Category Archives: Jednostavni eksperimenti/pokusi

Kako su drevni Grci prije oko 2000 godina dokazali da je Zemlja sfernog oblika?

Sredinom 20. vijeka počeli smo da lansiramo satelite u Svemir koji bi nam pomogli da odredimo tačan obim Zemlje: 40.030 km. Ali 2000 godina ranije, čovjek u drevnoj Grčkoj je došao do skoro istog rezultata koristeći samo štapić i njegov mozak.

Kako je stari grčki matematičar izračunao obim Zemlje?

Taj čovjek je bio Eratosten. Grčki matematičar i šef biblioteke u Aleksandriji.


Eratosten je čuo da u Sijeni, gradu južno od Aleksandrije, u letnjim sunčanim vremenima nije bilo nikakvih vertikalnih sjenki. Sunce je bilo direktno iznad glave. Pitao se da li je to istina i u Aleksandriji.

Dakle, 21. juna je postavio štap direktno u zemlju i čekao da vidi da li će sjena biti ubačena u podne. Ispostavilo se da je bila jedna. I iznosila je oko 7 stepeni.

Sada, ako Sunčevi zraci dolaze pod istim uglom u isto doba dana, a štap u Aleksandriji baca sjenku dok štap u Sijeni ne baca, to mora značiti da je površina Zemlje zakrivljena. Eratosten je vjerovatno to već znao.

Ideju o sferičnoj Zemlji dao je Pitagora oko 500. pne. I potvrdio je Aristotel nekoliko vijekova kasnije. Ako je Zemlja zaista bila sfera, Eratosten bi mogao da koristi svoja zapažanja da procijeni obim cijele planete.


Pošto je razlika u dužini sjenki 7 stepeni u Aleksandriji i Sijeni, to znači da su dva grada na površini od ukupno 360 stepeni udaljena 7 stepeni. Eratosten je angažovao čovjeka da izmjeri rastojanje između dva grada i saznao je da je oko 5000 stadija, što je oko 800 kilometara.

Tada bi mogao koristiti proste proporcije da bi pronašao obim Zemlje – 7 stepeni je 1/50 od 360 stepeni, tako 800 puta 50 je 40.000 kilometara. I upravo je tako, čovjek prije 2200 godina, pronašao obim naše čitave planete sa samo štapom i njegovim mozgom.

Izvor:https://www.businessinsider.com/how-greek-eratosthenes-calculated-earth-circumference-2016-6?utm_content=buffer82eca&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=buffer

Šta bi se desilo ako bi balon eksplodirali u zatvorenoj prostoriji sa vakuumom?

Ako nema vanjskog pritiska, prva zanimljiva stvar je što bi nam bilo jako lagano napuhati balon, toliko bi ga brzo napuhali da bi on vrlo brzo i pukao. Kad bi balon pukao, sav taj vazduh iz balona bi se ravnomjerno rasporedio po prostoriji i vjerojatno nastavio da se kreće određenom brzinom ili kinetičkom energijom, ako se ta kinetička energija ne bi izgubila na zagrijavanje prostorije. Balon zapravo ne može ni biti u vakuumu osim ako se ne radi o balonu od nekog ekstremno jakog materijala, jer balon u vakuumu puca brzinom zvuka u vakuumu.

Slična stvar se desi kad pošaljemo balon u bezvazdušni prostor u orbitu oko Zemlje. Balon naglo pukne, sav materijal se raširi u okolni skoro prazan prostor. U praznom prostoru nema ni zvuka, tako da se eksplozija ne bi ni čula.

Kada gledate balon na Zemlji u vazduhu, on izgleda mirno, međutim te molekule su očajne da izlete iz balona i ako nema vanjskog pritiska da ih zadrži, one će izletjeti brzinom zvuka iz balona!

