Αστρολάβος........Φυσικής: Β Λυκείου

Μετά από μια κουβέντα περί της ιστορικής ανσκόπησης των νόμων των αερίων στο Δίκτυο Διδάσκοντας Φυσικές Επιστήμες, υποσχέθηκα ότι θα βρω και θα ανεβάσω την εργασία που έκανα για το μεταπτυχιακό τα έτη 2006-2007. Να σημειώσω ότι ήταν μια ωραία τρέλα να ανεβοκατεβαίνεις στα Γιάννενα (από Άρτα) καθημερινά τα πρωινά και να σε περιμένει και ένα 9ωρο πρόγραμμα στα φροντιστήρια μετά. Να σημειώσω επίσης ότι δούλευα ήδη 7-8 χρόνια στα φροντιστήρια τότε, οπότε η τρέλα μάλλον τώρα μου φαίνεται ακόμα μεγαλύτερη.
Πάντως παρόλη την κούραση και το άγχος, έχει αφήσει μια ωραία ανάμνηση και με βοήθησε να δω τη διδακτική και τη διδακτική της φυσικής από άλλη οπτική γωνία.
Η εργασία λοιπόν είχε τίτλο " Πρόταση διδασκαλίας των νόμων των αερίων στο εργστήριο με τη βοήθεια του Συστήματος Σύγχρονης Λήψης και απεικόνισης των εργαστηρίων Φυσικών Επιστημών των Ενιαίων Λυκείων."

Αποτελείται στην ουσία από 4 τμήματα:

α) την εισαγωγή, που παρέχει θεωρητικές πληροφορίες για το πείραμα και τις νέες τεχνολογίες

β) την ιστορική ανασκόπηση

γ) τα πειράματα, όπου παρουσιάζεται ένα μέρος από πειράματα που πραγματοποιήθηκαν και τα αποτελέσματα

δ) διδακτική προσέγγιση, δηλαδή μια πρόταση πως μπορούμε αυτά τα πειράματα να τα διδάξουμε στην τάξη.

Θα το δείτε ότι είναι πολύ μεγάλη σε έκταση και ευχαριστώ και πάλι τον κ. Ματθαίο Καμαράτο και την υπόλοιπη επιτροπή που δέχτηκε να αφήσει τμήματα όπως η ιστορική ανασκόπηση να καταλαμβάνουν τόση έκταση κατ' εξαίρεση.

ΚΑΤΣΙΚΟΓΙΩΡΓΟΣ ΤΕΛΙΚΗ 2010

Την επεξεργάστηκα πάλι για να τη μετατρέψω σε pdf με επικεφαλίδες, γι' αυτό και έχει σημερινή ημερομηνία.

Πέμπτη 25 Μαρτίου 2010

Μαγνητικές Γραμμές

Ξεκίνησα να βάλω μια σειρά από προσομοιώσεις και βίντεο από μαγνητικά πεδία και τις δυναμικές τους γραμμές, αλλά μετά από μικρή έρευνα στο διαδίκτυο βρήκα κάποια χρήσιμα στοιχεία που ίσως κάποια να μην τα έχουμε τονίσει. Μοιάζουν με "ψιλά " γράμματα, ιδίως για τη Φυσική Γενικής Β Λυκείου, αλλά είναι ;

