ebook Fizyka wokół nas. Laboratorium Dean Baird, Paul G. Hewitt

Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania: 2024

Jak zafascynować się fizyką?

Przede wszystkim poprzez praktykę: rozwiązywanie ciekawych problemów i zadań oraz przeprowadzanie eksperymentów, dotyczących otaczającej nas rzeczywistości, które pomogą zrozumieć istotę zachodzących zjawisk.

Ta książka umożliwia bezpośrednią interakcję ze światem przyrody w sposób, który pogłębi zarówno ciekawość, jak i wiedzę. Stwierdzono, że zapamiętujemy około 5% tego, co czytamy, i około 75% tego, co robimy. Doświadczenia, pokazy i symulacje opisane w tej książce odgrywają więc ważną rolę w uczeniu fizyki. Zajęcia laboratoryjne to zajęcia praktyczne, na których prowadzi się obserwacje, dokonuje pomiarów, wykonuje obliczenia i wyciąga wnioski. W laboratorium urzeczywistnia się zasady i zależności, o których czytacie w książkach.

Niniejszy zeszyt ćwiczeń laboratoryjnych do podręcznika Fizyka wokół nas (wyd. 12.) umożliwia uzupełnienie wiedzy o zjawiskach w przyrodzie, koncentrując się na tym, w jaki sposób one zachodzą. Książka stanowi nieocenioną pomoc dla uczniów, studentów, rodziców i nauczycieli.

Spis treści ebooka Fizyka wokół nas. Laboratorium

Wprowadzenie IX

Podziękowania IX

O Autorach XI

Do uczniów/uczestników zajęć laboratoryjnych XIII

Do nauczyciela/instruktora XIII

Co będzie potrzebne: podstawowa lista przyrządów, rekwizytów, odczynników XV

Część 1. MECHANIKA 1
Chodzenie po desce – Reguła równowagi Doświadczenie – R. 2 1
Jedź! Jedź! Jedź! – Podstawy graficznego opisu ruchu Doświadczenie – R. 3 7
Określanie odległości przy użyciu dźwięku – Wykres ruchu w czasie rzeczywistym Obserwacja zjawiska – R. 3 11
Ciężar – Związek masy z ciężarem Obserwacja zjawiska – R. 4 15
Przepychanie przedmiotów – Symulacja siły, masy i przyspieszenia Przy komputerze – R. 4 19
Przykładanie siły przed wózkiem – Siła, masa i przyspieszenie Obserwacja zjawiska – R. 4 23
Niutonowski strzał – Zagadka siły i ruchu Pokaz – R. 4 27
Lustro sił – Ilościowa obserwacja pary sił Obserwacja zjawiska – R. 5 29
Wydmuchnij! – Podsumowanie trzech praw dynamiki Newtona Obserwacja zjawiska – R. 5 31
Skoki na bungee ze stołu – Czas i siła uderzenia Pokaz – R. 6 35
Rzeczy, które się odbijają – Zderzenia sprężyste i niesprężyste Pokaz – R. 6 37
Wspinanie się pod górę – Praca na równi pochyłej Doświadczenie – R. 7 41
Musująca fontanna – Fizyka gejzera z napojów gazowanych Pokaz – R. 7 45
Upuszczanie piłki – Zachowanie energii podczas swobodnego spadania Doświadczenie – R. 7 47
Paradoks bliźniaczych pałek – Zagadka z obrotem Obserwacja zjawiska – R. 8 51
Wszystko w nadgarstku – Doświadczenie momentu siły „na własnej skórze” Obserwacja zjawiska – R. 8 55
Czy to się będzie kręcić w kółko? – Przyspieszanie ze stałą szybkością Pokaz – R. 8 57
Usiądź na nim i obracaj się – Weź fizykę w obroty Obserwacja zjawiska – R. 8 65
Wielki wyścig kulek – Ruch w kierunkach poziomym i pionowym Obserwacja zjawiska – R. 10 69
Traf do celu – Zagadka pocisku, którą można rozwiązać Doświadczenie – R. 10 71
Odlot! – Rakiety rzeczywiste i wirtualne Doświadczenie/Przy komputerze – R. 10 73
Tancerz rowerowy z Edynburga – Jakościowa analiza wideo Przy komputerze – Cz. 1 79

