Fizyka – dwa „potwory”: Fizyka – dwa „potwory”:

(1)

Fizyka – dwa „potwory”:

ruch jednostajny ruch jednostajny

i jednostajnie przyspieszony i jednostajnie przyspieszony

Grzegorz Karwasz Grzegorz Karwasz Zakład Dydaktyki Fizyki Zakład Dydaktyki Fizyki

Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

Dydaktyka Fizyki: Kinematyka (1)

(2)

„ „ Ruch jednostajny” Ruch jednostajny”

Ruch jednostajny to taki, w którym Ruch jednostajny to taki, w którym

prędkość pozostaje stała.

Prędkość jest wektorem, czyli ma nie tylko Prędkość jest wektorem, czyli ma nie tylko

wartość, ale i kierunek.

Ale, co to jest prędkość?

(3)

„ „ Prędkość” Prędkość”

„ „ Prędkość jest to droga przebyta w Prędkość jest to droga przebyta w jednostce czasu.”

jednostce czasu.”

v=s/t (velocita’, strada, tempo) v=s/t (velocita’, strada, tempo)

Słowa nowe:

1) 1) droga, droga,

2) 2) jednostka, jednostka,

3) 3) czas, no i, czas, no i,

4) 4) prędkość prędkość

(4)

Prędkość jest to…

Prędkość, jest to wartość, którą wskazuje Prędkość, jest to wartość, którą wskazuje

„prędkościomierz” w samochodzie twojego

„prędkościomierz” w samochodzie twojego taty (lub mamy)

taty (lub mamy)

Tu jest to 120 km/h Tu jest to 120 km/h

Oznacza to, że jadąc cały czas z tą Oznacza to, że jadąc cały czas z tą

prędkością, przejedziemy trasę z Gdańska prędkością, przejedziemy trasę z Gdańska

do Torunia (120 km) w ciągu godziny

(5)

Prędkość (średnia) 120 km/h Prędkość (średnia) 120 km/h

oznacza również, że w ciągu minuty samochód oznacza również, że w ciągu minuty samochód

przejeżdża 2 km (120 km/60 min = 2 km/min przejeżdża 2 km (120 km/60 min = 2 km/min

lub też, że słupki stojące na autostradzie co 100 lub też, że słupki stojące na autostradzie co 100

metrów, samochód mija co 3 sekundy

(6)

Ruch jednostajny, to na przykład…

Ruch puszczonej swobodnie kuli w Ruch puszczonej swobodnie kuli w

bowlingu

bowlingu (w przybliżeniu) (w przybliżeniu)

Kręgielnia, Gdańsk, Stare Miasto

(7)

Ruch jednostajny, to na przykład:

Ruch kamienia po lodzie w

Ruch kamienia po lodzie w curlingu curlingu

Source: Internet, sorry for not remembering (Finland games?)

(8)

Ruch jednostajny to, na przykład…

ruchome schody w Reggio Calabrii (Sycylia) ruchome schody w Reggio Calabrii (Sycylia)

drewniane zwierzaki na rynku w Berlinie drewniane zwierzaki na rynku w Berlinie

albo i samo „człapanie” ludzi na chodniku albo i samo „człapanie” ludzi na chodniku

Foto: Maria Karwasz

(9)

Ruch jednostajny, po linii prostej, to też Ruch jednostajny, po linii prostej, to też

wznoszenie się jumbo-jeta (nad Tokyo)

(10)

Ruch jednostajny, to na przykład Ruch jednostajny, to na przykład

lot skoczka spadochronowego, z lot skoczka spadochronowego, z

otwartym spadochronem (w przybliżeniu) otwartym spadochronem (w przybliżeniu)

Felix Baumgartner, Red Bull, 2012

lub spadek kawałka papieru w powietrzu lub spadek kawałka papieru w powietrzu

10:53

(11)

Ruch jednostajny to, na przykład…

Przesuwanie się bąbelka powietrza w rurce z olejem

(12)

Ruch jednostajny to, na przykład…

Zsuwanie się magnesu po miedzianej równi

(13)

Ruch jednostajny to, na przykład…

Zsuwanie się Zsuwanie się

magnesu po magnesu po

miedzianej równi miedzianej równi

(gdyż siła „oporu indukcyjnego” jest

proporcjonalna do prędkości ruchu)

(14)

Ruch jednostajny to, na przykład…

Ruch pęcherzyka w wodzie gazowanej Ruch pęcherzyka w wodzie gazowanej

(w dużym przybliżeniu) (w dużym przybliżeniu)

Foto: Maria Karwasz Questacom, Canberra Science Museum, Londyn

(15)

Ruch jednostajny to, na przykład…

Lot dwóch sond Voyager, na krańcach Lot dwóch sond Voyager, na krańcach

Układu Słonecznego Układu Słonecznego

https://voyager.jpl.nasa.gov

(16)

Jak szybko leci Jak szybko leci

Voyager?

„ „ Pomiar” co minutę: Pomiar” co minutę:

1016 km

2033 km

czyli 1016km/60s = 16,9 km/s Ale prawdę mówiąc, sonda spowalnia – jak kamień rzucony Ale prawdę mówiąc, sonda spowalnia – jak kamień rzucony bardzo wysoko w górę: zatrzyma się z mniej więcej 1000 lat bardzo wysoko w górę: zatrzyma się z mniej więcej 1000 lat

https://voyager.jpl.nasa.gov/where/index.html

(17)

Ruch przyspieszony, to na przykład Ruch przyspieszony, to na przykład

Spadek kamienia, Spadek kamienia,

puszczonego z krzywej puszczonego z krzywej

wieży w Pizie

(18)

Spuszczony kamień przyspiesza, Spuszczony kamień przyspiesza,

ale trudno to ale trudno to

zauważyć zauważyć

„ „ gołym okiem”. gołym okiem”.