Ας δούμε δυο πράγματα για τις δυναμικές γραμμές κάποιου πεδίου.
Επειδή δεν μπορούμε να αντιληφθούμε απ' ευθείας το ηλεκτρικό πεδίο με τις αισθήσεις μας, χρησιμοποιούμε τις δυναμικές γραμμές γι' αυτόν το σκοπό. Ο πρώτος που εισήγαγε την έννοια των δυναμικών γραμμών ήταν ο M. Faraday (1791-1867). Οι δυναμικές γραμμές είναι οι υποθετικές γραμμές, οι φανταστικές γραμμές που σχεδιάζουμε σε μία περιοχή του χώρου έτσι ώστε σε κάθε σημείο, το διάνυσμα της έντασης του πεδίου να εφάπτεται σε εκείνο ακριβώς το σημείο. Οι δυναμικές γραμμές δείχνουν τη φορά της έντασης του πεδίου. Όσο πιο πυκνές είναι οι δυναμικές γραμμές τόσο πιο ισχυρό είναι το πεδίο στη συγκεκριμένη περιοχή του χώρου.
Μπορούμε όμως τις μαγνητικές γραμμές να τις ονομάζουμε δυναμικές μαγνητικές γραμμές; Μάλλον όχι, διότι η δύναμη F είναι κάθετη στην ένταση Β, άρα η δύναμη δεν είναι εφαπτόμενη στη μαγνητική γραμμή. Αυτό συμβαίνει στο ηλεκτρικό πεδίο και έχει νόημα να λέμε ηλεκτρικές δυναμικές γραμμές, όχι όμως στο Μ.Π. Εδώ πρέπει να λέμε μαγνητικές γραμμές.

Ψάχνοντας λοιπόν κατέληξα στο αξιόλογο site Διδάσκοντας Φυσικές Επιστήμες, οπότε θεωρώ και για τους συναδέλφους αρκετά διαφωτιστικά τα άρθρα του Π. Μουρούζη, άρθρο 24), όπως και του Θ. Μαχαίρα στο έτερο αξιόλογο site ( Υλικό Φυσικής -Χημείας).

Οπότε αφού καλύψαμε τις απορίες και φωτίσαμε τα σκοτεινά σημεία, μπορούμε να δούμε και τα video για τα οποία ξεκινήσαμε.....
Μαγνητικό Πεδίο Ραβδόμορφου μαγνήτη

Μαγνητικό Πεδίο Δυο Ραβδόμορφων Μαγνητών (Αντίθετοι Πόλοι)

Μαγνητικό Πεδίο Δυο Ραβδόμορφων Μαγνητών (Ίδιοι Πόλοι)

Μαγνητικό Πεδίο Ενός Σωληνοειούς
(Πως σχεδιάζουμε τη φορά των μαγνητικών γραμμών στο εσωτερικό του)

Μαγνητικό Πεδίο Ενός Ευθύγραμμου Ρευματοφόρου Αγωγού
(Και ο κανόνας του δεξιού Χεριού)

Μαγνητικό Πεδίο Ενός Κυκλικού Ρευματοφόρου Αγωγού
(Και ο κανόνας του δεξιού Χεριού)

