άλμα μήκους

Άλμα σε μήκος (Long jump) Προσομοίωση

Η σκιά μιας μαύρης τρύπας

ΕΤΙΚΕΤΕΣ:

Οι επιστήμονες του διεθνούς Τηλεσκοπίου Ορίζοντα Γεγονότων (Event Horizon Telescope-EHT) ανακοίνωσαν ότι για πρώτη φορά «φωτογράφησαν» τη μεγάλη μαύρη τρύπα που υπάρχει στο κέντρο ενός γαλαξία, συγκεκριμένα του γιγάντιου γαλαξία Μessier 87 (Μ87). Ή μάλλον τη «σκιά» που αυτή ρίχνει στο φωτεινό υπόβαθρο των αερίων που στροβιλίζονται γύρω της, αφού είναι αδύνατο να δει κανείς τι πραγματικά υπάρχει στο εσωτερικό της μαύρης τρύπας, από όπου δεν μπορεί να δραπετεύσει τίποτε, ούτε το φως.

Διαβάστε 

https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/black-hole-image-makes-history

https://www.tovima.gr/2019/04/10/science/istoriki-imera-gia-proti-fora-oi-mayres-trypes-apokalyptontai-stin-anthropotita/

https://www.tovima.gr/2019/04/10/science/oi-epistimones-apokalyptoun-mystika-gia-tis-mayres-trypes-live/

Το βέλος του χρόνου και η αντιστροφή του σε ένα κβαντικό υπολογιστή της IBM

Arrow of time and its reversal on the IBM quantum computer

Η αποκάλυψη της προέλευσης του "βέλους του χρόνου" παραμένει μια θεμελιώδης επιστημονική πρόκληση. Στο πλαίσιο της στατιστικής φυσικής, το πρόβλημα αυτό συνδέεται άρρηκτα με τον Δεύτερο Νόμο της Θερμοδυναμικής, ο οποίος δηλώνει ότι η γενική τάση στα πραγματικά συστήματα είναι η αύξηση της εντροπίας τους. Αυτό θέτει το ερώτημα κατά πόσο είναι δυνατόν να αναπτυχθούν πρωτόκολλα για την καταστρατήγηση του μη αναστρέψιμου χρόνου και, αν ναι, να εφαρμοστούν πρακτικά αυτά τα πρωτόκολλα. Εδώ δείχνουμε ότι, ενώ στη φύση η σύνθετη σύζευξη που απαιτείται για την αναστροφή του χρόνου μπορεί να φαίνεται εκθετικά απίθανη, μπορεί κανείς να σχεδιάσει έναν κβαντικό αλγόριθμο ο οποίος περιλαμβάνει σύνθετη σύζευξη και αναστρέφει έτσι μια δεδομένη κβαντική κατάσταση.

πηγη:https://www.nature.com/articles/s41598-019-40765-6/figures/3

Φωτογραφίζοντας το ΦΡΑΓΜΑ ΗΧΟΥ

NASA captured shockwaves of a supersonic T-38 over the Mojave Desert
Τον γύρο του διαδικτύου κάνουν οι εκπληκτικές φωτογραφίες, τις οποίες η NASA πρώτη φορά κατάφερε να τραβήξει και στις οποίες φαίνονται υπερηχητικά αεροσκάφη Τ-38 να σπάνε το φράγμα του ήχου.
 
Πηγή: Συγκλονιστικές φωτογραφίες της NASA: Καρέ-καρέ η στιγμή που αεροσκάφη «σπάνε» το φράγμα του ήχου [εικόνες] | iefimerida.gr 

Γιατί η απαρίθμηση απλών ελαστικών κρούσεων μας οδηγεί στον αριθμό π;

Mια εντυπωσιακή πειραματική μέθοδος που υπολογίζει τα ψηφία του π είναι το πείραμα με την βελόνα του Buffon.

Περιληπτικά: χαράσσουμε στο πάτωμα παράλληλες γραμμές που απέχουν απόσταση L μεταξύ τους. Παίρνουμε μια βελόνα μήκους L/2 και την αφήνουμε να πέσει ελεύθερα, με τυχαίο τρόπο, στο πάτωμα.

Επαναλαμβάνουμε το πείραμα αρκετές φορές και καταγράφουμε τις περιπτώσεις που η βελόνα τέμνει κάποια γραμμή στο πάτωμα. 

Αν ν είναι ο αριθμός των δοκιμών και x οι φορές που η βελόνα τέμνει κάποια παράλληλη γραμμή του πατώματος τότε ισχύει:

π ≈ ν/x.(en.wikipedia.org/wiki/Buffon_needle_problem)

Ενώ η μέθοδος προσδιορισμού των ψηφίων του π του Buffon έχει στατιστικό χαρακτήρα, υπάρχει και μια άλλη εξίσου εντυπωσιακή «πειραματική» μέθοδος, η οποία είναι εντελώς αιτιοκρατική.

