Abordam fenomene si fapte complexe ale stiintei... si le transformam in ceva accesibil, distractiv si interactiv. Sciende Made Simple.
British Council invita profesorii de fizica sa utilizeze pachetul educational Visualise (in limba romana), un set de 10 fise si experimente, ca instrument creativ, distractiv si eficient de a invata fizica! Profesorii interesati pot solicita maxim 20 exemplare per scoala.
Va rugam sa o contactati pe Dana Radler, Projects Officer, la adresa dana.radler@britishcouncil.ro Pachetul educational este realizat de compania britanica Science Made Simple in colaborare cu British Council.
Vizionati un scurt film de prezentare de 30 de secunde.
In plus, va punem la dispozitie varianta electronica si suportul media al pachetului educational Visualise.
Pentru a putea descarca fisierele cu animatii (in format AVI), va rugam sa selectati fisierul dorit din meniul din stanga si sa dati click dreapta pentru a-l putea salva local.
Daca va puneti o banda de hartie sub gura si suflati in ea, veti observa ca se ridica. Acest lucru se datoreaza unui efect fizic cunoscut ca legea lui Bernoulli. Efectul lui Bernoulli, denumit asa dupa Daniel Bernoulli (1700-1782), reprezinta una dintre fortele implicate in fenomenul zborului. Explicatia legii rezida in faptul ca presiunea este mai mica intr-un fluid in miscare, decat intr-unul stationar. Cu cat fluidul, in acest caz aerul, se deplaseaza mai repede, cu atat presiunea sa este mai scazuta, iar saltul mai mare. Aripile au o forma speciala care ajuta aerul sa se miste mai repede inspre suprafata superioara a acestora. Acest fenomen determina o presiune mai scazuta, ajutand avionul sa se ridice, invingand efectul de gravitate. Dar efectul Bernoulli este doar o parte din ansamblul fortelor implicate in mecanismul zborului. Pentru o explicatie detaliata a fenomenului, studiati efectul Mangnus, numit dupa fizicianul si chimistul german Heinrich Gustav Magnus (1802-1870).
Activitate
1. Puneti dosul, sau fata convexa a unei linguri mici sub un robinet de apa cu suvoi rapid si regulat. Veti simti o mica forta care impinge lingura in suvoiul de apa. Presiunea mai mare din exteriorul apei care curge "impinge" lingura inspre apa cu presiune mai mica.
2. Incercati sa puneti o minge usoara (o minge de plaja este foarte potrivita) deasupra aerului suflat de un aspirator de frunze, sau alt aparat de acest fel. Odata ce mingea "se balanseaza", incercati sa micsorati unghiul curentului de aer.
Ce se intampla cu mingea?
Observati cat de mult puteti micsora unghiul curentului de aer inainte ca mingea sa cada.
Pretutindeni in natura exista modele de structuri arborescente: vasele de sange din corpurile voastre, copacii, bazinele raurilor, ciupercile, coralii sunt toate exemple de arborescente. Majoritatea organismelor de pe pamant contin structuri arborescente.
Cele mai multe tipuri de arborescente incep cu o forma principala sau "tulpina" (de exemplu trunchiul unui copac), din care se desprind mai multe ramuri similare dar mai mici, care la randul lor se despart in alte ramuri si asa mai departe.
Structura arborescenta reprezinta o modalitate foarte eficienta de crestere pentru copaci pentru ca ramurile se despart in toate directiile, permitand frunzelor sa primeasca cat mai multa lumina solara, necesara pentru crestere. De asemenea, acest tip de structura confera stabilitate.
Structura arborescenta a vaselor sanguine permite pomparea rapida si egala a sangelui in toate partile corpului. Daca cineva ar scoate toate vasele de sange dintr-un organism uman adult si le-ar pune cap la cap in linie dreapta, aceasta ar fi de aproape 161.000 kilometri lungime, inconjurand pamantul de patru ori!
Activitate
Picurati o picatura de vopsea in centrul unei coli de acetat sau a unei bucati de folie pentru proiector.
Acoperiti-o cu o alta coala de acetat.