Τετάρτη 16 Δεκεμβρίου 2009

Ο χαρταετός του Φραγκλίνου

Τα ανεπαίσθητα ρευστά

Στο πέρασμα από το 17ο αιώνα στον 18ο εκτελούνταν έρευνες γύρω από τον ηλεκτρισμό και τα διάφορα φαινόμενα που τον περιέβαλαν την εποχή εκείνη. Παράλληλα με τις έρευνες για τον ηλεκτρισμό εξελίσσονταν τα πειράματα για τη θερμότητα. Η θεωρία που επικρατούσε τότε ήταν ότι υπήρχαν δύο ανεπαίσθητα ρευστά, ο ηλεκτρισμός και η θερμότητα. Ο όρος «ανεπαίσθητο» ή «αβαρές» αναφερόταν σε φυσικές ιδιότητες μιας ουσίας που δεν είχε ύλη. Κοινό χαρακτηριστικό των δύο αυτών «ρευστών» ήταν ότι μεταφέρονταν μέσα από ορισμένες κατηγορίες σωμάτων, όπως αποδείκνυαν τα πειράματα που προαναφέραμε για τον ηλεκτρισμό. Αυτή η ιδέα έχει παραμείνει μέχρι σήμερα στην ορολογία, αφού αναφερόμαστε σε ροή θερμότητας ή ηλεκτρισμού. Προσπάθειες να μεταφερθεί η ιδέα των ανεπαίσθητων ρευστών στο φως, την καύση, το μαγνητισμό, τη βαρύτητα κτλ. δεν απέδωσε, γιατί δεν ήταν δυνατόν να εξηγηθούν διάφορα φαινόμενα.
Η θεωρία του ενός ρευστού
Ο Νεύτων είχε την ελπίδα να αναγάγει την εξήγηση όλων αυτών των φαινομένων σε μηχανιστικές δράσεις μεταξύ των ατόμων της ύλης, όπως είχε εξηγηθεί η κίνηση των πλανητών κτλ. Εδώ ως άτομο νοείται το ελάχιστο αδιαίρετο τμήμα της ύλης, περίπου όπως το είχε περιγράψει ο Δημόκριτος, χωρίς κάποιες ιδιαίτερες γνώσεις για τις ιδιότητές του. Ενώ όμως η βαρυτική έλξη δεν ήταν δυνατόν να μετρηθεί σε εργαστηριακή κλίμακα, επειδή είναι πολύ ασθενής, η ηλεκτρική έλξη μπορούσε να μετρηθεί, να μεταφερθεί, να απομονωθεί μέσα σε μεταλλικά σώματα, να γίνει ορατή ως σπινθήρας, να ανάψει εύφλεκτα υγρά, να ερεθίσει το δέρμα ανθρώπων και ζώων κ.ά. Έτσι, η ελπίδα αυτή του Νεύτωνα δεν ευοδώθηκε.
Με την πάροδο του χρόνου οι πειραματιστές του ηλεκτρισμού βρήκαν θέση στα Πανεπιστήμια της εποχής. Συνηθέστερα πειράματα ήταν αυτά με το «ηλεκτρισμένο παιδί» του Γκραίυ, το απότομο τράβηγμα μεταξωτού γαντιού από το χέρι σε σκοτάδι, το οποίο συνοδευόταν από τσιριχτό ήχο και λάμψη, η μαζική ηλέκτριση ομάδας ανθρώπων που πιάνονταν από τα χέρια και αποδείκνυαν ότι ο ηλεκτρισμός «μεταφέρεται», ο χαρταετός του Φραγκλίνου κ.ά. Αρχικά έπρεπε οι πειραματιστές να κατασκευάσουν ή να αγοράσουν με δικά τους χρήματα τις συσκευές επιδείξεως, αργότερα άρχισαν τα Πανεπιστήμια να εξαγοράζουν αυτές τις συσκευές για να χρησιμοποιηθούν από το διάδοχο του αποχωρούντα πειραματιστή. [1]
Benjamin Franklin
Ο Benjamin Franklin (Φραγκλίνος, 1706-1790) γεννήθηκε στη Βοστώνη και ήταν το 15ο από τα δεκαεπτά παιδιά τ

