Μετάβαση στο κύριο περιεχόμενο

Τι είναι το πρόβλημα Φυσικής;

Είναι γεγονός ότι σήμερα η διδασκαλία της Φυσικής ταυτίζεται με εκμάθηση τεχνικών πάνω σε λύσεις προβλημάτων, χωρίς να υπάρχει η φροντίδα της εξοικείωσης των μαθητών με τη μέθοδο και τη φυσιογνωμία της επιστήμης στην οποία εμπλέκεται το εμπειρικό με το μαθηματικό και το αφηρημένο. Δεν δίνεται έμφαση στην κατανόηση των αρχών και των νόμων του προβλήματος, των διαδικασιών εκείνων που στοχεύουν ευρύτερα στην κατανόηση των φαινομένων στα οποία αναφέρεται το πρόβλημα. 

Έτσι η αξία της διδασκαλίας της Φυσικής μέσω του προβλήματος υποβαθμίστηκε, αν και είναι ένα διδακτικό εργαλείο υψηλών προδιαγραφών, γιατί η δυνατότητα του διδασκομένου να το αντιμετωπίζει απορρέει από το ότι έχει κατανοήσει τις έννοιες και τους νόμους της Φυσικής.  

Σύμφωνα με τον Κασσέτα (2004:σελ.275) κάθε πρόβλημα στη Φυσική είναι ένα μικρό συνήθως κείμενο, που συνοδεύεται κάποτε και από σχήμα, και το οποίο οφείλει να περιέχει αποσαφηνισμένα δεδομένα και ζητούμενα. Το πρόβλημα οικοδομείται πάνω στη λογική των ειδικών οδών της σκέψης που οδηγούν στη λύση του. Η αξιοποίησή του στη διδασκαλία της Φυσικής μπορεί να το κάνει εργαλείο ικανό να συμβάλλει σε διδακτικούς στόχους κατανόησης και εφαρμογής. 

Η λύση ενός προβλήματος απαιτεί από αυτόν που την επιδιώκει να είναι σε θέση: 
  • Να αναγνωρίζει το γενικότερο φαινόμενο 
  • Να το μετατρέπει στη γλώσσα της Φυσικής 
  • Να μπορεί να επιλέγει τις κατάλληλες έννοιες και τα κατάλληλα σύμβολα 
  • Να μπορεί να επιλέγει τους φυσικούς νόμους που πρέπει να επικαλεστεί 
  • Να είναι σε θέση να τους εφαρμόζει καταγράφοντας τις σχετικές εξισώσεις. 


Εκτός από τη γνώση των φυσικών νόμων η λύση ενός προβλήματος μπορεί να απαιτεί ενδεχομένως και την αξιοποίηση άλλων γνωστικών αντικειμένων, όπως είναι οι εξισώσεις κίνησης, θεωρήματα, και γεωμετρικές απεικονίσεις.

Για να θεωρηθεί ένα δομημένο εννοιακό σύνολο με δεδομένα και ζητούμενα πρόβλημα Φυσικής, χρειάζεται: 
1. να είναι έτσι διατυπωμένο, ώστε να απαιτείται η μερική ή ολική μετάφρασή του στη γλώσσα της Φυσικής 
2. οι δρόμοι της σκέψης που οδηγούν στη λύση του, να μην είναι άμεσα ορατοί, αλλά να χρειάζεται να αναζητηθούν 
3. τα απαιτούμενα γνωστικά αντικείμενα να ανήκουν σε διάφορες γνωστικές περιοχές της Φυσικής.
Σταύρος Τσεχερίδης

Άλλωστε, σύμφωνα με τον Δ. Καραγεώργο στόχος στη διδασκαλία λύσης προβλημάτων δεν είναι η συσσώρευση γνώσης, αλλά η καλλιέργεια των νοητικών ικανοτήτων των μαθητών, η ολόπλευρη ανάπτυξη της προσωπικότητάς τους και ο εθισμός τους στην έρευνα και το διάλογο. Η  λύση ενός προβλήματος είναι κατάληξη μιας σύνθετης νοητικής λειτουργίας που περιλαμβάνει ανάκληση αφομοιωμένων εννοιών και διαδικασιών, οργάνωση, λογική επεξεργασία και ερμηνεία δεδομένων ή συναγομένων πληροφοριών, ανακάλυψη και συναγωγή σχέσεων και δομών, διατύπωση και έλεγχο προθέσεων, εξαγωγή και αξιολόγηση συμπερασμάτων κ.τ.λ. 