Część 2. WŁASNOŚCI MATERII 83
Grubość naleśnika z kulek – Rozmiar atomu Doświadczenie – R. 11 83
Naleśnik z kwasu oleinowego – Rozmiary atomu Doświadczenie – R. 11 85
Naprężenie i sprężyna – Prawo Hooke’a Doświadczenie – R. 12 87
Skok do innego świata – Symulacja sprężyna-masa Przy komputerze – R. 12 93
Kostki w basenie: gęstość – Gęstość i symulacja unoszenia się na wodzie Przy komputerze – R. 13 95
Eureka! – Prawo Archimedesa Obserwacja zjawiska – R. 13 97
Utoń lub płyń – Co sprawia, że obiekt tonie lub pływa? Obserwacja zjawiska – R. 13 99
Łódko, płyń – Pływanie Obserwacja zjawiska – R. 13 101
Ciśnienie w oponach i 18-kołowa ciężarówka – Siła, powierzchnia i ciśnienie Obserwacja zjawiska – R. 14 105

Część 3. CIEPŁO 107
Taniec cząsteczek – Obserwacja ruchu cząsteczek Obserwacja zjawiska – R. 15 107
Odbijanie się od ścian – Symulacja teorii kinetycznej gazów Przy komputerze – R. 15 109
Mieszanie cieczy o różnych temperaturach – Pojemność cieplna wody Doświadczenie – R. 15 113
Woda i gwoździe – Porównywanie wartości ciepła właściwego Doświadczenie – R. 15 115
Ciepło w puszce: podgrzewanie – Absorpcja ciepła Doświadczenie – R. 16 119
Ciepło w puszce: chłodzenie – Emisja ciepła Doświadczenie – R. 16 121
Roztapiam się, roztapiam – Przewodnictwo i absorpcja Obserwacja zjawiska – R. 16 123
Chłodzenie przez wrzenie – Ciśnienie atmosferyczne i temperatura wrzenia Obserwacja zjawiska – R. 17 125
Ogrzewanie przez zamrażanie – Ciepło syntezy Doświadczenie – R. 17 127

Część 4. AKUSTYKA 129
Drgania w zwolnionym tempie – Spowolnienie drgań za pomocą światła stroboskopowego Obserwacja zjawiska – R. 19 129
Fale na wodzie w zbiorniku – Symulacja fal Przy komputerze – R. 19 131
Wysoki – cichy – niski – głośny – Zmiany właściwości fali dźwiękowej i ich interpretacja Obserwacja zjawiska/Przy komputerze – R. 20 135
Wydaj dźwięk! – Wyznaczanie prędkości dźwięku Doświadczenie – R. 20 139
Wyłączanie dźwięku – Wygaszanie fali dźwiękowej Obserwacja zjawiska – R. 20 143
Efekt wah-wah i dźwięki z klawiatury telefonu – Efekty interferencji fal dźwiękowych Obserwacja zjawiska/Przy komputerze – R. 20 145