Molekule vazduha drže određene sile na okupu, isto i atome. Atomi i molekule iz balona “bježe” u vakuum zato što se već kreću određenim brzinama i nema ništa da ih zaustavi. Kad se nađu u vakuumu, ništa specijalno ne djeluje na njih osim onog šta je već u njima. Ako imaju određenu brzinu… nastaviti će se kretati tom brzinom dok se ne sudare s nekim drugim tijelom. Ako je molekula na okupu ona će i dalje ostati na okupu u vakuumu. Ništa je neće rastrgati. Nema sile u vakuumu, nego ima nedostatak sile. Ništa ne djeluje vakuumu, pa šta god ima neki unutrašnji pritisak, taj ga unutrašnji pritisak “podere” jer nema ništa s vana da taj pritisak izbalansira.

Kutija od 1935. konačno otvorena: Šrödingerova mačka je definitivno mrtva

Beč (dpo) – slučajno otkriće je konačno dalo odgovor na pitanje koje smo tražili skoro jednog vijeka: da li je mačka mrtva ili živa? Mačka u pitanju je poznata “Schrödingerova mačka” koja je dobila to ime za učestvovanje u istoimenom eksperimentu. Životinja je zaključana u kutiji sa bocom otrova za eksperiment i pitanje se moglo odgovoriti samo otvaranjem kutije. Arhivari na Univerzitetu u Beču sada su našli kutiju i stoga su bili u stanju da odgovore na pitanje: mačka je nesumnjivo mrtva.



“Može se reći da je već neko vrijeme mrtva”, kaže nam arhivista Ernst Bebner. Prvobitno je otkrio kutiju u podrumu zgrade univerziteta. “Čak i nakon tako dugo vremena, bočica otrova je bila još netaknuta. Nažalost, siromašna životinja vjerovatno je umrla od žeđi. ”

Slika: Ervin Schrödinger

Prvobitna namjera dobitnika Nobelove nagrade Erwina Schrödingera (1887-1961) bila je da demonstrira kvantno mehaničko stanje nesigurnosti, pri čemu mačka nije ni mrtva ni živa dok se ne izvrši mjerenje, tj. kutija se otvori. Međutim, nakon toga, čini se da je fizičar zaboravio na mačku.
“Žao mi je što je mrtva”, kaže Bebner. “Nisam siguran kakav uticaj to ima na kvantnu mehaniku, ali nadam se da će naučnici uskoro moći da pruže malo jasnoće o tome.”
Zapravo, naučnici već radikalno rade na modifikaciji eksperimentalne postavke, tako da mogu ponovo da iskoriste Schrödingerov misaoni eksperiment. U ovoj novoj verziji, bočicu otrova treba razmijeniti za jak vještački eliksir. Nakon toga, kutija će se ponovo zatvoriti, što bi dovelo do ponovnog lebdenja mačke u stanju nesigurnosti između mrtvih i ne mrtvih dok se kutija ne otvori.

Izvor: https://www.the-postillon.com/2017



Najduži eksperiment ikad!

Eksperiment australskog Univerziteta Queensland neprekinuto je trajao od 1927. godine.

Profesor Thomas Parnell je davne 1927. godine studentima htio pokazati kako je katran tekućina, mada na sobnoj temperaturi izgleda kao čvrsta tvar.

U lijevak je stavio komad katrana, prekrio ga staklenim zvonom, zapečatio i ostavio u kabinetu univerziteta. Nakon 3 godine (1930.) otpečatio je lijevak, ispod njega postavio čašu, te započeo s praćenjem viskoziteta u nastojanju bilježenja kapanja katrana u čašu.

Na njegovu žalost, niti jedan njegov student se nije mogao uvjeriti u to da katran doista može kapati na sobnoj temperaturi, jer je prva kap pala tek nakon 8 godina, a svakoj idućoj je trebalo između 7 i 12 godina da završi u čaši ispod lijevka.

Do danas je ukupno palo oko 10 kapi, a 2000. godine ih je bilo dovoljno za izračunati viskozitet katrana, pa danas imamo naučni podatak da je oko sto milijardi puta manje viskozan nego voda.

Niko od studenata nije vlastitim očima vidio trenutak kada je neka kap pala u čašu, a profesor John Mainstone je nastavio istraživanja Parnella, uočivši da se jedne večeri 1979., kap katrana nalazila vrlo blizu dna čaše, da bi drugo jutro ustanovio kako je pala u nju.