Σχόλια

Δημοφιλείς αναρτήσεις από αυτό το ιστολόγιο

Απλή Αρμονική Ταλάντωση (Α.Α.Τ) Εξισώσεις κίνησης

Περιοδικά ονομάζονται τα φαινόμενα που επαναλαμβάνονται με τον ίδιο τρόπο σε ίσα χρονικά διαστήματα. Π.χ. ομαλή κυκλική κίνηση, κίνηση εκκρεμούς, περιστροφή γης γύρω από τον ήλιο κ.ά.
(Σκέψου μερικά ακόμη…)
Στοιχεία περιοδικής κίνησης Κάθε περιοδική κίνηση χαρακτηρίζεται από τα παρακάτω τρία στοιχειά:
Περίοδος (Τ) ενός περιοδικού φαινομένου ονομάζεται ο χρόνος που απαιτείται για μια πλήρη επανάληψη του φαινομένου ή ο χρόνος που μεσολαβεί μεταξύ δύο διαδοχικών επαναλήψεων του φαινομένου.
Η περίοδος είναι μονόμετρο μέγεθος και η μονάδα μέτρησής της είναι το 1 sec.

Συχνότητα (f) ενός περιοδικού φαινομένου ονομάζεται το φυσικό μέγεθος του οποίου το μέτρο θα δίνεται από το σταθερό πηλίκο του αριθμού Ν των επαναλήψεων του φαινομένου σε κάποιο χρόνο t, προς το χρόνο αυτό.Δηλαδή: Η συχνότητα είναι μονόμετρο μέγεθος και έχει μονάδα μέτρησης το 1 sec-1 ή 1 κύκλος/sec ή 1 Hz (Hertz).



Σχέση μεταξύ περιόδου – συχνότητας Επειδή σε χρόνο t ίσο με μια περίοδο Τ έχουμε μια επανάληψη (Ν=1) του φαινομένου έχουμ…

Ενέργεια Ταλάντωσης

Η ενέργεια της ταλάντωσης Ε (ή ολική ενέργεια) ενός συστήματος που εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση ισούται με την ενέργεια που προσφέραμε αρχικά στο σύστημα για να το θέσουμε σε κίνηση (ταλάντωση). 




Η ενέργεια αυτή θα δίνεται από τη σχέση:  Από την σχέση αυτή προκύπτει ότι το πλάτος Α καθορίζεται από την ενέργεια της ταλάντωσης, δηλαδή από την ενέργεια που προσφέραμε αρχικά στο σύστημα ώστε να αρχίσει να ταλαντώνεται. Σε όλη την διάρκεια της ταλάντωσης η ενέργεια παραμένει σταθερή. Η ενέργεια μιας απλής αρμονικής ταλάντωσης είναι σταθερή και ανάλογη µε το τετράγωνο του πλάτους της.

Απόδειξη της παραπάνω σχέσης. Αν το σώμα βρίσκεται ακίνητο στην θέση ισορροπίας, για να μετακινηθεί σε µια άλλη θέση πρέπει να του ασκηθεί κατάλληλη εξωτερική δύναμη Fεξ . Κατά την μετακίνηση αυτή θα ασκείται στο σώμα και η δύναμη επαναφοράς. 

