντονισμό, το πλάτος του στάσιμου διαμήκους κύματος γίνεται μάλλον μεγάλο και μπορούμε να δούμε μια κυματοειδή μεταβολή του ύψους και του πλάτους των φλογών του αερίου κατά μήκος του σωλήνα. Η απόσταση μεταξύ δεσμών ή κοιλιών είναι ευδιάκριτη.
Μεταβάλλοντας τη συχνότητα μπορούμε να περάσουμε από μια συνθήκη συντονισμού σε άλλη. Οι φυσικές συχνότητες ταλαντώσεως της αέριας στήλης καθορίζονται από το ενεργό μήκος της στήλης και την ταχύτητα του ήχου.
Η απόσταση μεταξύ διαδοχικών δεσμών ή μεταξύ διαδοχικών κοιλιών είναι λ/2.
Γνωρίζοντας και τη συχνότητα του ήχου της πηγής f, μπορούμε να βρούμε την ταχύτητα του ήχου στο αέριο u=f λ
Στο σχήμα οι δεσμοί Ν (node) και οι κοιλίες Α (antinode) αντιστοιχούν σε απομακρύνσεις σωματιδίων στο στάσιμο κύμα.
Σ’ ένα δεσμό απομάκρυνσης οι μεταβολές της πίεσης (πάνω και κάτω της μέσης τιμής είναι μέγιστες. Άρα ένας δεσμός απομάκρυνσης αντιστοιχεί σε κοιλία πίεσης.
Δυό μικρά στοιχεία όγκου εκατέρωθεν ενός δεσμού ταλαντώνονται σε αντίθεση φάσης. Έτσι όταν προσεγγίζουν η πίεση στο δεσμό γίνεται μέγιστη, και όταν απομακρύνονται η πίεση στο δεσμό γίνεται ελάχιστη.
Σε μια κοιλία απομάκρυνσης η πίεση παραμένει σταθερή με το χρόνο. Άρα μια κοιλία απομάκρυνσης αντιστοιχεί σε δεσμό πίεσης. Δυο μικρά στοιχεία αερίου εκατέρωθεν μιας κοιλίας ταλαντώνονται σε φάση και επομένως δεν δημιουργούν μεταβολές πίεσης στην κοιλία.

Πέμπτη, 12 Μαρτίου 2009

Ο μαθητευόμενος μάγος πήρεν την σκούπαν.

Όπως είναι γνωστό το σημερινό σύστημα πανελληνίων εξετάσεων εισαγωγής στα ΑΕΙ - ΤΕΙ οδηγεί τους υποψήφιους να τελειώνουν το Λύκειο με ελάχιστες γνώσεις ηλεκτρισμού, οπτικής, κλασσικής ηλεκτρονικής, νεώτερης Φυσικής, μια και είναι οφθαλμοφανές ότι ύλη που δεν εξετάζεται, δεν μαθαίνεται, φυσικό και επόμενο.
Αντ αυτών μαθαίνουν το σίγμα ταφ ίσον γιώτα επί αλφα γωνιακό, το ελατήριο μόνο του ή σε συνδυασμό με άλλα σε όλες τις στάσεις, κύματα με αρχική φάση που τρέχουν ειδικά προς τα αριστερά, κρούσεις χωρίς την ώθηση της δύναμης και άλλα διασκεδαστικά, όπως για την τιμή της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου του ΗΛΜ κύματος την τάδε χρονική στιγμή, όταν είναι γνωστό ότι αυτή η ρημάδα η ένταση, μέχρι να πει κανείς α, έχει αλλάξει εκατομμύρια φορές.

Πρόσφατα ένας μαθητής, μου έλεγε για τον Einstein τι τρομερές ασκήσεις θα μπορούσε να λύσει. Δεν θα υπήρχε, μου λέει, άσκηση από κανένα "βοήθημα" όσο έντεχνα στρυφνό και αν είναι, κανένα τέταρτο θέμα που να μην μπορούσε ο θείος Αλβέρτος να λύσει. Έμεινα άφωνος και μετά γέλασα πικρά που ο Θεϊκός Αλβέρτος φάνταζε σαν ένας φτηνός προπονητής πανελλήνιων εξετάσεων.

