hrvatski

Dva zadatka o tajanstvenim mjehurićima

Mjehurići CO2 u čaši gazirane vode ili pivu početno nastaju od nakupina molekula CO2 na dnu ili rubovima čaše. Kad se masa mjehurića dovoljno poveća, oni se otrgnu od podloge i počnu se podizati povećavajući svoj obujam i masu iz otopljenog ugljikovog dioksida u promatranoj tekućini. Razmorena su dva problema: povećavanje obujma mjehurića i podizanje mjehurića. Povećavanje obujma nastaje zbog porasta broja molekula CO2 koje mjehurić skuplja na putu od dna čaše do površine. Pomoću jednadžbe kontinuiteta i jednadžbe stanja idealnog plina dobivena je jednadžba za brzinu promjene polumjera mjehurića. Iz te je jednadžbe nađena jednostavna, linearna veza polumjera i vremena. Uzrok podizanja mjehurića je uzgon. U jednadžbi gibanja mjehurića, pored uzgona, javljaju se sila otpora sredstva (sila uslijed viskoznosti sredstva) i težina. Jednadžba je pojednostavljena pretpostavkom da je inercijska sila zanemariva u odnosu na viskoznu silu, a težina u odnosu na uzgon. Potom je korištena empirijska veza između otpornog broja (aerodinamičkog faktora) i Reynoldsovog broja da se dobije numerički izraz za funkcijsku vezu prevaljenog puta i vremena. Numeričko rješenje drugog zadatka nije bilo prihvatljivo za srednjoškolsku upotrebu te smo željeli dobiti što točnije približno, analitičko rješenje. Upotrijebili smo kvadratni zakon otpora i dobili dobro slaganje s podacima iz članka. Povezivanje različitih područja fizike je ključno u problemskoj i istraživačkoj nastavi. U članku kojeg smo koristili, povezana su mehanika fluida, teorija idealnih plinova, mehanika čestica i transportna teorija. Članak smo prvo preradili tako da je matematički dostupan srednjoškolskim učenicima, našli analitičko rješenje (za razliku od numeričkog rješenja u članku) a zatim ga uobličili u PowerPoint prezentaciji. Prezentacija vodi učenika kroz zadatak pomoću teksta, zvuka, slika i animacija, ali uz papir i olovku pored tipkovnice i miša. Za uspjeh moderne nastave potrebno je više inovativnih, problemskih zadataka praćenih animacijama, interaktivnim Java apletima, zvukom i slikama. Tako bi se lakše probudio interes učenika za studij fizike i primjenu.

problemski zadatak

nije evidentirano