Folositi un obiect plat, cum ar fi o carte grea, pentru a strivi vopseaua intre cele doua coli. Asigurati-va ca presati cu putere.
Indepartati cu grija coala de acetat de deasupra si veti obtine propria voastra structura arborescenta.
Branching pattern, image copyright Science Made Simple
Roata culorilor este un disc cu trei culori. Cele trei culori, rosu, albastru si verde se repeta.
Atunci cand discul este invartit incet in fata unei surse de lumina, culorile sunt distincte si se poate observa succesiunea de rosu, albastru si verde. Daca viteza cu care se invarte creste, culorile par ca se amesteca pentru a forma lumina alba.
Retina ochiului omenesc are trei receptori pentru lumina colorata: un tip de receptor este sensibil la lumina rosie, altul la lumina verde si altul la cea albastra. In momentul in care ochiul este expus la cele trei culori in mod egal, avem senzatia de alb. Atunci cand roata se invarte repede, receptorii sunt stimulati egal si aproape in acelasi timp, astfel incat creierul primeste senzatia vizuala de lumina alba.
Activitate
Confectionati propria voastra Roata a culorilor, folosind bucati de plastic colorate si o masina de gaurit manuala.
Invartiti discul in fata unei surse de lumina si proiectati imaginea pe o suprafata alba sau pe un ecran.
Observati cat de repede trebuie sa se invarta discul inainte de a aparea lumina alba.
De ce credeti ca trebuie sa se invarta atat de repede?
Incercati sa suprapuneti un obiect de culoare alba sau care reflecta lumina in fata luminii proiectate de roata culorilor. Ce observati?
Repetati experimentul folosind doar bucatile rosii si verzi. Ce observati?
Folositi plastice de culori diferite. Ce observati?
Colour Wheel, image copyright Science Made Simple
Retina ochiului omenesc are trei receptori pentru lumina colorata: un tip de receptor este sensibil la lumina rosie, un altul la cea verde, iar cel de-al treilea - la lumina albastra. Cu ajutorul acestor trei receptori, suntem capabili sa percepem mai mult de un milion de nuante diferite.
Atunci cand o lumina rosie, una albastra si una verde stralucesc impreuna pe un ecran, acesta apare alb deoarece cele trei lumini colorate stimuleaza cu intensitate aproximativ egala cei trei receptori de pe retina noastra, dandu-ne senzatia de alb. Rosu, verde si albastru sunt denumite asadar culori aditive primare. Din rosu si albastru rezulta violet, din amestecul de galben cu rosu rezulta portocaliu, iar albastru si verde dau cyan.
Cu ajutorul acestor trei lumini puteti crea umbre de sapte culori: albastru, rosu, verde, negru, cyan, violet si galben. Daca blocati doua dintre cele trei lumini, obtineti o umbra in cea de-a treia culoare: de exemplu blocati luminile de culoare rosie si verde si va va rezulta o umbra albastra. Daca blocati toate cele trei lumini, veti obtine o umbra neagra. Si daca blocati una dintre cele trei lumini, veti obtine o umbra a carei culoare este data de amestecul dintre celelalte doua culori.
Activitate
Incercati sa va produceti propriile voastre umbre colorate, folosind intr-o camera intunecata trei lumini colorate si un perete sau ecran alb.
Puteti obtine sapte umbre colorate?
Observati ce se intampla atunci cand acoperiti ecranul cu hartii colorate diferit.
Coloured Shadows, image copyright Science Made Simple
Convectia este un fenomen cauzat de caldura si este specific fluidelor, atat gaze, cat si lichide. Un fluid fierbinte se ridica la suprafata in momentul in care incalzindu-se, devine mai putin dens. In momentul in care se dilata, incepe sa se raceasca. Aceasta inseamna ca are mai putina energie, astfel incat devine mai dens si incepe sa coboare din nou. Fenomenul acesta se numeste curent de convectie. Temperatura intregului fluid va creste ca rezultat al amestecarii acestuia, cauzata de curentii de convectie.