 Βασίζεται στην απλή φυσική της ελαστικής κρούσης δυο μαζών σε μια διάσταση.

δείτε περισσότερα στο https://physicsgg.me/2019/02/04/%CE%B5%CE%BB%CE%B1%CF%83%CF%84%CE%B9%CE%BA%CE%AD%CF%82-%CE%BA%CF%81%CE%BF%CF%8D%CF%83%CE%B5%CE%B9%CF%82-%CE%BA%CE%B1%CE%B9-%CE%BF-%CE%B1%CF%81%CE%B9%CE%B8%CE%BC%CF%8C%CF%82-%CF%80/

πηγή : https://ylikonet.gr/2019/02/03/%CE%BF%CE%B9-%CF%83%CF%85%CE%B3%CE%BA%CF%81%CE%BF%CF%85%CF%8C%CE%BC%CE%B5%CE%BD%CE%BF%CE%B9-%CE%BA%CF%8D%CE%B2%CE%BF%CE%B9-%CF%85%CF%80%CE%BF%CE%BB%CE%BF%CE%B3%CE%AF%CE%B6%CE%BF%CF%85%CE%BD-%CF%84/

Η ΚΙΝΗΣΗ

   

"Απ' όλες τις  δυσκολίες που αντιμετώπισε και ξεπέρασε η ανθρώπινη σκέψη τα τελευταία χίλια πεντακόσια χρόνια, μία υπήρξε εκπληκτική ως προς τα χαρακτηριστικά της και ως προς την ευρύτητα των αποτε­λεσμάτων που προέκυψαν απ' αυτή: το πρόβλημα της κίνησης." Herbert Butterfield. 

Οι Έλληνες, παρά τον εκλεπτυσμένο τρόπο σκέψης τους και την ικανότητα τους στα μαθηματικά, δεν μπόρεσαν να επινοήσουν την έννοια της ταχύτητας και της επιτάχυνσης. 
Απέτυχαν, επίσης, να συλλάβουν την ιδέα της στιγμιαίας ποσότητας και να διεισδύσουν στο νόμο της αδράνειας.
Το φαινόμενο της κίνησης μελετήθηκε εξονυχιστικά τους επόμενους αιώνες.
Το αποφασιστικό βήμα, ωστόσο, για τη διαμόρφωση και τη μελέτη των σχετικών εννοιών έγινε μόλις τον 17ο αιώνα.
Το γεγονός αυτό αποτελεί μέτρο της πολυπλοκότητας των εννοιών και επιβεβαιώνει τον δραματικό ισχυρισμό του Butterfield.

Συνεπώς αποφεύγουμε να εισάγουμε τις έννοιες (μετατόπιση-ταχύτητα-επιτάχυνση) αξιωματικά(αυθεντία-δασκαλοκεντρικό μοντέλο).
 Προσπαθούμε να οδηγήσουμε τους μαθητές να προσεγγίσουν οι ίδιοι τις έννοιες μέσω πραγματικών προβλημάτων έχοντας ως αφετηρία τις προσωπικές εμπειρίες από καθημερινά φαινόμενα. για παράδειγμα:

α) δείχνουμε κατάλληλες εικόνες σωμάτων σε κίνηση.

β) δείχνουμε πειραματική διάταξη σώματος κινουμένου (π.χ. φυσαλίδα αέρος σε διάφανο σωλήνα)

γ) δείχνουμε βίντεο αθλητών π.χ. σε αγώνισμα 100 μ 

 Αρχικά βοηθάμε τους μαθητές να προσδιορίσουν:

• την εικόνα της θέσης ενός κινητού σε κάθε ένδειξη του χρονομέτρου, 
• της μετατόπισης και 
• της χρονικής διάρκειας και

  κατόπιν θέτουμε το ερώτημα: : "πώς μπορούμε να επινοήσουμε ένα τρόπο για να συμπεράνουμε το πόσο γρήγορα κινιόταν το σώμα; 
Χρησιμοποιώντας τις τιμές της θέσης και του χρόνου;"

Μέσω  φύλλου εργασίας οι μαθητές θα παρακινηθούν να εξετάσουν το λόγο Δχ/Δt χωρίς να χρησιμοποιούν το όνομα του απλά την σημασία του.

Αφού αναδειχθεί η χρησιμότητα και το νόημα του τότε δίνουμε και το όνομα του.
  Μια σημαντική αντιδιαστολή προκύπτει αν ζητήσουμε από τους μαθητές να εξετάσουν το λόγο 
Δt/Δχ με ανάλογο τρόπο.