Είδα προ καιρού στην alfavita έναν οδηγό για τις παγκύπριες εξετάσεις, και τον θυμήθηκα όταν είδα στο περίπτερο αναρτημένη την εφημερίδα Απογευματινή που φώναζε με μεγάλα γράμματα ΜΕΙΩΝΕΤΑΙ η διδακτέα ύλη, σκέψου η εξεταστέα!
Και μόνο για σύγκριση αξίζει να περιηγηθούμε στις 382 σελίδες του, στην εξεταστέα ύλη, στις 4, 5 ξένες γλώσσες που εξετάζονται, στην ύλη της Φυσικής, αν και συμπλέουσα με την μαμά πατρίδα συμπεριλαμβάνει και άλλα κεφάλαια τις στοιχειώδεις έννοιες της Μηχανικής, αρκετό ηλεκτρισμό.
Στον οδηγό περιλαμβάνονται και τα περυσινά θέματα για τις ανώτατες σχολές, αλλά και πιο καλά θέματα στην τετράωρη εξέταση των τεχνικών σχολών.
Εκεί να δείτε θέματα!

Πατήστε ΕΔΩ για τον οδηγό με τις 382 σελίδες.

Τρίτη, 10 Μαρτίου 2009

Μου λεγέν η μάνα μου, μάθε γιέ μου γράμματα.



Μου ΄λέγε, μωρ’, μου λέγε,
μου ‘λεγε η μάνα μου.
Μου λέγε η μάνα μου:
- Μάθε, γιε μου γράμματα.

Μάθε, γιε μου, γράμματα,
μάθε κοντυλίσματα.
Κι εγώ δεν την άκουσα,
πιστικός εγίνηκα.

Πιστικός εγίνηκα,
χίλια πρόβατα βοσκώ.
χίλια πρόβατα βοσκώ.
με εβδομήντα δυο σκυλιά.

ΕΔΩ μια άλλη παραλαγή, το πλήρες τραγούδι.

Τετάρτη, 4 Μαρτίου 2009

Ελληνικό ηφαιστειακό τόξο

Ένα βίντεο για το ελληνικό ηφαιστειακό τόξο από το πανελλήνιο σχολικό δίκτυο

ΤΑ ΝΗΣΙΑ με το μίνιο και με το φούμο
τα νησιά με το σπόνδυλο κάποιανου Δία
τα νησιά με τους έρημους ταρσανάδες
τα νησιά με τα πόσιμα γαλάζια ηφαίστεια

Στο μελτέμι τα ορτσάροντας με κόντρα-φλόκο
Στον γαρμπή τ' αρμενίζοντας πόντζα - λαμπάντα
έως όλο το μάκρος τους τ' αφρισμένα
με λιτρίδια μαβιά και με ηλιοτρόπια

Η Σίφνος, η Αμοργός, η Αλόννησος
η Θάσος, η Ιθάκη, η Σαντορίνη
η Κως, η Ίος, η Σίκινος

ΑΞΙΟΝ ΕΣΤΙ στο πέτρινο πεζούλι
αντικρύ του πελάγους η Μυρτώ να στέκει
σαν ωραίο οκτώ ή σαν κανάτι
με την ψάθα του ήλιου στο ένα χέρι


Της δικαιοσύνης ήλιε νοητέ
και μυρσίνη εσύ δοξαστική
μη παρακαλώ σας μη
μη λησμονάτε τη χώρα μου

Αετόμορφα τα έχει τα ψηλά βουνά
στα ηφαίστεια κλήματα σειρά
και τα σπίτια πιο λευκά
στού γλαυκού το γειτόνεμα

Τα πικρά μου χέρια με τον κεραυνό
τα γυρίζω πίσω απ' τον καιρό
τους παλιούς μου φίλους καλώ
με φοβέρες και μ' αίματα.