Mainstone si nije mogao oprostiti što je za tako malo propustio trenutak padanja kapi, a da bi stvar bila još luđa, trenutak padanja osme kapi 2000. godine nije zabilježen ni postavljenom video kamerom, jer se pokvarila baš u trenutku kada je došlo do tog “historijskog događaja”.

Izvor: www.infima.ba

Šta je naučna metoda i koji su njeni koraci?

Naučna metoda je proces eksperimentisanja koji se koristi za istraživanje posmatranja i odgovaranje na pitanja. Da li to znači da svi naučnici prate upravo taj proces? Neke oblasti nauke mogu se lakše testirati od drugih. Na primjer, naučnici koji proučavaju kako se zvijezde mijenjaju kada stare ili kako su dinosaurusi rasipali hranu ne mogu brzo ponoviti život zvijezda za milion godina ili pokrenuti medicinske ispite na hranjenju dinosaurusa kako bi testirali svoje hipoteze. Kada direktno eksperimentisanje nije moguće, naučnici izmjenjuju naučni metod. Zapravo, vjerovatno postoji toliko verzija naučnog metoda koliko i naučnika! Ali čak i kada je izmijenjen, cilj ostaje isti: otkrivanje uzročnih i efektnih odnosa postavljajući pitanja, pažljivo prikupljanje i ispitivanje dokaza, i vidjeti da li se sve raspoložive informacije mogu kombinirati u logičan odgovor.

Iako pokazujemo naučni metod kao niz koraka, imajte na umu da nove informacije ili razmišljanje mogu dovesti do toga da naučnik podržava i ponovi korake u bilo kojoj fazi tokom procesa. Proces poput naučnog metoda koji podrazumijeva takvu podršku i ponavljanje se zove ierativni proces.

Bez obzira da li radite projekat naučnog sajma, naučnu aktivnost u učionici, nezavisno istraživanje ili bilo koji drugi praktični naučni ispit koji će koristiti korake naučne metode, pomaže vam da fokusirate svoje naučno pitanje i da radite kroz vaša zapažanja i podatke kako biste odgovorili na pitanje što je bolje moguće.

Koraci naučnog metoda

Postavite pitanje: Naučni metod počinje kada postavite pitanje o nečemu što primetite: kako, šta, kada, ko, ko, zašto ili gde?
Za projekat naučnog sajma neki nastavnici zahtevaju da pitanje bude nešto što možete da izmerite, po mogućnosti sa brojem.

  • Pozadinsko istraživanje:

Umjesto da počnete od nule u sastavljanju plana za odgovaranje na vaše pitanje, želite da budete naučnik koji koristi biblioteku i Internet istraživanja kako bi si pomogli da nađete najbolji način za rad i osigurate da ne ponavljate greške iz prošlosti.

  • Postavite hipotezu:

Hipoteza je smislena pretpostavka o tome kako stvari rade. To je pokušaj da odgovorite na vaše pitanje uz objašnjenje koje se može testirati. Dobra hipoteza vam omogućava da onda napravite predviđanje:
“Ako _____ [uradim ovo] _____, onda _____ [ovo] _____ će se desiti.”
Navedite i vašu hipotezu i rezultirajuće predviđanje koje ćete testirati. Predviđanja moraju biti lako mjerljiva.

  • Testirajte svoju hipotezu izvođenjem eksperimenta:

Vaš eksperiment testira da li je vaše predviđanje tačno i na taj način vaša hipoteza će biti potvrđena ili opovrgnuta. Važno je da vaš eksperiment bude fer test. Pravite test tako što ćete osigurati da mijenjate samo jedan faktor istovremeno, dok drugi uslovi ostaju isti.
Takođe trebate ponoviti vaš eksperiment nekoliko puta kako biste bili sigurni da prvi rezultati nisu samo nesreća.

  • Analizirajte svoje podatke i izvedite zaključak:

Kada se eksperiment završi, sakupljate mjerenja i analizirajte ih da biste vidjeli da li podržavaju vašu hipotezu ili ne.
Naučnici često otkrivaju da njihova predviđanja nisu tačna i da njihova hipoteza nije podržana, i u takvim slučajevima će komunicirati rezultate svog eksperimenta, a zatim se vratiti i izgraditi novu hipotezu i predviđanje na osnovu informacija koje su naučili tokom njihovog eksperimenta. Ovako ponovo počinju većina procesa naučnog metoda. Čak i ako otkriju da je njihova hipoteza podržana, možda će ju željeti ponovo testirati.

