Moja Fizyka - przewodnik metodyczny i scenariusz lekcji
Wojciech Dindorf
Elżbieta Krawczyk
Doświadczenie - mały scenariusz lekcji
Na okładce książki kładziemy jakikolwiek mały przedmiot. Każdy uczeń niech nachyla powoli książkę, aż przedmiot ruszy. Analizujemy zaistniałą sytuację.
Zacznijmy od pytania, dlaczego przedmiot był nieruchomy? (Odpowiedź: Był odporny na małe siły, jak podmuch wiatru czy wstrząsy podłogi, ponieważ były to za małe siły, żeby zerwać przylepność czy przyleganie - związanie przedmiotu z podłożem).
Jaki warunek musi być spełniony, by przedmiot mógł ruszyć? (Odpowiedź: trzeba znaleźć źródło siły większej niż ta, którą nazywamy siłą tarcia μN). Doświadczenie ma wykazać, że μ jest równe tangensowi kąta nachylenia równi.
Mierzymy długość podręcznika l. Teraz proponujemy skorzystać z kalkulatora i szybko policzyć dziesięć wartości h/x (dla h < l ), gdzie: h - to mierzona wysokość równi, zaś x to podstawa otrzymanej równi.
Uczniowie mogą zwyczajnie je mierzyć, choć - jeśli ktoś woli - mogą mierzyć h, zaś x wyznaczać z twierdzenia Pitagorasa. Wyniki obliczeń nanoszą na układ współrzędnych na papierze milimetrowym (jeśli go brak, to na zwykłym kratkowanym, wykorzystując całą kartkę).
Na poziomej osi odkładają wielkości h, na pionowej h/x = μ. Otrzymują dla materiału okładki książki (szyby, deski, ławki) krzywą współczynników tarcia.
Mając przed sobą taki wykres, uczniowie (pracując najlepiej parami - jeden nachyla książkę drugi przykłada linijkę i dokonuje odczytu) mogą szybko i z grubsza dla powierzchni książki wyznaczyć wszystkiego, co mają pod ręką.
Dodatkowe zadania
1. Lodówka ciągnięta pod kątem 30 stopni do poziomu ruchem jednostajnym wymaga użycia siły równej 30 N.
Wiadomo (ciągnącemu), że współczynnik tarcia n między powierzchniami podłoża i lodówki (kocyka podłożonego pod lodówkę)
wynosi 0,05. Oszacuj masę lodówki.
Rozwiązanie:
N = Q - Fsinα
T = μN = (Q - Fsinα )
F*cosα = T
Odpowiedź: m = około 50 kg.
Praktyczna uwaga. Można zaproponować znalezienie w domu najlepszej szmatki do podkładania pod ciężkie przedmioty. Z uzasadnieniem! Z pomiarem dokonanym w domu!
2. Popatrz na rysunek. Dwie siły zaznaczone na rysunku nie zostały nazwane.
Skopiuj rysunek (może być powiększony na kserokopiarce), a następnie:
a) Nadaj nazwę tym siłom.
b) Zaznacz na rysunku ważne kąty (może wystarczy jeden kąt?).
c) Poszukaj zależność między N, mg i tym kątem.
d) Przedyskutuj problem: kiedy narciarz nie będzie przyspieszał?
e) Kiedy narciarz będzie musiał użyć kijków, by zjechać ze stoku?
f) Ile wynosi N na poziomej płaszczyźnie?
g) A na pionowej?
Odpowiadamy:
a) Siła zsuwająca (składowa mg równa mg sinα, składowa normalna mgcosα);
b) Jaki inny, jak nie właśnie α?
c) N = mgcosα.
d) Narciarz nie będzie przyspieszał, gdy μN = mgsinα. Warunek ten będzie spełniony dla kąta α , którego tgα = μ.
e) Jeżeli μN > mgsinα , narciarz będzie musiał użyć kijków. Ten warunek będzie spełniony dla kątów mniejszych od kąta α, którego tgα = μ.
f) N = mg.
g) N = 0.
Wersja do druku 
do góry