ÜNİTE 12 UCUZ MALZEME YAPIMI VE KULLANIMI

Transkript

1 ÜNİTE 12 UCUZ MALZEME YAPIMI VE KULLANIMI 12.1 Giriş Bu ünite öğretmen adaylarına basit araç-gereç yaparak ve kullanarak laboratuarda fizik öğretimi ile ilgili örnekler sağlar. Ülkemizin değişik yörelerindeki okullarda laboratuar imkanları çok sınırlıdır. Bir çok durumda öğretmen yöresel imkanları kullanarak fizik deneylerin geliştirmelidir. Böyle bir yaklaşımı bilen öğretmen, öğrencilerine kendi çevresinde bulunan araç-gereçlerle fizik konularının nasıl ilişkilendirebileceklerini öğretir. Yani, öğrenci günlük hayatıyla fizik öğretimini bütünleştirebilir. Daha önceki bölümlerde görüldüğü gibi, öğrenme aktif bir süreçtir. Yani öğrenme sürecinde öğrenci merkezdir ve anahtar yol istenmektedir. Bilgi öğrencinin zihninde yapılanır, dışarıdan hazır verilemez. Bilginin kalıcı olması için öğrenci bilgi edinme sürecinde aktif rol almalıdır. Basit malzeme yapılmasını ve kullanılmasının bir başka önemli yararı da öğrencilerde fiziğe karşı olumlu tutum gelişmesine yapacağı katkıdır. Öğrenci fizik ile çevresini bütünleştirdiği için doğal olaylara karşı motivasyonu artar. Bu da öğrencilerin öğrenmesine olumlu etkilerde bulunur. Ayrıca, öğrenci bir çok basit araç-gereç yapıp kullandığı için pratik maharetlerini geliştirme imkanına da sahip olurlar lar Öğretmen adayları Labaratuar malzemesi eksikliği karşısında basit malzemelerle alternatif deneyler hazırlayıp uygular. Kitaba bağlı kalarak deney yapmaktansa ucuz malzeme kullanarak öğrencilere araştırma ve problem çözme imkanı sağlar. Etkinlik 1 Mikrobalans yapımı kullanımı Kamış çivi ve benzeri basit malzemelerle; duyarlı terazi veya.001 g tartmak için basit kaldıraç yapmak ve ayarlamak. Bu bölümde sizin göreviniz küçük gruplar halinde çalışarak bir kaç mg ölçebilecek ve.001 g lik ağırlık değişimlerini saptayabilecek bir aparatı (aleti) desenleyip, yapıp, test etmektir. Öncelikle standart ağırlıkları kullanmadan teraziyi nasıl ayarlayabileceğinizi göstermelisiniz. Bunu yaptıktan sonra, bu tip bir araştırmaya öğrencilerinizi nasıl dahil edebileceğinizi düşünüp, bundan ne tür bir fizik konusu öğrenebileceklerini tartışın. Terazi ne amaçla kullanılabilir? Uygun örnekler bulmaya çalışın. 12.1

2 Buradaki kütle terazisi, hacim ölçümünde de kullanılabilir mi? Çok küçük bir su damlacığının hacmini bulmak için; 1cm 2 lik kağıdın ağırlığını bulun ve kağıda ince su damlası damlatın ve tekrar ağırlığını ölçün. Bu yolla suyun kütlesini bulun. Şimdi de suyun yoğunluğu 19/cm 3 olarak suyun hacmini bulun. Bir imzanın ağırlığını bulmak için denemeler yapın. Küçük bir yaprak üzerindeki su oranını bulun. 12.2

3 PİM KAMIŞIN UCUNU KESİN KAMIŞ 1 CM LİK KARELİ KAĞIT KAMIŞA PİM GEÇİRİN CARD/METAL OPEN BOX KUTU ÜZERİNDEKİ DENGE PİMİ Etkinlik