  • Predstavite vaše rezultate:

Da biste završili projekat naučnog sajma, vi ćete svoje rezultate prenijeti drugima u završnom izveštaju i / ili pločici za prikazivanje. Stručni naučnici rade skoro istu stvar objavljivanjem svog završnog izveštaja u naučnom časopisu ili prezentacijom svojih rezultata na plakatu ili tokom razgovora na naučnom sastanku. Na sajmu nauke sudije su zainteresovane za vaše nalaze, bez obzira na to da li podržavaju vašu prvobitnu hipotezu.

Tokom procesa održavanja vašeg sajamskog projekta, trebalo bi da vodite bilješke o svim vašim važnim idejama i informacijama. Ove bilješke se zovu laboratorijski bilješke.

Šta je to Foucaultovo njihalo ili klatno? Šta se s njim može dokazati?

Foucaultovo njihalo

 
 
 

Foucaultovo njihalo.

 

Foucaultovo njihalo unutar Panteona u Parizu.

 Putanja kugle na podlozi koja se okreće prikazuje Coriolisov učinak.
Foucaultovo njihalo je jedan od najpoznatijih fizikalnih pokusa koji zorno dokazuje da se Zemlja vrti oko svoje osi, a prvi je izgradio fizičar Léon Foucault 1851. Prvo Foucaultovo njihalo se sastojalo od 28 kilograma teške olovne kugle obložene mjedom, obješene na nit koja je bila duga 67 metara (period njihanja je iznosio 17 sekundi), unutar kupole Panteona u Parizu. Na donjem kraju kugle nalazila se pisaljka koja je pisala tragove njihala na ploči posutoj pijeskom. Iz zakreta tragova utvrđeno je da se zakreće ravnina njihala kao posljedica vrtnje Zemlje oko svoje osi. Na zemljopisnoj širini u Parizu, predviđen i promatran pomak bio je oko 11° (u smjeru kazaljke na satu) na sat, tako da je trebalo 32.7 sati da Foucaultovo njihalo napravi puni krug. Foucaultova njihala sada se njišu po muzejima po cijelom svijetu. I zgrada UN-a (Ujedinjeni narodi) u New Yorku ima jedno Foucaultovo njihalo. Na Sjevernom ili Južnom polu bi ravan njihanja napravila puni krug za 24 sata, na 45° zemljopisne širine za oko 34 sati, a na ekvatoru bi mirovala.

Foucaultov pokus nudi mogućnost opažanja rotacije Zemlje oko svoje osi i bez proučavanja gibanja ostalih nebeskih tijela, i to pomoću rezultata Newtonove mehanike: s obzirom da se rotira, promatrač na Zemlji nije u takozvanom inercijalnom sustavu, već u sustavu koji ubrzava. A u takvom sustavu se javljaju neinercijalne sile, a tipičan primjer jest centrifugalna sila, svojstvena za rotirajuće sustave. Osim te sile, u sustavu koji se vrti jednolikom brzinom javlja se još jedna sila, koja je razmjerna (proporcionalna) brzini kojom se tijelo giba u tom rotirajućem sustavu. Smjer te sile je okomit na ravninu koju tvore os rotacije sustava i vektor brzine tijela. Ta se sila zove Coriolisova sila ili Coriolisov učinak. Ako zanjišemo uteg (klatno)obješen na nit, s obzirom da tijelo ima neku brzinu, osim centrifugalne sile javit će se i Coriolisova sila, i to okomito na ravninu gibanja (njihanja) tijela. A to onda znači da će se ravnina njihanja zakretati. I sve to samo zato što se Zemlja vrti oko svoje osi.

