JU Opća gimnazija „Bosanska Krupa“

Predmetni profesor: Amna Dervišagić 01.12. 2010.

Nastavni predmet: fizika

Razred: III1

Nastavna jedinica: Određivanje brzine svjetlosti pomoću mikrotalasne peći i čokolade

Zadaci sata:

Obrazovni- za ostvarenje: spoznajnih interesa: učenik će upoznati činjenice, pojmove i

procese iz područja elektromagnetnih talasa

doživljajnih interesa: učenik će steći i razviti interes za prirodnonaučnu, istraživačku i

kooperativnu kulturu

djelatnih interesa: učenik će razvijati sposobnosti mišljenja odabiranjem i odlučivanjem

Odgojni- za ostvarenje: bioloških potreba: učenik će marljivo raditi, dijelit će poslove,

pomagat će

socijalnih potreba: dogovarat će se, surađivat će

samoaktualizirajućih potreba: učenik će iskazati svoje stavove i upoznati stavove drugih,

prepoznat će osjećaj sigurnosti i pripadanja kolektivu, cijeniti vlastite i tuđe vrijednosti

Tip sata: USVAJANJE NOVIH SADRŽAJA kroz eksperimentalnu vježbu

Nastavna pomagala: Mikrovalna peć, čokolada, lenjir, digitron, tabla, kreda, kalkulator

Literatura:

Botonjić Ismet, Fizika 3, udžbenik za 3. razred gimnazije, Sarajevo Publishing.2003

Čolić A, „Fizika za prvi razred srednjih škola“, Harfograf, Tuzla

The Physics Teacher, vol. 35, April 1997, p. 231. Copyright 1997 American Association of

Physics Teachers

Zbornik predavanja, Fizika u obrazovanju-teme savremene fizike, DES Sarajevo, 2007.

Internet http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SpeedOfLight/measure_c.html

Oblici rada: kombinirani - rad u grupi, frontalni i individualni

Nastavne metode: metoda demonstracije, praktičnog rada, metoda razgovora

metoda problemske nastave (istraživačka, heuristička, metoda problemskog izlaganja)

Tok nastavnog sata:

Uvodni dio (5’):

„We can't solve problems by using the same kind of thinking

we used when we created them"

A. Einstein

Cilj: pobuditi učeničko interesovanje za temu. Učenici svoje znanje trebaju graditi na vlastitoj

aktivnosti, samostalno tražiti činjenice i uzročno-posljedične veze, težiti proširenju znanja,

učenjem otkrivanjem

Godine koje su uslijedile nakon Roemera, mnogi su uspjeli većom tačnošću, odrediti brzinu

svjetlosti. Npr: astronauti su na površini Mjeseca postavili ogledala precizno usmjerena prema

Zemlji, a sa Zemlje je emitiran kratkotrajni laserski snop usmjeren prema tim ogledalima. Od

trenutka emitiranja do povratka, proteklo je 2,56 s. Udaljenost između Mjeseca i Zemlje

iznosi 384000 km, te se dobilo da je brzina svjetlosti približno 300000 km/s

Postavlja se pitanje, kako u učionici, bez skupe opreme, odrediti ovu konstantu? Pokušajmo

otkriti način da brzinu svjetlosti možemo odrediti jednostavno, pomoću mikrovalne peći i

čokolade!

Glavni dio sata (35’):

Kada bacimo kamenčić na mirnu površinu vode, vidimo da se stvaraju talasi. Prenošenje

osciliranja kroz elastičnu sredinu naziva se talasno kretanje. Da bi postojao talas, mora

postojati izvor i elastična sredina kroz koju se prostire.

Oscilacije se prenose sa djelića na djelić, ali svi djelići neće biti u istom položaju-kažemo

da nisu u istoj fazi osciliranja. Rastojanje između dva najbliža djelića u istoj fazi osciliranja je

talasna dužina λ.. Kroz jednu sredinu se mogu istovremeno prostirati dva ili više talasa, pri

čemu može doći do njihovog pojačanja, ili slabljenja. Slaganje dva ili više talasa zove se

interferencija. Poseban slučaj interferencije talasa imamo kada se dva talasa iste talasne

dužine prostiru u suprotnom smjeru. Nastali talas, zove se stojeći talas

Slika 1 Stojeći talas nastaje interferencijom dva talasa jednake amplitude i frekvencije koji na istom pravcu putuju jedan nasuprot drugom.

