نکاتی از سطح شیب دار

چكیده

محبوبیت " المپیک زمستانی "  فرصت خوبی است تا بتوان انجام برخی مسابقات را با آموزش خواص فیزیکی نظیر انرژی پتانسیل و جنبشی، اصطکاک، کشش و شتاب ارتباط داد. دانش آموز حین ساختن سطح شیب دار و انتخاب متغیرهای مسیر، فعالیت هایی انجام می دهد که نشان می دهند چگونه شرایط پیست مسابقه می تواند روی انواع مسابقات اسکی تاثیر بگذارد.

اهداف

هدف کلی این درس کمک به دانش آموزان در راستای یادگیری خواص فیزیکی نظیر انرژی جنبشی و پتانسیل، اصطکاک، کشش، شیب و شتاب است. این نکته نیز حائز اهمیت است که دانش آموز بتواند این خواص را با تجربیات روزمره اش ارتباط دهد.

اهداف جزیی:

دانش آموزان خواهند توانست:

1. تفاوت میان انرژی پتانسیل و جنبشی را شرح دهند.
2. _{با تحلیل های گرافیکی ( ترسیمی ) ثابت کنند که چگونه متغیرهای مختلف بر یک جرم معین تاثیر می گذارد.}
3. _{با تحلیل های گرافیکی ( ترسیمی ) ثابت کنند چگونه زاویه سطح شیب دار بر مسافت طی شده توسط یک جرم معین تاثیر می گذارد.}
4. _{مسائلی را تشخیص دهند که باید به منظور بهینه سازی شرایط سرازیری در مسابقات در نظر گرفته شوند.}
5. _خواص فیزیکی پایه را با موقعیت های روزمره خود مرتبط سازند.

وسایل لازم

• مقوا
• نوار چسب
• پنکه کوچک
• آب
• نمک
• آرد ذرت
• کره
• نوارچسب سانتی متر دار
• گونیای نجاری ( باید به اندازه ای باشد که بتواند به آسانی زاویه سطح شیب دار را اندازه گیری کند )
• ورقه آلومینیومی
• کاغذ مومی
• خاک رس
• مداد
• کاغذ رسم

روش تدریس

فعالیت ها و روش کار:

1. 5 ورقه آلومینیومی یا کاغذ مومی به طول 30 سانتی متر و عرض 6 سانتی متر ببرید.
2. بخش فوقانی ورقه ها را به تکه ای مقوای محکم، بچسبانید. مراقب باشید که قسمت بالایی ورقه ها را کاملا صاف و هموار کنید. ( پایین ورقه ها را به جایی نچسبانید چون این کار سبب بروز خطا در نتایج آزمایش خواهد شد. )
3. روی ورقه شماره یک آب و نمک بریزید. روی ورقه شماره دو آرد ذرت بریزید. روی ورقه شماره سه فقط آب بریزید. روی ورقه شماره چهار یک لایه نارک کره بمالید. روی ورقه شماره پنج را از قبل در مقابل جریان هوای پنکه قرار دهید.
4. مقوا را در زاویه 45 درجه رو به بالا نگه دارید.
5. مرور کنید که انرژی پتانسیل، انرژی ذخیره شده در جسم است. ( سورتمه سوار یا اسکی باز در بالای سراشیبی ) و انرژی جنبشی، انرژی جرم در حال حرکت است ( سورتمه سوار یا اسکی باز در حال پایین آمدن از سراشیبی ) در مورد نیروهایی که سرعت سرتمه سوار یا اسکی را کم می کنند صحبت کنید – نیروی مقاومت هوا و اصطکاک سطح
6. کلاس را به 5 گروه تقسیم کنید. از هر گروه 1 نفر را مامور کنید تا در بالای هر یک از ورقه ها یک جسم غلتان نگه دارند. به دستور شما، دانش آموزان جسم های غلتان را رها کنند تا به پایین سراشیبی سر بخورند.
7. هر گروه باید مسافتی را که جسم غلتانشان طی کرده بر حسب سانتی متر اندازه گیری و ثبت کنند.
8. بگذارید هر گروه ورقه ها را بچرخانند تا هنگامی که هر 5 ورقه را کامل کنند.
9. آنگاه گروهها نتایج خود را روی کاغذ رسم و با استفاده از نمودار میله ای ثبت کنند.
10. اجازه دهید در هر گروه خودشان ورقه ها و سطح شیب دارشان را درست کنند و زوایای مختلف سطح شیب دار را با جرم بیشتر یا کمتر روی ورقه ها آزمایش کنند. افزایش وزن با افزودن خاک رس بر روی اجرام امکان پذیر است.
11. با استفاده از متغیرهای مختلفی که 5 گروه طراحی کرده اند، نتایج را بر روی برگه های رسم ثبت کنید.

جمع بندی مطالب یاد شده:

از هر گروه بخواهید نتایج تغییر متغیرهای مسئله را با تمام گروهها در میان بگذارند. با اتمام این فعالیت، دانش آموزان ضمن استفاده از متغیرهای فیزیکی نظیر اصطکاک، شتاب، جرم در رابطه با سرعت و ( حرکت ) مسافت طی شده می توانند نتایج آزمایش را مختصرا شرح دهند. دانش آموزان می توانند آموخته های خود را به کار گیرند تا متوجه شوند " کمیته المپیک " علاوه بر مسایل آیرودینامیکی مسابقات مختلف، برای انتخاب سرازیری مناسب چه ملاحظاتی را باید در نظر بگیرد.

مترجم: بدری سید جلالی