Γνωριμία με τις θεμελιώδεις έννοιες της Κλασικής Μηχανικής (Β΄ Γυμνασίου, Α΄ και Β΄ Λυκείου) και εισαγωγή στη Φυσική του Στερεού Σώματος (Γ΄ Λυκείου)

Β’ Γυμνασίου

Γιατί βυθίζεται μία πέτρα και όχι ένα καράβι; Θα ξαπλώνατε σε ένα κρεβάτι από καρφιά; Θα προτιμούσατε να σας πατήσει το πόδι ένας ελέφαντας ή μία γυναίκα με γόβα στιλέτο; Αν από το ίδιο ύψος αφήσουμε να πέσουν ταυτόχρονα ένα σφυρί και ένα φτερό, ποιο θα φθάσει πρώτο στο έδαφος; Γιατί όταν τινάζουμε τα βρεγμένα χέρια μας φεύγουν από επάνω οι σταγόνες του νερού; Πώς προωθούνται οι πύραυλοι;

Η επίδειξη πειραμάτων Μηχανικής της Β΄ Γυμνασίου έχει σκοπό να δώσει απαντήσεις σε απλά καθημερινά ερωτήματα και να εισάγει τους/τις μαθητές/τριες σε έννοιες της κλασικής μηχανικής όπως η αδράνεια, η ταχύτητα και η επιτάχυνση, η δύναμη, η πίεση και η ενέργεια, η αρχή του Pascal και του Αρχιμήδη και οι εφαρμογές αυτών στην καθημερινότητα.

Ενότητες

1. Μάζα, αδράνεια.
2. Ταχύτητα.
3. Δύναμη.
4. Κίνηση με σταθερή και μεταβαλλόμενη ταχύτητα.
5. Δράση-αντίδραση.
6. Πίεση.
7. Αρχές Pascal και Αρχιμήδη.
8. Άνωση.
9. Έργο-Ενέργεια.
10. Τροχαλίες και δυνάμεις.
11. Αρχή Διατήρησης της Ενέργειας.

Α’ και Β’ Λυκείου

Γιατί όταν φρενάρει το αυτοκίνητο «φεύγουμε» μπροστά και γιατί είναι απαραίτητη η ζώνη ασφαλείας; Πώς προωθούνται οι πύραυλοι στο Διάστημα; Πώς εξηγείται η ανάκρουση ενός κανονιού κατά την εκπυρσοκρότηση; Τι είναι αυτό που «κρατά» τα σώματα σε κυκλική τροχιά;

Μία σειρά επιλεγμένων πειραμάτων Μηχανικής για τις δύο πρώτες τάξεις του Λυκείου απαντά σε αυτά τα ερωτήματα και βοηθά τους/τις μαθητές/τριες να εμβαθύνουν στις έννοιες της αδράνειας, της ταχύτητας, της επιτάχυνσης και της δύναμης, της ορμής και της διατήρησής της, στους νόμους του Νεύτωνα, στην κυκλική κίνηση και στην οριζόντια βολή.

Οι μαθητές/τριες εξερευνούν την ελεύθερη πτώση σωμάτων διαφορετικών μαζών, την κυκλική κίνηση και την οριζόντια βολή και εξοικειώνονται με τις αρχές διατήρησης και τις εφαρμογές τους στην καθημερινότητα.

Ενότητες

  1. Ελεύθερη πτώση.
  2. Μάζα, αδράνεια.
  3. Κίνηση με σταθερή και μεταβαλλόμενη ταχύτητα.
  4. 1ος και 2ος Νόμος του Νεύτωνα.
  5. Δράση-αντίδραση (3ος Νόμος του Νεύτωνα).
  6. Ορμή-Διατήρηση ορμής.
  7. Οριζόντια Βολή.
  8. Τροχιές.
  9. Κυκλική κίνηση.
  10. Κεντρομόλος-Φυγόκεντρος.
  11. Έργο-Ενέργεια.
  12. Τροχαλίες και δυνάμεις.
  13. Αρχή Διατήρησης της Ενέργειας.

Γ’ Λυκείου

Γιατί χρησιμοποιούμε μοχλούς και εργαλεία με μακριούς βραχίονες; Γιατί προκειμένου να ανοίξουμε μία πόρτα την σπρώχνουμε κοντά στο πόμολο και όχι κοντά στους μεντεσέδες; Πώς είναι δυνατόν να σηκώσουμε έναν βαρύτερο άνθρωπο χρησιμοποιώντας μία τραμπάλα; Γιατί οι σβούρες στέκονται όρθιες μόνο όταν περιστρέφονται; Ποια η σχέση της σβούρας με το καλλιτεχνικό πατινάζ και την πλοήγηση των αεροπλάνων;

Μία σειρά πειραμάτων Μηχανικής για την Γ’ τάξη του Λυκείου απαντά σε αυτά τα ερωτήματα και βοηθά τους/τις μαθητές/τριες να γνωρίσουν τις έννοιες της γωνιακής ταχύτητας και επιτάχυνσης, της ροπής και της ροπής αδρανείας, της στροφορμής και της διατήρησής της και να τις εφαρμόσουν προκειμένου να ερμηνεύσουν απλά καθημερινά φαινόμενα.

