Naslov
Kinematičko istraživanje sile među magnetima
(Kinematic investigation of the force between magnets)

Autori
Frntić, Filip

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, diplomski rad, diplomski

Fakultet
Prirodoslovno matematički fakultet

Mjesto
Zagreb

Datum
28.02

Godina
2014

Stranica
79

Mentor
Pajić, Damir

Ključne riječi
sila; magnetsko polje; magneti; gibanje; ubrzanje; indukcija
(force; magnetic field; magnets; motion; acceleration; induction)

Sažetak
Tema ovog diplomskog rada je kinematičko istraživanje sile među magnetima. U njemu ćemo se pobliže pozabaviti razmatranjem sile koja djeluju između 2 magneta, odnosno njezine ovisnosti o udaljenosti između magneta. Budući da sila između magneta ovisi o mnogo parametara, njeno teoretsko računanje vrlo je kompleksan pothvat. Stoga ćemo zadatku prići s eksperimentalne strane, tj. mjerenjem ćemo odrediti iznos sile te promatrati kako se on mijenja s promjenom udaljenosti među magnetima. U tu svrhu je bilo potrebno konstruirati uređaj pomoću kojeg će biti moguće na jedan ili više načina izvršiti odgovarajuća mjerenja. Osnovna ideja je bila da se to odredi kinematički – mjerenjem vremena prolaska magneta kroz određene položaje. U našem eksperimentu, magnet će se nalaziti u cijevi postavljenoj okomito na površinu Zemlje te će se pod utjecajem njezinog gravitacijskog polja u cijevi gibati ubrzano. Na dnu cijevi će se nalaziti učvršćen drugi magnet jednakih dimenzija. Kao što znamo, istoimeni polovi magneta se odbijaju, dok se raznoimeni privlače pa će prisustvo drugog magneta utjecati na gibanje magneta u cijevi. Oko cijevi će na određenim mjestima biti namotane zavojnice u kojima će se pri prolasku magneta kroz cijev inducirati napon. Mjerenjem induciranog napona biti će moguće odrediti vremena prolaska magneta kroz zavojnice. Iz tih mjerenja će se u konačnici odrediti ubrzanje magneta, a time i sila kojom magneti međudjeluju. Također, u daljnjem dijelu diplomskog rada, korištenjem iste aparature istražiti ćemo i druge moguće načine određivanja sile, npr. pomoću potencijalne energije magneta. Osim svega dosad navedenog, na umu valja imati i metodičku stranu ovog projekta. Budući da izvođenje pokusa ima sve veću ulogu u današnjem poučavanju fizike, u idealnom slučaju, bilo bi moguće iskoristiti ovaj mjerni postav kao pomagalo u nastavi fizike. Kako se on, osim magnetizma, dotiče i velikog broja drugih fizikalnih područja, mogao bi imati prilično široku primjenu u nastavi. Magneti, kao i sila kojom oni međudjeluju, prilično su dobro poznati učenicima svih uzrasta i gledano s tog aspekta, eksperiment će samo potvrditi učenička predviđanja. Zbog toga je, po mom mišljenju, najveća prednost ovog mjernog postava, njegova kompleksnost. Naime, pomoću njega se možemo dotaknuti mnogo različitih fizikalnih tema te se po potrebi koncentrirati na jedan ili više aspekata samog eksperimenta. Sam eksperiment je moguće prilagoditi učenicima, njihovom predznanju i našem nastavnom cilju. Također, dodatna motivacija učenicima, mogla bi biti činjenica da postoji mnogo primjera u znanosti gdje fizičari u konstrukciji različitih uređaja primjenjuju principe i logiku slične onima koje smo i mi koristili u našem eksperimentu. Jedan od primjera su ubrzivači čestica, kao npr. u CERN-u. Pomoću akceleratora čestica, znanstvenici promatraju interakcije između čestica pri vrlo visokim brzinama te iz gibanja čestica, uključujući vremena prolaska određenim položajima, energije na određenim položajima, itd. pokušavaju saznati nešto više o njihovim međudjelovanjima i silama koje djeluju između elementarnih čestica . Sličnu logiku smo primijenili u osmišljavanju našeg eksperimenta, tj. pretpostavili smo da ćemo mjerenjem određenih kakakteristika gibanja magneta moći saznati nešto više o silama koje djeluju na njega. Očito je da se naš eksperiment po svojim karakteristikama uvelike razlikuje od akceleratora čestica. Ipak, pomoću našeg mjernog postava, učenicima bi se mogle lakše predočiti neke osnovne ideje i problemi koji leže iza rada ubrzivača čestica, a koje smo i mi koristili u našem eksperimentu. Tako se u oba slučaja pokušava saznati nešto više o silama koje djeluju između različitih tijela ( magneta u našem slučaju, elementarnih čestica u slučaju ubrzivača čestica ) , ne mjereći sile izravno, već promatrajući gibanje tijela na koje sile djeluju.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Fizika

POVEZANOST RADA