Hosted by OSOS , contributed by Vagenas on 26 February 2020
Το κίνητρο 1 : Τη στιγμή αυτή που έγινε ο σεισμός που περιγράφεται παρακάτω βρισκόμαστε στο Μουσείο φυσικών επιστημών.
Κίνητρο 2 : Τα αποτελέσματα του σεισμού στους Σοφάδες- Καρδίτσα το 1954.
Κίνητρο 3 : Καθημερινά θέματα Φυσικής - Έρευνα και διδασκαλία στον σχολικό χώρο του εργαστηρίου.
Το πρόγραμμά μας ανήκει στην κατηγορία των καθημερινών θεμάτων που μας απασχολούν όλους μας. Η πειραματική άσκηση του σεισμογράφου είναι ενδιαφέρουσα και συνάμα προσφέρει τη δυνατότητα κατανόησης αρκετών ιδιοτήτων και συμπεριφοράς των μηχανικών κυμάτων.Οι ομάδες των μαθητών είναι απο τις τάξεις γ΄γυμνασίου και Γ΄λυκείου καθώς και είναι στη διδακτέα ύλη τους.Η βιβλιογραφία τα βιβλία φυσικής των δύο παραπάνω τάξεων.
Τετάρτη 25 Φεβρουαρίου 2020.
Ημέρα "open day schools" για το σχολείο μας. Δύο δημοτικά σχολεία του Αγναντερού και της Μαγούλας με τους μαθητές των τάξεων της πέμπτης και έκτης μας επισκέφθηκαν στο Μουσείο Φυσικών επιστημών. Επίσης παρόν ήταν και η Δημοτική αρχή με επικεφαλή τον Δήμαρχο του Δήμου Μουζακίου. Το θέμα η παρουσίαση του σεισμογράφου μας.
Θελήσαμε να δώσουμε την συνολική εικόνα του σεισμού και πως προκύπτει. Δείξαμε συγκεκριμένα πειράματα για να είμαστε πειστικοί στους μικρούς μαθητές.
1. Ξεκινήσαμε με τα θερμικά ρεύματα στο εσωτερικό της γής.
2. Εξηγήσαμε την μεταφορά μάζας με τα θερμικά ρεύματα
3. Αποδώσαμε την κίνηση των τεκτονικών πλακών στη διαφορά θερμοκρασίας στο εσωτερικό και την επιφάνεια της γής.
4. Παρουσίαση πειραμάτων που δείχνουν τη σχέση της μεταφοράς θερμότητας και της κίνησης.
5. Τέλος παρουσιάσαμε τον σεισμογράφο μας, ο οποίος δοκιμάστηκε απο τους μκρούς μαθητές με τα αναπηδητά τους
6. Ο Δήμαρχος μας υποσχέθηκε ότι στηρίζει τα σχολεία που έχουν ως στοιχείο την έρευνα και την καινοτομία.
Αισθάνομαι
1η Διδακτική ώρα
Πείραμα 1: Επίδειξη ταλάντωσης κατακόρυφης ράβδου.
- Τι είναι το πλάτος μιας ταλάντωσης Α ;
- Τι είναι η περίοδος Τ ;
- Τι είναι η συχνότητα f ;
- Από τι εξαρτώνται ;
Πείραμα 2: Επίδειξη εγκάρσιου και διαμήκους κύματος.
- Τι είναι διαμήκη κύματα P ;
- Τι είναι τα εγκάρσια κύματα S ;
2η Διδακτική ώρα
- Τι είδους κύματα είναι τα σεισμικά κύματα ;
- Τι είναι η ταχύτητα κύματος ; Ποια ταχύτητα είναι μεγαλύτερη, του εγκάρσιου ή του διαμήκους κύματος ;
- Τι ρόλο παίζει το μέσο διάδοσης (Γη, ομοιογένεια)
- Τι είναι η εξαναγκασμένη ταλάντωση ;
- Η συχνότητα του παλλόμενου συστήματος είναι ίση με την συχνότητα του διεγέρτη στον συντονισμό ( f διεγέρτη = fταλάντωσης)
Φαντάζομαι
3η Διδακτική ώρα :
Πείραμα 3 : Στην κατακόρυφη μεταλλική ράβδο προκαλούμε ταλάντωση με τη διάταξη παραγωγής κυμάτων του σχήματος ( Μπουρούτης Ιωάννης-Σιδέρης Μητσιάδης 1975) πείραμα 10ο σελ. 221 Επίδειξη γραμμικού εγκάρσιου στάσιμου κύματος ).
ΠΡΟΚΛΗΣΗ ΣΕΙΣΜΟΥ ΑΠΟ ΜΑΘΗΤΕΣ ΠΟΥ ΑΝΑΠΗΔΟΥΝ !!!
Πείραμα 4 : Μέτρηση της περιόδου με φωτοπύλες. Τοποθετώντας στην ένδειξη F3 γίνεται μέτρηση οκτώ(8) διαφορετικών τιμών περιόδων τις οποίες σημειώνουμε στον παρακάτω πίνακα.Αν αναρωτιέστε για ποια ταλάντωση : Διαμήκη ή εγκάρσια αυτό θα σας πω στη συνέχεια.
|
|
T(sec) |
f |
Δt |
|
1 |
0,1432 |
|
0,1432 |
|
2 |
0,1584 |
|
0,0152 |
|
3 |
0,1360 |
|
0,0224 |
|
4 |
0,1044 |
|
0,0316 |
|
5 |
0,1230 |
|
0,0186 |
|
6 |
0,1025 |
|
0,0205 |
|
7 |
0,1420 |
|
0,0395 |
|
8 |
0,4054 |
|
0,2634 |
Η τοποθέτηση των φωτοπυλών φαίνεται στο σχήμα στο ανώτερο άκρο όπως στο παραπάνω σχήμα.