ης οικογένειάς του. 'Αρχισε να εργάζεται ως τυπογράφος, στη συνέχεια άνοιξε ο ίδιος ένα τυπογραφείο και τέλος έγινε από το 1729 εκδότης εφημερίδας, η οποία είχε σημαντική επιρροή στην εξέλιξη του αμερικάνικου τύπου. Ο Φραγκλίνος, σε όλα αυτοδίδακτος, έβαλε τις βάσεις για τις αμερικάνικες ταχυδρομικές υπηρεσίες, ίδρυσε μία ασφαλιστική εταιρία για προστασία από πυρκαγιά και δημιούργησε μια βιβλιοθήκη.[2]
Προσπάθησε να διατυπώσει μια εναλλακτική άποψη που στηριζόταν στις ιδέες του Νεύτωνα: Μία μοναδική ηλεκτρική ατμόσφαιρα προκαλούσε έλξη ή άπωση με μηχανική πίεση, κάτι σαν βαρυτικός αιθέρας. Το 1743 παρακολούθησε ο Φραγκλίνος το πείραμα του Γκραίυ με το ηλεκτρισμένο αγόρι που κρεμόταν από μεταξωτά σκοινιά και αργότερα διηγήθηκε ότι του δημιουργήθηκε η εντύπωση πως «ένα είδος φωτιάς διαχεόταν σε ολόκληρο το χώρο».
Περί το 1745 δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Gentleman’s Magazine εντυπωσιακές περιγραφές ηλεκτρικών πειραμάτων που πραγματοποιήθηκαν στη Γερμανία. Ίσως από αυτές τις περιγραφές εντυπωσιασμένος, ασχολήθηκε ο Φραγκλίνος προσεκτικότερα με ηλεκτρικά πειράματα και το 1747 ανακοίνωσε την ιδιότητα αιχμηρών αγωγών να «σύρουν προς τα έξω και να αφαιρούν το ηλεκτρικό πυρ». Επρόκειτο προφανώς για ακίδες σε ηλεκτροστατικό πεδίο, γύρω από τις οποίες, όπως γνωρίζουμε σήμερα, το πεδίο είναι ιδιαίτερα ισχυρό κι έτσι προκαλείται σπινθήρας, εφόσον έχουν γειωθεί. Από την εικόνα του σπινθήρα σε σκοτεινό δωμάτιο συμπέρανε ο Φραγκλίνος ότι αντίστοιχα πρέπει να συμβαίνει και με τον κεραυνό. Το 1749 άρχισε πειράματα με αστραπές και το 1752 πραγματοποίησε το θρυλικό πείραμά του με το χαρταετό. Ο αετός αυτός είχε στο πλαίσιό του στερεωμένο ένα σύρμα που συνδεόταν μέσω βρεγμένου σπάγγου με ένα κλειδί, το οποίο κρατούσε ο Φραγκλίνος με μια μεταξωτή κορδέλα. [1]
Ο χαρταετός του Φραγκλίνου
Έχετε καταλάβει όλες τις λεπτομέρειες και ειδικότερα γιατί δεν σκοτώθηκε ο Φραγκλίνος; Νά, λοιπόν, πώς περιέγραψε ο ίδιος σε ένα γράμμα του το πείραμα: «Στην άκρη του κάθετου ξύλου (του αετού) πρέπει να στηριχτεί ένα μεταλλικό έλασμα πολύ μυτερό, που να ξεπερνά το ξύλο κατά ένα πόδι. Στην άκρη του σπάγκου, κοντά στο χέρι, πρέπει να δεθεί μια μεταξωτή κορδέλα. Στο σημείο του κόμπου που συνδέει τον σπάγκο με την κορδέλα, πρέπει να τοποθετήσουμε ένα κλειδί. "Πετάμε" τον αετό, όταν βλέπουμε να έρχονται τα σύννεφα της καταιγίδας. Ο άνθρωπος που κρατάει τον σπάγκο πρέπει να βρίσκεται κάτω από το περβάζι μιας πόρτας ή ενός παραθύρου, ή να καλύπτεται με οποιονδήποτε τρόπο ώστε να μείνει στεγνή η μεταξωτή κορδέλα. Πρέπει, επίσης, να προσέξει να μην ακουμπήσει την πόρτα ή το παράθυρο. Μόλις φτάσει πάνω από τον χαρταετό το πρώτο σύννεφο, το μυτερό έλασμα τραβάει την ηλεκτρική φωτιά απ' αυτό, και έτσι ηλεκτρίζεται η όλη διάταξη• οι ελεύθερες ίνες του σπά