(19)

Ruch przyspieszony, to na przykład Ruch przyspieszony, to na przykład

Staczanie się kulki po pochyłej belce („równi pochyłej”)

(20)

Galileo: „Ale to stwierdzenie…”

Odległości między dzwonkami mają się jak 1:3:5:7:9

(21)

Ruch przyspieszony, to na przykład Ruch przyspieszony, to na przykład

Spadek chmury atomów, puszczonych z Spadek chmury atomów, puszczonych z

magnetycznej pułapki w SNS w Pizie magnetycznej pułapki w SNS w Pizie

Cortesy: prof. E. Arimondo 1

3 5 7

9

Muzeum Nauki, Daejon, foto MK

(22)

Innymi słowy, Innymi słowy,

Najprostszy rodzaj ruchu, to toczenie się kulki po Najprostszy rodzaj ruchu, to toczenie się kulki po

poziomym stole poziomym stole

Prędkość pozostaje niezmienna Prędkość pozostaje niezmienna

Ruch nazywa się

Ruch nazywa się jednostajny jednostajny

(23)

Innymi słowy, Innymi słowy,

Ruch przyspieszony, to toczenie się kulki po Ruch przyspieszony, to toczenie się kulki po

pochyłym stole (=jakby spadek, ale wolniejszy) pochyłym stole (=jakby spadek, ale wolniejszy)

Prędkość rośnie, w sposób

Prędkość rośnie, w sposób jednostajny jednostajny : np. w ciagu : np. w ciagu 1 sekundy o 1 m/s.

1 sekundy o 1 m/s.

Ruch nazywa się

Ruch nazywa się jednostajnie przyspieszony jednostajnie przyspieszony

(24)

Zmieniając pochylenie równi, Zmieniając pochylenie równi,

możemy niejako możemy niejako

„rozcieńczać”

grawitację: od grawitację: od

poziomej równi (kulka poziomej równi (kulka

nie przyspiesza) nie przyspiesza)

przez równię niewiele przez równię niewiele

pochyloną, itd.

aż do spadku aż do spadku pionowo w dół pionowo w dół

Questacom, Canberra, foto Maria Karwasz

(25)

Bez tarcia, ruch byłby nieskończony Bez tarcia, ruch byłby nieskończony

Drewniany ludzik na Drewniany ludzik na

równi nie przyspiesza, równi nie przyspiesza,

bo istnieje

bo istnieje tarcie tarcie

„ „ sanki” zatrzymują sanki” zatrzymują się, bo istnieje tarcie, się, bo istnieje tarcie,

itd.

Berlin, Potsdamer Platz, 2005, foto Maria Karwasz

(26)

Ba! Jednostajny ruch, na przykład, Ba! Jednostajny ruch, na przykład,

pęcherzyka powietrza pęcherzyka powietrza

w oleju w oleju

skoczka skoczka

spadochronowego spadochronowego

spadających liści spadających liści

→ → to skutek to skutek oporów oporów (cieczy, powietrza) (cieczy, powietrza)

→ → bez oporów, ruch bez oporów, ruch byłby przyspieszony byłby przyspieszony

Lago di Cei, Trentino, foto Maria Karwasz

(27)

W ruchu jednostajnym…

(1) W ruchu jednostajnym, prędkość jest (1) W ruchu jednostajnym, prędkość jest

cały czas taka sama, cały czas taka sama,

a drogi przybywa równomiernie.

(2) W ruchu jednostajnie przyspieszonym, (2) W ruchu jednostajnie przyspieszonym,

to prędkość

to prędkość rośnie rośnie jednostajnie. jednostajnie.

Jak przybywa drogi w ruchu jednostajnie Jak przybywa drogi w ruchu jednostajnie

przyspieszonym, opisujemy w artykule przyspieszonym, opisujemy w artykule

„Skąd się bierze ½ we wzorze ½

„Skąd się bierze ½ we wzorze ½ at at

²²

” w ” w Fizyce w Szkole, nr 1/2016

Fizyce w Szkole, nr 1/2016

(28)

A wymyślił to A wymyślił to

Galileo Galilei (1564-1642):

matematyk, astronom, fizyk matematyk, astronom, fizyk

Fizyka zeszła z nieba na ziemię, po równi pochyłej Galileusza

E. M. Rogers, Fizyka dla dociekliwych, Oxford 1960, PWN 1972

(29)

Więcej m.in. w:

G. Karwasz, M.Sadowska, K. Rochowicz, G. Karwasz, M.Sadowska, K. Rochowicz, Toruński poręcznik do fizyki. I Mechanika.

Toruński poręcznik do fizyki. I Mechanika.

Wydawnictwo Naukowe UMK, 2010 Wydawnictwo Naukowe UMK, 2010

G. Karwasz, Skąd się bierze ½ we wzorze G. Karwasz, Skąd się bierze ½ we wzorze

½ ½ at at

²²

? ?

(30)

Fizyka – kinematyka, czyli nauka o ruchu Fizyka – kinematyka, czyli nauka o ruchu : : ruch jednostajny i jednostajnie przyspieszony ruch jednostajny i jednostajnie przyspieszony

Koncepcja i realizacja: prof. dr hab. Grzegorz Karwasz Koncepcja i realizacja: prof. dr hab. Grzegorz Karwasz

Realizacja multimediów: mgr Krzysztof Służewski, mgr Maria Karwasz Realizacja multimediów: mgr Krzysztof Służewski, mgr Maria Karwasz Współpraca: dr Andrzej Karbowski