4 Tartmadan bir nesnenin (cismin) kütlesini bulmak Basit araç gereç kullanarak verilen bir problemi çözmek. Problem durumu (1) Elinizde bir kurşun kalem, bir sayfa A4 kağıdı ve ufak tel parçası (ya da bant) vardır. Kurşun kalemin kütlesini tartmadan ve hacmin yer değişim metodunu kullanmadan nasıl bulabilirsiniz? Küçük gruplar halinde, bu probleme bir çözüm bulmaya çalışın. Lise fiziği ile ilişkisi Yukarıdaki problemde hangi fizik kavramı anlatılmak istenmektedir? Bu fizik okullarda nasıl kullanılabilir? Öğrencilere buna benzer başka ne tür problemler bulabilirsiniz? Tartışın. Problem durumu (2) Elinizde bir kıskaç, iki standart demir çubuk, tel ve 0,5 kg lık kütle olduğunu düşününüz. Bu verilere göre demir çubukların kütlesini bulun? Problem durumu (3) Bir sayfa A4 kağıdın detaylarından faydanalarak kütlesini bulun(g/m 2 ) Çözümü moment ilkesi gerektiren benzer problemler neler olabileceğini tartışın? Etkinlik 3 Fincanın basınca karşı dayanıklılığı Fincanların dizilişlerinin basınca karşı nasıl dayanıklığı olduğu denemek. 12.4

5 4, 6 veya daha çok fincan alın. Ağız kısımları yukarıya doğru olmak üzere yere koyun. Üzerlerine ağaç veya metal bir destek koyun. Fincanları diagramda görüldüğü gibi düzgün şekilde dağıtın. Ağaç ve metal destek Şekil 12.1 Desteğin altındaki fincanlar düzgün olarak düzenlenir. Desteğin üstüne çıkın. Yanınıza başkalarını da alın. Sınırlayıcı faktör desteğin üzerinde durabilen kişi sayısıdır. Bu deneyi 4 fincan ve küçük bir destek kullanarak 5 kişiyle yapıldı. Siz de beş kişiden fazla insanla aynı deneyi yapabilir misiniz? Eğer boş bir dolmuş bulabilirseniz siz de aynı deneyi yapın. Bu sonuçlar, seramik çay fincanlarının basınç altında çok sağlam olduğunu göstermektedir. Etkinlik 4 Küçük bir daire içerisinde merkezden ödndürülen bir cisme etki eden kuvvetleri hissettirerek öğrenciye kavratmak Su kovası Sapı olan bir kova alın, yaklaşık 3/4 ünü suyla doldurun düşeyle 10 yaparak bir daire şeklinde döndürmeye başlayın. Dönme hızınızı ve kovanın açısını diyagramda görüldüğü gibi kova yatay düzleme girinceye ve omuz hizasına gelinceye kadar artırın. Şekil 12.2 Kova yatay hale gelinceye kadar sallayın ve durun. Şimdi kovayı yatay düzlem içinde sallıyacaksınız. Küçük bir daire içinde önce yavaş yavaş sallamaya başlayın. Sonra hızı artırın 12.5