4η Διδακτική ώρα
α) Αναφορά στον Richter.
β) Μέτρηση του πλάτους της ταλάντωσης με τον χάρακα (περίπου 10 mm).Εδώ μπορούμε να έχουμε ιδέες όπως με λίγο χρώμα, σκόνη, και σημειώνουμε το αποτύπωμα που αφήνεται στο χαρτί που έχει τοποθετηθεί πίσω απο τη σιδερένια ράβδο στην ξύλινη βάση.
5η Διδακτική ώρα
Περιγραφή του Νομογράμματος Richter. Ερμηνεία του τρόπου περιγραφής της μέτρησης
Δημιουργώ
4η Διδακτική ώρα
Πείραμα 5 : Μέτρηση επιφανειακών σεισμών μικρού βάθους :
Βήμα 1
Αν η απόσταση του επικέντρου του σεισμού από τη θέση μας είναι μικρή τότε και η διαφορά χρόνου άφιξης των S , P κυμάτων θα είναι μικρός χρόνος (Δt).
Καθώς γίνεται μέτρηση μέσω των φωτοπυλών των 8 μετρήσεων των ταλαντώσεων της κατακόρυφης ράβδου θα παρατηρήσουμε ότι για κάποια από αυτές η περίοδος γίνεται πολύ διαφορετική από τις προηγούμενες. Αυτό συμβαίνει γιατί έχει φθάσει και το εγκάρσιο κύμα και έχουμε σύνθετη ταλάντωση μιας οριζόντιας και μιας κατακόρυφης. Η περίοδος της ταλάντωσης γίνεται διαφορετική από τις προηγούμενες μετρήσεις. Έτσι εύκολα μπορούμε να βρούμε την διαφορά άφιξης των κυμάτων S, P.
Δt = t s – t p
Αυτό προκύπτει αν προσθέσουμε τις τιμές των περιόδων από τη στιγμή που γίνονται οι μετρήσεις, μέχρι εκείνη τη στιγμή που η τιμή της περιόδου διαφέρει αισθητά(έχει σημειωθεί στον πίνακα με κόκκινο).
Τεκμηρίωση και επεξήγηση : Ταυτόχρονα απο την πηγή (εστία του σεισμού) ξεκινούν ένα διαμήκες και ένα εγκάρσιο κύμα. Έστω t1 ο χρόνος διάδοσης του διαμήκους κύματος και t2 ο χρόνος διάδοσης του εγκάρσιου ο οποίος συμπίπτει με τη χρονική στιγμή που έχουμε εγκάρσιο και διαμήκες μαζί. Επομένως Δt = t2-t1 είναι η χρονική διαφορά των δύο κυμάτων, και προκύπτει απο το άθροισμα των διαδοχικών χρόνων μέτρησης ταλάντωσης του διαμήκους κύματος που μεσολαβούν μέχρι και τη στιγμή που φθάνει και το εγκάρσιο.
Βήμα 2
Το πλάτος των ταλαντώσεων μπορούμε να το μετρήσουμε αφού γνωρίζουμε την συχνότητα της ταλάντωσης.Αν είναι αρμονική είναι ανεξάρτητα. Μόνο στην φθίνουσα υπάρχει αλληλοεξάρτηση. Αφού τελειώσει η πειραματική διαδικασία με τη συχνότητα που διαφοροποιείται από τις άλλες (άφιξη των εγκαρσίων κυμάτων) προκαλούμε δοκιμαστικές ταλαντώσεις στη ράβδο. Αυτό γιατί μπορούμε ευκολότερα μετά την διάρκεια των μετρήσεων να βρούμε το πλάτος.
Γιατί δοκιμαστικές ; Πότε γίνεται αυτό ; Κατα τη διάρκεια της μέτρησης ;
Οι δοκιμαστικές θα γίνουν αφού έχουμε προσδιορίσει την τιμή της περιόδου που είναι κατά πολύ διαφορετική απο τις προηγούμενες κατα τη διάρκεια των μετρήσεων. Η συσκευή που διαθέτουμε μπορεί να εκτελέσει ταλαντώσεις με συχνότητα που εμείς καθορίζουμε κάθε φορά αλλάζοντας το μήκος της ράβδου.
Βήμα 3
Έτσι από το βοηθητικό διάγραμμα μπορούμε να υπολογίσουμε το μέγεθος (Το μέγεθος εξαρτάται απο την ενέργεια και το μέτρο ελαστικότητας όγκου του σεισμού) αφού ακολουθήσουμε την παρακάτω διαδικασία :
α) να μετρήσουμε τη διαφορά χρόνου άφιξης των P και S κυμάτων που είναι Δt = 0,9095 sec.
β) τοποθετούμε την τιμή αυτή στο δεξιό τμήμα της κλίμακας μετράμε το πλάτος της αναγραφής των S κυμάτων που είναι 10 mm και το τοποθετούμε στην τελευταία κλίμακα και
γ) ενώνουμε τα σημεία που προσδιορίστηκαν στις δύο κλίμακες με μια ευθεία και διαβάζουμε στο σημείο τομής με τη δεύτερη κλίμακα το ζητούμενο είναι το μέγεθος του σεισμού. Η κλίμακα του Richter αποτελεί μέτρο όχι της συνολικής ενέργειας που εκλύεται αλλά μόνο αυτής που εκφράζεται με τη διάδοση των κυμάτων.
Διάγραμμα Richter με τις μετρήσεις που έχουμε κάνει στο εργαστήριο