Curentii de convectie pot fi cauzati de asemenea si de alte tipuri de modificari ale densitatii, cum ar fi salinitatea in apa. Convectia joaca un rol foarte important in mediul nostru inconjurator. Oceanul si fenomenele meteorologice sunt dominate de puternici curenti de convectie atat in aer, cat si in apa, care rezulta in valuri, nori, vanturi si ploi. Cutremurele de pamant si vulcanii sunt cauzati de curenti de convectie masivi din magma topita de sub scoarta pamantului, care practic cauzeaza miscari ale scoartei inainte si inapoi de o forta imensa!
Procesele de convectie pot fi observate si in casele noastre. Atat sistemele de incalzire, cat si cuptoarele folosesc fenomenul de convectie pentru a incalzi rapid si egal un anumit spatiu. La scara mai mare, curenti mari de convectie circula caldura in interiorul stelelor, inclusiv al soarelui nostru si sunt cauzele petelor si exploziilor solare.
Activitate
1. Balonul cu aer cald
Luati o punga de plastic subtire si umpleti-o cu atentie cu aer cald de la un uscator de par. Asigurati-va ca acesta nu atinge marginile pungii, care s-ar putea topi! Ce observati ca se intampla cu punga? Cand aceasta are suficient aer cald inauntru, dati-i drumul si observati ce se intampla.
Punga va pluti in sus datorita aerului cald din interior care este mai putin dens decat cel inconjurator. Pe masura ce acesta se va raci, gravitatea care actioneaza asupra pungii va deveni din nou forta mai puternica si punga va cadea pe pamant.
2. Curenti colorati
Acum, cu ajutorul vopselurilor alimentare, vom afla cum se misca apa calda si rece.
Umpleti o sticluta cu apa rece, pana aproape de gura. Folositi o pipeta pentru a picura cateva picaturi de vopsea alimentara albastra in sticla. Aruncati sticla intr-un vas mai mare cu apa, un acvariu pentru pesti de exemplu, si observati ce se intampla.
Luati apoi o alta sticluta si umpleti-o pana aproape de gura cu apa calda. De aceasta data, folositi vopsea rosie. Puneti sticluta in bazin. Ce observati acum?
Atunci cand conectati o camera video la un ecran, acesta arata ceea ce se vede prin camera. Daca aceasta este indreptata inspre ecran, se va vedea ecranul in care se vede un ecran mai mic, in care se vede un ecran mai mic, in care se vede un ecran si mai mic si asa mai departe. Si modelul se repeta la infinit.
Un fractal se poate descrie ca fiind o forma geometrica neregulata sau fragmentata care se poate diviza in parti mai mici, fiecare fiind la randul ei o copie la scara redusa, sau o imagine aproximativa a intregului. Cuvantul "fractal" deriva din latinul fractus care inseamna rupt sau fracturat.
Fractalii se pot gasi in natura de fiecare data cand apare similaritudinea de sine, cum este in cazul crengilor copacilor, ferigilor sau legumelor brocolli Romanesco.
Acestea se numesc fractali aproximativi, deoarece ramurile sau frunzele sunt copii in miniatura ale intregului, dar nu sunt identice cu acesta.
Alte exemple de fractali aproximativi sunt retelele de rauri, vasele de sange si linia tarmului.
Activitate
Experimentati imaginea video reflectata in momentul in care indreptati o camera de filmat catre un televizor.
Puteti incerca acest experiment si cu ajutorul unei camere web si al unui ecran de computer.
Ce feluri de modele puteti crea?
Puteti gasi si alte exemple de fractali in natura?
Lumina este sau se comporta ca o vibratie sau/si o unda, dar este alcatuita din particule numite fotoni. Lumina normala prezinta astfel de vibratii in toate directiile. Lumina polarizata vibreaza intr-o singura directie. Lumina poate fi polarizata folosind polaroid, care actioneaza ca filtru, lasand sa treaca doar lumina care vibreaza intr-o anumita directie.
Cand doua foi de polaroid sunt perpendiculare una pe cealalta, lumina nu poate patrunde deloc. Acest fenomen se numeste polarizare incrucisata si are loc deoarece un strat lasa sa treaca doar lumina orizontala iar celalalt, lumina verticala. Daca foile sunt pozitionate paralel una cu cealalta, atunci filtrele actioneaza in aceeasi directie, jumatate din lumina reusind sa treaca prin ele.