Για να μετακινηθεί το σώμα στην θέση (x) θα πρέπει το μέτρο της εξωτερικής δύναμης να είναι ίσο µε το μέτρο της δύναμης επαναφοράς και να έχει αντίθετη φορά, σε κάθε χρονι…

Ταλάντωση και Ελατήριο

Ελατήριο ονομάζεται ένα μηχανικό εξάρτημα το οποίο έχει την ικανότητα να αποθηκεύει μηχανική ενέργεια παραμορφώμενο προσωρινά. Συνήθως το σχήμα είναι ελικοειδές, αλλά υπάρχουν και ελατήρια σε σχήμα ράβδου, οι σούστες.
Το κάθε ελατήριο μπορεί να παραμορφωθεί ως προς μία διάστασή του υπό την επίδραση δύναμης. Όταν ασκείται δύναμη σε αυτήν τη διάσταση, το ελατήριο παραμορφώνεται αποθηκεύοντας το έργο της δύναμης.
Ιδανικό ελατήριο Σε ιδανικά θεωρητικά ελατήρια ισχύει απόλυτα ο νόμος του Hook, δε χάνεται ενέργεια στο περιβάλλον και τα ελατήρια μπορούν πάντα να επιστρέψουν στο αρχικό τους μήκος. Επίσης η μάζα του ιδανικού ελατηρίου θεωρείται αμελητέα. [Στην πραγματικότητα χάνεται μικρό ποσό ενέργειας στο περιβάλλον ως θερμική ενέργεια, ενώ η παραμόρφωση μπορεί να γίνει μόνιμη. Κάθε ελατήριο έχει κάποια όρια αντοχής αν τα υπερβούν θα παραμορφωθεί ή θα σπάσει. Επιπλέον, με την επαναλαμβανόμενη χρήση το υλικό χάνει τις ιδιότητές του λόγω μηχανικής κόπωσης και αν δεν αντικατασταθεί θα σπάσει.]

Νόμο…

Απλή Αρμονική Ταλάντωση (Α.Α.Τ) - Συνισταμένη Δύναμη

Από την Α΄ Λυκείου γνωρίζεις τον θεμελιώδη νόμο της Μηχανικής (2ος νόμος του Newton), ΣF=mα. Επίσης, όπως γνωρίζεις για να υπάρχει επιτάχυνση πρέπει να υπάρχει και δύναμη που ασκείται σε κάποιο σώμα. Στην Α.Α.Τ. ισχύει α=-ω2x, ο συνδυασμός αυτών των δυο σχέσεων δίνει τη σχέση: 
ΣF=-m ω2x Από τη σχέση αυτή φαίνεται ότι όταν ένα σώμα εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση η συνολική δύναμη που δέχεται είναι ανάλογη με την απομάκρυνση του σώματος από την Θ.Ι. της τροχιάς του και έχει αντίθετη φορά από αυτήν. Όταν το σώμα περνά από την Θ.Ι. η συνολική δύναμη που δέχεται ισούται με μηδέν. (Για το λόγο αυτό, ονομάζεται θέση ισορροπίας της ταλάντωσης). Επίσης, στις ακραίες θέσεις της ταλάντωσης η ΣF είναι μεγίστη.


Στο βίντεο δες το διάνυσμα της δύναμης επαναφοράς (είναι πάντα προς την θέση ισορροπίας). 



Αν συμβολίσουμε το γινόμενο mω2 με D (που είναι σταθερό για κάθε ταλαντωτή), δηλαδή D = mω2
Τότε θα έχουμε τη σχέση που δίνει τη δύναμη:F = −Dx (Μάθε την απόδειξη)

Η παραπάνω σχέση είναι γνωστή και σαν συν…

Θέματα πανελληνίων εξετάσεων: Ταλαντώσεις

Τα θέματα των πανελληνίων μπορείς να τα δεις κι εδώ, αλλά σ’ αυτό το αρχείο θα βρεις όλα τα θέματα από το 2001 ως το 2012 τα οποία αναφέρονται στις ταλαντώσεις, αποκλειστικά,  μηχανικές, ηλεκτρικές. Καλή δουλειά σου εύχομαι.