6 ve daireyi büyütün. Arka sayfadaki diyagramda görüldüğü gibi yeterince hıza ve 45 bir daireye eriştiğinizde açıyı başınızın üstünden ve ayaklarınızdan geçen tam bir daire olacak şekilde artırın. Kova ters çevrildiği zaman dökülüp dökülmeyeceğini tartışın. Kovaya etki eden kuvvetler nelerdir? Tartışın. Suyu kovada tutan dönme kuvveti= mv 2 /r Şekil 12.3 Açıklama 4: Bu etkinlik süresince merkezcil ve merkezkaç kuvvetleri öğrencilerin hissetmesi gerekmektedir. Suyu kovadan çıkarma kuveti=mg. Suyu kovada tutan dönme kuvveti=mv 2 /r dir. Etkinlik 5 a Eylemsizliği hissetme Araç-gereçler Eylemsizlik kavramını öğrencilere yaptırarak kavratmak. Birbirinin aynı, mümkün olduğunca büyük saplı iki metal kutu bulun. Kutunun birini boş bırakın ve diğerini kumla doldurun ve her ikisinin ağzını bir kağıtla kapatın. Ya bunu yapınız Her bir kutuyu uzun bir iple tavana veya sağlam bir kirişe asın. Sonra da her kutuyu sallanması için itin. Şimdi de durdurmaya çalışın. Ya da şunu Her bir elinizdeki kutuları sallayın ve bir arkadaşınızdan sallanan kutuları durdurmasını isteyin. Sonuç nedir? Eylemsizliği hissediyormusunuz? Kütle ne kadar büyükse değişmeye karşı koyma o kadar büyüktür. Bir otobüs birden durursa siz ileriye gidersiniz (hareketi sürdürmeye çalışmak) ve bir otobüs aniden hareket ettiğinde de geriye gidersiniz (durmayı sürdürmeye çalışmak). Etkinlik 5 b 12.6

7 Kitaplar ve tuğlalar ve eylemsizlik Kitap ve tuğlalar kullanarak öğrencilere eğlemsizlik kavramını öğretmek. Bu deney için şekil (13.4) kitaplar ve (13.5) de düz ağaç blokları deneyebilirsiniz. Yine bu deney için 10 cm x 8 cm x 5 cm ve kenarları yuvarlatılmış plastik oyuncak tuğlaların kütlesi yeterli midir? Bu deneyi içeri ve dışarı olmak üzere iki yönlü deneyebilirsiniz. Şekil 12.4 Şekil 12.5 Ekler 12.7

8 Açıklama 1 Mikrobalans yapımı ve kullanımı 1 A4 (toprak kağıt) kağıdı normalde 809/m 2 gelir. Ancak, bu 60-85g/m2 arasında değişebilir. 80g/m 2 tip kağıdın 1 cm 2 sinin ağırlığı gr dır ( =.008gr=8 miligram). Bu tip kağıt için 1 miligram= 12,5 mm 2 dir. Bu veriler teraziyi ayarlamak için kullanılabilir. 2 İğne iki ucundaki uzunluğun oranı, 5:1 ise, o zaman kısa ucdaki 1mg ağırlık (4mmx3 mm lik kağıt) 2mg lik ağırlıkla dengelenir. Kısa ucdaki ağırlığı değiştirmekle, kalibrasyonu değiştirmiş olursunuz. Açıklama 2 Tartmadan bir kalemin kütlesini bulmak Tükenmez ya da dolma kalemi masanın köşesinde, dengeleyerek ağırlık merkezini bulunuz. Kalemin kütlesi M 1 olsun. Aşağıda görüldüğü gibi bu dengenin ucuna M 2 adlı bir obje yapıştırın ve şimdi bunun ağırlık merkezini bulun. x ve y yi ölçün, moment ilkesini kullanarak M 1 i bulun. Açıklama 3 Kağıdın kütlesi 1 sayfa A4 kağıdı 21 cm x 39.5 cm ve 12,01 gramdır. Aynı kağıt 4 eşit parcaya bölünürse 1 parçası = 3 gr olur. Açıklama 4 Benzer başka bir problem Elimizde bir kıskaç, iki standart demir çubuk, tel ve 0.5 kg lık kütle olduğunu düşününüz. Bu verilere göre demir çubukların kütlesini bulunuz? Önceki gibi: bir demir çubuğu diğerine kıskaç yardımıyla sabitleyerek ağırlık merkezini bulunuz. 0.5 kg kütleyi kullanarak sistemi tekrar dengeleyin. Çözümü moment ilkesi gerektiren benzer problemler önerebilirler. A4 kağıdıyla yapılabilecek başka materyaller önerebilirler. 12.8