Foile de polaroid au multe aplicatii in viata de zi cu zi, una dintre cele mai comune fiind ochelarii de soare.
Polarizarea poate fi creata si in alte moduri, cum ar fi reflectia si cu ajutorul altor mijloace, de exemplu cristalele.
Anumite materiale, cum ar fi celofanul, banda magnetica sau plasticul presat (de exemplu sticlele de plastic) prezinta culori foarte frumoase, daca sunt plasate intre doua filtre de polarizare incrucisata. Aceste materiale sunt cunoscute sub denumirea de fotoelastice.
Activitate
Pentru acest experiment aveti nevoie de doua lentile polaroid de la o pereche de ochelari de soare.
Priviti prin ambele lentile o zona luminoasa, in timp de invartiti una. Nu priviti totusi direct la soare.
Ce observati?
Apoi asezati o sticla de plastic cu limonada intre lentile si strangeti-o usor.
Ce observati?
Incercati acelasi lucru si cu alte materiale, cum ar fi carcase de cd-uri, ambalaje de dulciuri si banda adeziva transparenta.
Un inel de fum este un tip de vartej denumit vartej toroidal. Are o forma de covrig, iar explicatia stiintifica a aerodinamicii sale este foarte complexa. Ideea de baza din spatele formarii inelului de fum este aceea ca aerul care iese prin centrul unei gauri se misca mai repede decat aerul care iese pe gaura imediat in interiorul marginilor acesteia, care este incetinit. Acest lucru creaza o miscare de rotatie in jurul marginilor gaurii, ceea ce genereaza un inel de fum.
Inelul de fum se deplaseaza prin aer datorita fortei de frecare.
Vartejurile toroidale apar deseori in aer, dar nu le putem vedea decat atunci cand emitem fum. Apar de asemenea in apa si in alte fluide.
Si soarele produce vartejuri toroidale. Exploziile solare pot trimite inele de dimensiuni gigantice in spatiul cosmic, dar totusi, acestea nu sunt cele mai mari inele. Recordul este detinut de o stea care a explodat, creand un vartej toroidal de un miliard de mile diametru!
Smoke Rings, image copyright Science Made Simple
Activitate
Confectionati-va propriul tub de inele de fum.
Luati un tub de carton, cum ar fi cel de la o hartie igienica.
Lipiti un CD vechi la unul dintre capete.
Fixati un material subtire de cauciuc, cum ar fi un balon, la celalalt capat, folosind o banda de elastic.
Atingeti capatul de cauciuc cu degetul, si in acelasi timp, indreptati CD-ul inspre o tinta, de exemplu, flacara unei lumanari.
Ce se intampla cu flacara?
Cat de departe puteti sta de flacara astfel incat inelul de fum sa o atinga totusi?
Daca aveti acces la un generator de fum in stilul celor folosite in discoteci, umpleti tubul cu fum si apoi incercati din nou.
Un vartej este o spirala care se roteste rapid, un corp de fluid sau gaz care se invarte in jurul propriei axe. Vedem vartejuri in jurul nostru tot timpul: cand se scurge apa din cada sau chiuveta, tornade sau uragane, toate sunt exemple de vartejuri.
Atunci cand incercam sa explicam ce cauzeaza aparitia acestor fenomene fascinatne, este cel mai bine sa luam in considerare mediul in care acestea apar si sa vedem ce se intampla acolo.
Haideti sa luam de exemplu apa care curge prin gaura de scurgere. Atunci cand se destupa gaura, forta gravitationala trage apa in jos prin scurgere. Dar, in acelasi timp, aerul din tevile de dedesubt impinge in sus, incercand sa iasa. Aceasta "batalie din gaura de scurgere" inseamna ca nici apa, nici aerul nu circula cu usurinta, pana nu se formeaza un vartej. Aceasta este cel mai eficienta modalitate pentru apa de a cobori prin scurgere pentru ca inseamna ca apa in spirala se poate evacua prin gaura de scurgere in timp ce aerul se poate misca prin mijlocul tevii.
Activitate
Creati-va propriul vartej!