γκου τεντώνονται προς όλες τις κατευθύνσεις, και έλκονται αν πλησιάσουμε το δάκτυλο μας. Όταν η βροχή διαβρέξει τον χαρταετό και τον σπάγκο, έτσι που να μπορεί να άγει ελεύθερα την ηλεκτρική φωτιά, θα διαπιστώσετε ότι αυτή ρέει ελεύθερα από το κλειδί προς το χέρι σας. Στο κλειδί φορτίζεται το "φιαλίδιο" [Είναι μια πρωτόγονη μορφή πυκνωτή], οπότε μπορούμε να πάρουμε ηλεκτρική φωτιά που θα κάψει τα πνεύματα ή θα μας επιτρέψει να κάνουμε οποιοδήποτε από τα πειράματα του ηλεκτρισμού —τα οποία εκτελούνται συνήθως με τη βοήθεια μιας σφαίρας ή ενός κυλίνδρου που τρίβουμε. Έτσι, λοιπόν, αποδεικνύεται η σύμφυση του ηλεκτρισμού και του κεραυνού.»
Γιατί προσάρμοζε ένα μυτερό έλασμα στην κορυφή του αετού; Γιατί υπήρχε η μεταξωτή κορδέλα ανάμεσα στο χέρι του και στο κλειδί; Γιατί είλκε ο σπάγκος το δάκτυλο του και γιατί τεντώνονταν οι ίνες του; Τι προκαλούσε τη φωτεινή εκπομπή όταν πλησίαζαν τα δάκτυλα του στο κλειδί; Γιατί δεν σκοτώθηκε ο Φραγκλίνος; Εάν χτυπούσε ο κεραυνός τον χαρταετό ή τον σπάγκο, θα επιζούσε;

Για να δούμε τις απαντήσεις στα παραπάνω ερωτήματα.
Το αιχμηρό μεταλλικό έλασμα πρέπει να πρόσφερε ένα αρκετά ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο, ικανό να έλξει το ρεύμα και να επιτρέψει στον Φραγκλίνο να εκτελέσει το πείραμα. (Όσο πιο αιχμηρό είναι ένα αντικείμενο τόσο ισχυρότερο ηλεκτρικό πεδίο το περιβάλλει.) Η μεταξωτή κορδέλα μόνωνε το έλασμα από τον υγρό αγώγιμο σπάγκο. Το κλειδί προσέφερε μερικές αιχμές για ορατές εκφορτίσεις του ρεύματος ηλεκτρονίων που κατέβαιναν από τον σπάγκο. Ο Φραγκλίνος εικονίζεται συνήθως να εκτελεί το πείραμα του κατά τη διάρκεια καταιγίδας, που συνοδεύεται από πολλούς κεραυνούς. Αλλά δεν ήταν τόσο ανόητος. Αν έπληττε ένας κεραυνός τον χαρταετό, θα έκαιγε και αυτόν και τον σπάγκο και, κατά πάσαν πιθανό¬τητα, και τον Φραγκλίνο, είτε υπήρχε το κομμάτι της μεταξωτής κορδέλας είτε όχι. Στην πραγματικότητα, ο Φραγκλίνος «πέταγε» τον χαρταετό του πριν φτάσει η καταιγίδα.[3]

Έτσι, με το εξαιρετικά επικίνδυνο αυτό πείραμα κατάφερε αυτός ο πολύ σημαντικός ερευνητής, επιχειρηματίας και πολιτικός να «αφαιρέσει το ηλεκτρικό πυρ» από τα σύννεφα διοχετεύοντάς το στο υγρό έδαφος και να θεμελιώσει την ιδέα για το αλεξικέραυνο. Με αυτό τον τρόπο εξηγήθηκε αναδρομικά και ο ρόλος των χάλκινων ράβδων με χρυσές αιχμές στην κορυφή, τις οποίες τοποθετούσαν οι αρχαίοι Αιγύπτιοι γύρω από τους ναούς για να εξευμενίσουν την «οργή των θεών» … Ανάλογα πειράματα με τον ηλεκτρισμό των νεφών είχαν γίνει γνωστά από Γάλλους και Γερμανούς ερευνητές που τα εκτελούσαν συνήθως με αμέλεια ή και άγνοια για