Kada slušate muziku sa radio-prijemnika, gledate TV, dugine boje na nebu, ili kuhate večeru

u mikrovalnoj pećnici, sigurno ne razmišljate o elektromagnetnim talasima

Postojanje elektromagnetnih talasa teorijski je dao J.C. Maxwell 1864.god., a

eksperimentalno pokazao 1888.H. Hertz. Radio–talasi, vidljiva svjetlost, mikrotalasi.. su vrste

elektromagnetnih talasa.

Stojeći talas ima čvorove i trbuhe. Čvorovi su tačke koje se nalaze u stanju mirovanja, a

trbusi su mjesta sa maksimalnom amplitudom osciliranja. Razmak između dva susjedna

čvora, ili trbuha jednak je polovini talasne dužine talasa od kojih je stojeći talas nastao.

Uopćeno, načini dobijanja mikrotalasa se dijele u dvije kategorije: uređaje čvrstog stanja i

uređaje na bazi vakuum cijevi. Mikrovalovi iz prve kategorije bazirani su na

poluprovodnicima. U drugu kategoriju spadaju uređaji čiji rad se zasniva na kretanju

elektrona u vakuum cijevi pod utjecajem kontroliranog električnog i magnetnog polja-

magnetron. Magnetron je “srce” mikrovalnne pećnice. To je snažna elektronska vakuumska

cijev, koja generiše koherentne mikrotalase. Pronalazači magnetrona se smatraju britanski

naučnici John Randall i H.A.Boot -Birmingham University.

Pripremu hrane pomoću mikrotalasa otkrio je Percy Spencer pri konstrukciji magnetrona za

radar. Primijetio je topljenje čokolade u njegovom džepu.

Hrana se izlaže talasima frekvencije 2,45 GHz, a voda, mast i neke druge supstance,

apsorbuju energiju od mikrotalasa dielektričnim zagrijavanjem Zbog prostornog rasporeda

atoma, molekule vode imaju asimetričan raspored naelektrisanja. Pozitivno naelektrisanje je

na jednom, a negativno na drugom kraju. Molekula se ponaša kao dipol-slijedi uticaj

električnog polja posredstvom sprega sila električnog polja i počne rotirati.. Ako se molekula

vode pobudi na rotaciono kretanje, dobivenu energiju kroz sudare prenosi na molekule kojima

je okružena

Slika 2 Spreg sila, rotacija i zagrijavanje molekula vode. Energija mikrotalasnog zračenja transformira se u unutrašnju energiju i povećava se temperatura

Izvođenje mjerenja

Izvadili smo rotirajući pladanj iz pećnice. Na tanjir smo stavili duži komad čokolade i na

postavili na „maksimalnu jačinu“, dok se ne počne topiti. To je trajalo 10-15s.

Čokoladu ne držati predugo u pećnici.

Slika 3 Izvođenje mjerenja

Nakon toga smo izvadili čokoladu iz pećnice. Neka mjesta na čokoladi su se više istopila.

Slika 4 Rastopljena mjesta na čokoladi

Izmjerili smo razmak između mjesta gdje se čokolada jako rastopila1.

Na mikrovalnoj peći, ili u priručniku piše podatak o frekvenciji.obično 2,45GHz

1 Napomena: zbog nepravilnog oblika i širine udubljenja, razmak između udubljenja je potrebno što preciznije nekoliko puta izmjeriti, najbolje je uzeti razmak između najdubljih tačaka u udubljenjima, a kao rezultat uzeti srednju vrijednost

Slika 5 Nastanak stojećih valova u mikrovalnoj peći

Naš rezultat:

6

6 1

0,061 0,1222

2450 100,122 2450 10

298900000

d m m

f Hzc f m s

mcs

λλ

λ −

= = ⇒ =

= ⋅

= ⋅ = ⋅ ⋅

=

Završni dio sata (5’):

Povijest čokolade započinje s civilizacijom drevnih Maja. Čokoladu su te civilizacije

konzumirale kao gorki napitak spremljen od plodova kakaovca pomiješanog sa različitim

začinima. Žudnja za slatkim poznata je svakome ko je u razdoblju stresa posegnuo za

pločicom čokolade. Dr.Albert Stunkard, profesor psihijatrije na Pensilvanijskom sveučilištu,

vjeruje da je žudnja za slatkim žudnja za serotoninom – neurotransmiterom, molekulom koja

se još naziva "hormon dobrog raspoloženja". Uzimanjem manjih količina čokolade potičemo

koncentraciju i jačamo svoje intelektualne i psihičke sposobnosti. Čokolada je izvrstan izvor

fosfora, koji hrani stanice mozga, te pravi rudnik magnezija, oligoelementa potrebnog za

normalno funkcioniranje svih životnih metaboličkih procesa.

Jedan od razloga da se nakon sata počastimo komadićem čokolade!