Pentru asta aveti nevoie de doua sticle mari de plastic, o saiba de metal cu un diametru de 9-10 mm si de banda adeziva.
Umpleti una dintre sticle cu apa, aproximativ trei sferturi.
Puneti saiba de siguranta la gura sticlei.
Apoi asezati sticla cea goala peste ea, astfel incat cele doua guri sa se intalneasca.
Lipiti cu banda adeziva gaturile celor doua sticle astfel incat saiba sa ramana fixata si prinderea sa fie impermeabila.
Cu sticla plina deasupra, rotiti rapid sticlele in cerc de cateva ori. Asezati-le apoi pe o masa.
Observati formarea unui vartej in forma de palnie, pe masura ce sticla se goleste.
Care este forma vartejului?
Vortex, image copyright Science Made Simple
Undele sunt pretutindeni: pot fi de sunet, de lumina, de radio, microunde, valuri de apa, ca sa amintim doar cateva. Undele deplaseaza energia dintr-un loc in altul.
O unda poate fi descrisa ca o turbulenta care calatoreste odata cu mediul, transportand energie dintr-un loc (sursa sa) in altul, fara a transporta materie. Fiecare particula a mediului este mutata temporar si apoi se intoarce la pozitia originala.
Cu toate ca undele pot fi impartite in mai multe feluri, vom analiza in continuare doua dintre acestea, numite unde longitudinale si unde transversale.
Undele longitudinale: sunetul
Sunetul este format dintr-o serie de vibratii sau unde de compresie care se deplaseaza prin aer sau alte medii. Vibratia unui anumit obiect, cum ar fi coardele voastre vocale atunci cand vorbiti, creaza unde de sunet. Acestea pot fi detectate, auzite atunci cand fac un detector, cum este de exemplu, urechea, sa vibreze. Urechile voastre vibreaza datorita undelor de sunet, ceea ce va ajuta sa le percepeti.
O unda de sunet poate fi asemuita cu un arc moale, cum este Slinky, care vibreaza dintr-un capat in altul.
Desi undele de sunet sunt invizibile, efectele lor pot fi vazute cu ajutorul unui dispozitiv cunoscut numit Tubul lui Ruben.
Tubul cu flacari, denumit si Tubul lui Ruben, este un tub de metal acoperit la unul dintre capete si cu un microfon la celalalt. Are o serie de gauri asezate in linie dreapta deasupra, care permit gazului inflamabil cu care tubul este umplut, sa iasa. Cand nu se aude nici un sunet, inaltimea flacarilor este egala. Cand vorbitorul determina o unda de sunet, pe care o putem considera pulsatii de vibratii, atunci acestea trec in jos prin tub si se lovesc de capat. Pe drumul de intoarcere, se vor intalni cu alte pulsatii care fie se vor adauga undei, fie se vor desparti de aceasta. Schimbarea de presiune rezultata in tub se va observa in nivelul diferit al flacarilor.
Undele transversale: lumina
Lumina este un exemplu de unda transversala. Intr-o unda transversala, amplasarea este perpendiculara pe directia pe care se misca unda. Aceasta inseamna ca particulele se deplaseaza doar in susul si in josul directiei de deplasare a energiei undei.
O unda transversala poate fi asemanata cu un arc moale sau Slinky, care viberaza in sus si in jos, paralel cu lungimea sa.
Activitate
1. Confectionati o unda dulce folosind bete de cocktail si bucati de jeleu fixate pe banda adeziva.
Fixati sau tineti ambele capete intinse si atingeti usor prima bucata de jeleu.
Ce se intampla cu celelalte dulciuri?
Ce se intampla atunci cand unda dulce ajunge la celalalt capat?
Ce tip de unda este: transversala sau longitudinala?
Ce alte tipuri de unde cunoasteti?
2. Impreuna cu un prieten, apucati o franghie lunga de capete si invartiti-o ca pentru sarit coarda.
Aceasta este armonica fundamentala a undei pe care ati creat-o.
Apoi incercati sa invartiti cu viteze diferite.
Puteti crea mai multe modele armonice de felul acesteia?
Unde ati mai intalnit armonici?
| 