τον τεράστιο κίνδυνο που περικλείουν τα πειράματα με ηλεκτρισμό. Το 1753 κεραυνοβολήθηκε και σκοτώθηκε ο Georg Richmann (Ρίχμαν, 1711-1753) σε μια επίδειξη στη Ρωσική Ακαδημία Επιστημών, γιατί δεν φρόντισε να μονώσει σωστά το χέρι του από το αγώγιμο μέσο.
Μόλις επιβεβαιώθηκε η ικανότητα των αιχμηρών μέσων να «αφαιρούν το ηλεκτρικό πυρ» προέκυψε, άγνωστο πώς, μια συμπληρωματική θεωρία σύμφωνα με την οποία, κατ’ αναλογίαν τα αμβλέα σώματα απωθούσαν τον κεραυνό και γι’ αυτό έπρεπε να τοποθετηθούν κάτω από τη σκεπή. Τελικά τα πειράματα απέδειξαν ότι σημαντικότερος παράγοντας ήταν το ύψος, στο οποίο βρισκόταν το μεταλλικό σώμα που «αφαιρούσε το πυρ» παρά το σχήμα του.
Το αλεξικέραυνο ήταν η πρώτη σημαντική και άμεσα αξιοποιήσιμη εφεύρεση μετά το Μεσαίωνα και με αυτήν επιβεβαιωνόταν η πρόβλεψη του Βάκωνα (Francis Bacon) ότι η επιστήμη θα οδηγούσε, σε αντίθεση με το παρελθόν, σε νέα και χρήσιμη τεχνολογία.

Πηγές – Βιβλιογραφία:
[1] http://sfrang.com/historia/selida418.htm
[2] http://sfrang.com/historia/important/html/Franklin.htm
[3] Walker,J (2001),Το πανηγύρι της Φυσικής, Εκδ. Κάτοπτρο, Αθήνα.

Και αφού μιλάμε για κεραυνούς και αστραπές... δείτε το παρακάτω video που είναι εγγραφή με κάμερα slow motion. Εκπληκτικό!

Δευτέρα 9 Νοεμβρίου 2009

Ένα χρήσιμο τυπολόγιο Θερμοδυναμικής

Επειδή πάντα ένα τυπολόγιο είναι χρήσιμο, στη Θερμοδυναμική δε ακόμη περισσότερο, αναρτώ ένα συνοπτικό τυπολόγιο Θερμοδυναμικής.
ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ1

Τετάρτη 30 Σεπτεμβρίου 2009

Ντους και φυσική

Φόρτιση από το ντους

Το ξέρετε ότι την ώρα που κάνετε ντους, το νερό που πέφτει παράγει αρνητικά φορτία και ένα ηλεκτρικό πεδίο μέγιστης δυνατής τιμής 800 volt ανά μέτρο. Παρόμοια πεδία είναι συνήθη κοντά σε καταρράκτες. Αλλά και όταν καθαρίζουν τα μεγάλα . πετρελαιοφόρα με μάνικες που εξαπολύουν νερό με μεγάλη ταχύτητα, το πεδίο μπορεί να φτάσει στην τιμή των 300.000 volt. Πώς παράγεται

ένα τέτοιο πεδίο; Στην περίπτωση των μεγάλων πετρελαιοφόρων, η ερώτηση δεν έχει καθόλου θεωρητικό χαρακτήρα. Αρκεί να αναλογιστούμε πόσες εκρήξεις έχουν συμβεί στα πλοία αυτά την ώρα που τα καθάριζαν.

Απάντηση:

Δεν έχουμε κατανοήσει ακόμη τον ακριβή μηχανισμό με τον οποίο διαχωρίζονται τα φορτία όταν διασκορπιστεί σε σταγόνες μια ποσότητα νερού. Ο Lenard, πάντως, έχει αποδείξει από τον 19ο αιώνα ότι οι μεγαλύτερες σταγόνες φορτίζονται θετικά, ενώ οι μικρότερες αρνητικά. Επειδή όμως οι μεγάλες σταγόνες κατακάθονται γρηγορότερα από τις μικρές, στον αέρα απομένουν οι αρνητικά φορτισμένες σταγόνες· έτσι, το ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργείται είναι σημαντικό.

Πηγή:

Jearl Walker,(2001),Το πανηγύρι της φυσικής, Εκδόσεις Κάτοπτρο.

Εδώ μπορείτε να δείτε για 6 διασκεδαστικά λεπτά τη δημιουργία μιας μπαταρίας με τη βοήθεια μερικών δοχείων και νερού, από τον αξιοθαύμαστο Walter Lewin του ΜΙΤ.