Część 5. ELEKTRYCZNOŚĆ I MAGNETYZM 149
Siła, z którą należy się liczyć – Wprowadzenie do sił elektrostatycznych Obserwacja zjawiska – R. 22 149
Elektroskop – Przewodzenie ładunków, indukcja, przewodniki i izolatory Doświadczenie – R. 22 153
Naelektryzuj się! – Generator van de Graaffa Obserwacja zjawiska – R. 22 161
Hokej w polu elektrycznym – Symulacja zachowania ładunku w polu elektrycznym Przy komputerze – R. 22 163
Iskry z Johnem Trawoltażem – Symulacja porażenia naładowanym dywanem Przy komputerze – R. 22 167
Cytrynowa elektryczność – Podstawowe informacje o baterii i podstawowa zagadka dotycząca baterii Obserwacja zjawiska – R. 23 171
Jak zmierzyć opór? – Łączenie mierników i określanie oporu Doświadczenie – R. 23 175
Baterie i żarówki – Podstawowe obwody elektryczne Obserwacja zjawiska – R. 23 181
Przerwa i zwarcie w obwodzie – Uszkodzone obwody Obserwacja zjawiska – R. 23 185
Być jak bateria – Ręczne zasilanie obwodów Obserwacja zjawiska – R. 23 191
Jak zobaczyć pole magnetyczne? – Wzorce przyciągania i odpychania Obserwacja zjawiska – R. 24 195
Elektryzujący magnetyzm – Prądy elektryczne i pola magnetyczne Obserwacja zjawiska – R. 24 199
Silnikowe szaleństwo – Proste silniki prądu stałego Obserwacja zjawiska – R. 24 203
Huśtanie magnesów – Przetwornik magneto-elektro-mechaniczny Obserwacja zjawiska – R. 25 207
Aktywator generatora – Generatory Obserwacja zjawiska – R. 25 211
Elektromagnetyczne laboratorium pana Faradaya – Symulacja elektromagnetyzmu Obserwacja zjawiska – R. 25 213
Obraz otworkowy – Tworzenie obrazu Obserwacja zjawiska – R. 26 219
Camera obscura – Tworzenie obrazu bez soczewki Obserwacja zjawiska – R. 26 221
Obraz Słońca – Rzutowanie Słońca przez otworek Obserwacja zjawiska – R. 26 223
Kule słoneczne – Wielkość Słońca Obserwacja zjawiska – R. 26 225
Płonący obraz – Soczewki korekcyjne i Władca much Obserwacja zjawiska – R. 26 227
Podglądanie pikseli – Mieszanie kolorów na wyświetlaczach cyfrowych Obserwacja zjawiska/Przy komputerze – R. 27 233
Dlaczego niebo jest niebieskie – Rezonans i rozpraszanie Obserwacja zjawiska – R. 27 237

Część 6. ŚWIATŁO 241
Lustro ortsuL – Obrazy w lustrze Obserwacja zjawiska – R. 28 241
Obiekty w lustrze nie są takie, na jakie wyglądają – Lustra sferyczne Obserwacja zjawiska – R. 28 243
Inaczej o załamaniu światła – Mechaniczna analogia załamania światła Obserwacja zjawiska – R. 28 247
Moneta w kubku – Magia załamania światła Obserwacja zjawiska – R. 28 251
Inaczej o rozpraszaniu światła – Widmo w twoim oku Obserwacja zjawiska – R. 28 253
Cudowne uwięzienie światła – Całkowite odbicie wewnętrzne Obserwacja zjawiska – R. 28 255
Urokliwa fatamorgana – Miraże i inne efekty Obserwacja zjawiska – R. 28 259
Obiekty oglądane przez soczewkę nie są takie, na jakie wyglądają – Obrazy w soczewkach Fresnela Obserwacja zjawiska – R. 28 261
Prążki w optyce – Symulacja przestrzennego obrazu interferencyjnego Przy komputerze – R. 29 263
Prawa rządzące światłem – Zamiana mm na μm, aby znaleźć λ Obserwacja zjawiska – R. 29 269
Dyfrakcja w działaniu – Dyfrakcja światła Obserwacja zjawiska – R. 29 271
Wzory dyfrakcyjne – Układ maksimów dyfrakcyjnych Obserwacja zjawiska – R. 29 275
Polaryzator z prętów – Polaryzacja fal mechanicznych Obserwacja zjawiska – R. 29 279
Zaciemnienie – Polaryzacja fal świetlnych Obserwacja zjawiska – R. 29 283
Jasne światła – Spektroskopia Doświadczenie – R. 30 289
Poświeć światłem – Symulacja efektu fotoelektrycznego Przy komputerze – R. 31 293

Część 7. FIZYKA ATOMU I JĄDRA ATOMOWEGO 297
Uzyskanie okresu połowicznego rozpadu – Okres połowicznego rozpadu Obserwacja zjawiska – R. 33 297
Szybkie datowanie izotopowe – Symulacja datowania radiometrycznego Przy komputerze – R. 33 301
Reakcja łańcuchowa – Rozszczepienie jądrowe Obserwacja zjawiska – R. 34 303

DODATKI 305
Dodatek A. Dokładność, precyzja i błąd 305
Dodatek B. Niepewność i cyfry znaczące 306
Dodatek C. Błąd procentowy i różnica procentowa 308
Dodatek D. Przedrostki SI i współczynniki konwersji 308
Dodatek E. Wykresy 309