Ενότητες

1. Μάζα, αδράνεια.
2. Μεταφορική και Περιστροφική κίνηση.
3. Γραμμική, Γωνιακή Ταχύτητα.
4. Γραμμική, Γωνιακή Επιτάχυνση.
5. Δύναμη-Ροπή Δύναμης.
6. Ισορροπία Στερεού Σώματος.
7. Ροπή Αδρανείας.
8. Ορμή-Διατήρηση ορμής.
9. Στροφορμή-Διατήρηση στροφορμής.
10. Ο 2ος Νόμος του Νεύτωνα για την Περιστροφική Κίνηση.

Εκπαιδευτικοί στόχοι

Γνωριμία με τις θεμελιώδεις έννοιες της Κλασικής Μηχανικής (Β΄ Γυμνασίου, Α΄ και Β΄ Λυκείου).
Γνωριμία με τις θεμελιώδεις έννοιες της Μηχανικής του Στερεού Σώματος (Γ΄ Λυκείου).
Ανάδειξη περίπλοκων εννοιών με απλό, ενδιαφέροντα και ευχάριστο τρόπο.
Ανάπτυξη κριτικής σκέψης.
Σύνδεση επιστήμης και τεχνολογίας.
Σύνδεση με την καθημερινότητα.

Πρόσθετο υλικό - Βιβλιογραφία

  1. Αντωνίου Νικόλαος, Δημητριάδης Παναγιώτης, Καμπούρης Κωνσταντίνος, Παπαμιχάλης Κωνσταντίνος, Παπατσίμα Λαμπρινή, Φυσική Β΄ Γυμνασίου, Ινστιτούτο Τεχνολογίας Υπολογιστών και Εκδόσεων «Διόφαντος», ISBN13 9789600627312
  2. Βλάχος Ιωάννης Α., Γραμματικάκης Ιωάννης Γ., Καραπαναγιώτης Βασίλης Α., Περιστερόπουλος Περικλής Εμ., Τιμοθέου Γιώργος B., Φυσική Γενικής Παιδείας Α’ Γενικού Λυκείου, Ινστιτούτο Τεχνολογίας Υπολογιστών και Εκδόσεων «Διόφαντος», ISBN 100000012202218
  3. Ιωάννου Αλέκος, Ντάνος Γιάννης, Πήττας Άγγελος, Ράπτης Σταύρος, Φυσική Γ’ Τάξη Γενικού Λυκείου Ομάδας προσανατολισμού Θετικών Σπουδών, Ινστιτούτο Τεχνολογίας Υπολογιστών και Εκδόσεων «Διόφαντος», ISBN13 9789600624250
  4. Bloomfield, L. (2015), How Things Work: The Physics of Everyday Life, 4th ed, Wiley, New York, ISBN-13: 978-0470223994
  5. Douglas C. Giancoli, (2013), Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, Pearson Education Limited, ISBN-13: 978-1292020761
  6. Ehrlich, R. (1990), Turning the World Inside Out and 174 Other Simple Physics Demonstrations, Princeton University Press, Princeton, New Jersey, ISBN-13: 978-0691023953
  7. Hewitt, P. (2015), Conceptual physics, 12th ed. Pearson, ISBN 13: 9780321909107
  8. Perelman, Y. (1972), Physics for entertainment, Mir Publishers, Moscow, ISBN-13: 978-2917260067
  9. Perelman, Y. (1984), Fun with maths and physics, Mir Publishers Moscow, ISBN-13: 978-2917260319
  10. Serway Raymond, Jewett W. John (2012), Φυσική για Επιστήμονες και Μηχανικούς, Εκδόσεις Κλειδάριθμος, Αθήνα, ISBN 9789604615094
  11. Serway, R. and Jewett, J. (2012), Principles of Physics: A Calculus-Based Text, Cengage Learning, Brooks/Cole, Boston, ISBN-13: 978-1133104261
  12. Young D. Hugh, (2009), Πανεπιστημιακή Φυσική με Σύγχρονη Φυσική – Πρώτος Τόμος, Εκδόσεις Παπαζήσης, Αθήνα, ISBN 9789600223385

κετ