Ομοίως πράτουμε με την έννοια της επιτάχυνσης. 
 Η χρήση των προϊόντων και εργαλείων των Τ.Π.Ε.,(λογισμικά Interactive physics, Modellus κ.α.) στη συγκεκριμένη διδακτική πρόταση, υποστηρίζει:

• την αυτόνομη πορεία του μαθητή προς τη γνώση, 
• τη διερευνητική βιωματική συνεργατική μάθηση,  
• τον εμπλουτισμό  του ρόλου του δασκάλου από αυτόν του καθοδηγητή, σε εκείνον του συντονιστή- διευκολυντή, και 
• διευκολύνει την προσέγγιση της κίνησης, μετασχηματίζοντας την παραδοσιακή διδακτική πράξη.

Δες σχετικό σενάριο. http://users.sch.gr/rafroussis/FYSIKH/A_LYKEIOY.htm

Η ΔΥΝΑΜΗ

 H Έννοια δύναμη

α. Η εμπειρία του σπρώχνω και του τραβώ. (ωθήσατεè) ή  έλξατεç)

Η άκρη του νήματος που οδήγησε στην οικοδόμηση της έννοιας δύναμη βρίσκεται στην πανάρχαια εμπειρία του σπρώχνω και του τραβώ και στην ιδέα να επινοηθεί μια  ΕΝΝΟΙΑ με την οποία να περιγράφεται η εμπειρία τόσο του σπρώχνω όσο και του τραβώ. Μια από τις συνέπειες είτε του σπρώχνω είτε του τραβώ είναι η μετακίνηση ενός αρχικά ακίνητου αντικειμένου. Εξ αρχής δηλαδή η έννοια δύναμη συνδέεται με το φαινόμενο κίνηση.

Κάθετη δύναμη. Η εμπειρία του «σπρώχνω την επιφάνεια ενός σώματος» θα περιγράφεται με μια δύναμη κάθετη  στην επιφάνεια. Η εμπειρία ότι το νερό «σπρώχνει, ακόμα κι αν είναι ακίνητο» θα περιγράφεται  με «μία πιεστική δύναμη» κάθετη στο τοίχωμα ή στην επιφάνεια του βυθισμένου σώματος και θα οδηγεί στο να διαμορφωθεί η έννοια «πίεση του νερού.  Η εμπειρία ότι «ο αέρας σπρώχνει, ακόμα κι αν είναι ακίνητος » θα οδηγήσει στην έννοια «πίεση του αέρα». Η μέτρηση της ατμοσφαιρικής πίεσης από τον Evangelista Torricelli – Εβαντζελίστα Τοριτσέλι - το 1644.  Η τεχνολογική επιτυχία της κατασκευής αντλίας από τον Γερμανό Otto Von Guericke-  Όττο φον Γκερικε - το 1654 θα οδηγήσει στη διαπίστωση ότι οι πιεστικές δυνάμεις που ασκεί ο ατμοσφαιρικός αέρας είναι απρόβλεπτα τεράστιες .

1. Καλούμε τους μαθητές /τριες να γράψουν μια πρόταση χρησιμοποιώντας τη λέξη δύναμη.
2. Διαβάζουν οι μαθητές/τριες τις προτάσεις τους και εστιάζουμε στις διάφορες σημασίες της δύναμης, γράφοντας στον πίνακα τις πιό σημαντικές κατηγοριοποιήσεις. 
3. Επικεντρωνόμαστε στο«ΔΥΝΑΜΗ ως ΑΙΤΙΑ  της ΚΙΝΗΣΗΣ» ορισμός ο οποίος ήταν αποδεκτός πριν από την παρέμβαση του Νεύτωνα και στο   «ΔΥΝΑΜΗ ως  ΑΙΤΙΑ της ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ ΤΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ» ορισμός τον οποίο εισήγαγε ο Νεύτων πάνω στον οποίο οικοδομήθηκε η Μηχανική.         
4. Τους καλούμε να  αναγνωρίσουν τη διαφορά ανάμεσα στους δύο ορισμούς και βοηθάμε τους μαθητές με γνωστά παραδείγματα να αποσαφηνίσουν τη διαφορά ανάμεσα τους. 
5. Αποσαφηνίζουμε ότι η έννοια ΔΥΝΑΜΗ αναφέρεται σε δύο σώματα, και επισημαίνουμε ότι στη γλώσσα της Φυσικής χρησιμοποιούμε το ρήμα «ΑΣΚΕΙΤΑΙ»  λέγοντας ότι «μία δύναμη ασκείται από ένα σώμα Α σε ένα άλλο σώμα Β και ταυτόχρονα Το Β ασκεί δύναμη στο Α».
6. Ζητάμε απο τους μαθητές να πούν τρόπους που θα μπορούσαμε να συμβολήσουμε τη δύναμη και αναλύουμε τα χαρακτηριστικά του διανυσματικού χαρακτήρα (μέτρο-διεύθυνση-φορά-σημείο εφαρμογής)
7. Υλοποιούμε τη δραστηριότητα μέτρηση δύναμης.
8. Υλοποιούμε τη δραστηριότητα σύνθεση και ανάλυση δύναμης.

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ:

1. http://users.sch.gr/kassetas/concept%20FORCE.htm
2.