Γιατί η κουρτίνα της μπανιέρας μας κολλάει πάντα επάνω μας;

Ένα από τα πιο ενοχλητικά σημεία του πρωϊνού μας μπάνιου είναι η τάση που παρουσιάζει η κουρτίνα της μπανιέρας μας συνεχώς να έρχεται και να κολλάει επάνω μας. Αν και έχουν προταθεί αρκετές ιδέες για να εξηγήσουν το ενοχλητικό αυτό φαινόμενο, μόλις πρόσφατα φαίνεται ότι ότι μπόρεσε κάποιος να ελέγξει με μαθηματικό μοντέλο, τι ακριβώς συμβαίνει.

Η εργασία έγινε από τον David Schmidt, ειδικό σε θέματα προσομοίωσης των sprays, ο οποίος εργάζεται στο τμήμα μηχανικής για βιομηχανικές εφαρμογές του πανεπιστημίου της Massachusetts. Αυτός εφάρμοσε μεθόδους υπολογισμού με computer, που χρησιμοποιούνται στη δυναμική των ρευστών για να εξομοιώσει την πραγματική κατάσταση.

Η γενική άποψη που έχει η φυσική για το θέμα είναι ότι η κουρτίνα κινείται διότι από το εσωτερικό μέρος της κουρτίνας υπάρχει μικρότερη πίεση απ' ότι έξω απ' αυτήν. Το ερώτημα όμως είναι, με ποιο μηχανισμό δημιουργείται αυτή η μικρότερη πίεση.

Ο Schmidt έτρεξε το υπολογιστικό πρόγραμμα εξομοιώνοντας τη ροή του νερού από το ντους για διάρκεια 30 δευτερολέπτων και εξετάζοντας τα αποτελέσματα σε όλη την κουρτίνα την οποία το πρόγραμμα διαιρούσε σε 50.000 τομείς.

Η εξομοίωση έδειξε ότι δύο διαφορετικοί μηχανισμοί συνδυάζονται για να δημιουργήσουν την χαμηλή πίεση.

Ο ένας είναι το γνωστό φαινόμενο Bernoulli σύμφωνα με το οποίο η ταχεία ροή του αέρα συνοδεύεται και από μείωση της πίεσής του. Η ταχεία ροή του αέρα προκαλείται με τη σειρά της κοντά στην κεφαλή της ντουζιέρας από την γρήγορη κίνηση των υδροσταγόνων.

Λιγότερο γνωστό είναι όμως και ένα άλλο φαινόμενο που συμβαίνει, (το φαινόμενο της οδηγούμενης κοιλότητας ) σύμφωνα με το οποίο ένα σύνολο σταθερών στροβίλων δημιουργείται καθώς αέρας σπρώχνεται συνεχώς μέσα σε μια κοιλότητα. Στην περίπτωση του ντους, οι ίδιες οι σταγόνες του νερού σπρώχνουν τον αέρα αρκετά δυνατά και τον οδηγούν να κάνει κυκλικές κινήσεις κι έτσι οι στρόβιλοι αυτοί οδηγούν με τη σειρά τους σε χαμηλές πιέσεις ορισμένων περιοχών.

Το διπλανό σχήμα είναι ακριβώς προϊόν τέτοιων υπολογιστικών εξομοιώσεων και δείχνει πως δημιουργούνται οι στρόβιλοι.

Ο Schmidt λέει ότι ο καθένας μπορεί να παρακολουθήσει τον σχηματισμό των στροβίλων αρκεί ν' ανοίξει το ντους και να φυσήξει καπνό στο εσωτερικό μέρος της κουρτίνας από την επάνω πλευρά της.

Πηγή: physics4u

Τετάρτη 15 Απριλίου 2009

Αποδείξεις της Φυσικής Β Λυκείου

Οι αποδείξεις από το σχολικό βιβλίο.
Μια καλή ευκαιρία για επανάληψη!
Αποδείξεις1

Publish at Scribd or explore others: Education Homework Science-Physics Education