Kada je Foucaultovo njihalo ovješeno na ekvatoru, ne dolazi do zakretanja ravnine njihanja. Za sve ostale zemljopisne širine, dolazi do zakretanja ravnine njihanja, ali uvijek sporije nego na polovima. Kutna brzina zakretanja ravnine njihanja ω (mjerena u stupnjevima u smjeru kazaljke na satu po sideričkom ili zvjezdanom danu) je razmjerna sinusu kuta zemljopisne širine φ:

{displaystyle omega =360sin varphi ^{circ }/mathrm {dan} }

gdje se sjeverna i južna zemljopisna širina određuju kao pozitivne ili negativne. Na primjer, Foucaultovo njihalo ovješeno na 30° južne zemljopisne širine (- 30° S), promatrano iznad Sjevernog pola, će se zakrenuti cijeli krug (360°) obrnuto od kazaljke na satu, točno za 2 dana. Na Sjevernom ili Južnom polu bi ravan njihanja napravila puni krug za 24 sata.

Coriolisov učinak

Coriolisov učinak spada u prividne sile, kao i tromost. Djeluje na svako tijelo koje se kreće unutar rotirajućeg sustava. Prvi put ga je matematički opisao Gaspard Gustave Coriolis. Smjer Coriolisovog učinka okomit je na smjer kretanja tijela kao i na os rotacije određenog sustava. Snaga učinka proporcionalna je masi tijela koje se kreće, frekvenciji rotacije i projekciji vektora brzine na ravninu okomitu osi rotacije. Ako su smjer kretanja i os rotacije paralelni, učinak je ravan nuli.

Pojednostavljeno, sve točke na Zemlji u roku od 24 sata prijeđu puni krug. Kako se ti krugovi, krećući od polova prema ekvatoru, povećavaju, tako su i putanje tih točaka sve duže, pa tako i brzina njihovog kretanja. U meteorologiji i fizikalnoj oceanografiji Coriolisov učinak ima vrlo važnu ulogu. Zbog rotiranja Zemlje zračne i vodene mase kreću se unutar rotirajućeg sustava. Posljedica Coriolisovog učinka je da te mase na sjevernoj polutci skreću udesno, što se odnosi i na kretanje visokog odnosno niskog atmosferskog tlaka, dok su ova kretanja na južnoj polutci obrnuta. Temperaturna razlika stvara razliku u tlakovima što uzrokuje pomicanje zračnih masa. Topli zrak zagrijan oko ekvatora diže se u visinu sve do oko 10 kilometara, a istovremeno putuje prema polovima. Kada zemlja ne bi rotirala topao zrak bi jednostavno samo došao do polova, ohladio se, potonuo i krenuo nazad prema ekvatoru. Budući da zemlja rotira na vjetar utječe i Coriolisov učinak. Ovaj učinak ima odraz na čitav niz drugih pojava, a pogotovo u ljudskim aktivnostima kao što je balistika i slično.

Izvori

  1. Foucaultovo njihalo, “Hrvatska enciklopedija”, Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2014.
  2. ” Što je to Foucaultov pokus?”, odgovor mr.sc.M.Basletić, PMF Zagreb, www. eskola.hfd.hr, 2014.

Glavni izvor: Wikipedia

Pokus/eksperiment sa balonom otpornim na plamen i toplotni kapacitet

Balon otporan na plamen

Potrebna su vam dva balona, sveća, šibica i voda. Prvi balon naduvajte, upalite sveću i demonstrirajte kako balon eksplodira u dodiru sa plamenom. Drugi balon napunite vodom i ponovite postupak, deca će biti iznenađena počto balon ne puca jer ga voda koja je u njemu hladi, tj. apsorbuje toplotu plamena.

Izvor: http://www.najboljamamanasvetu.com/2015/11/kul-eksperimenti-koje-mozete-da-probate-kod-kuce-i-odusevite-decu/?slika=10

Fizikalno obrazloženje:

Kad se balon napuni vodom umjesto zrakom, voda apsorbira većinu topline, tako da guma od balona ne bude jako vruća. Voda ima vrlo visoki toplotni kapacitet, mnogo veći od zraka, tako da će zadržati balon od pucanja.

Ukratko:

Toplinski kapacitet (znak C) je fizička veličina koja pokazuje koliko toplote treba nekom telu dovesti da mu se temperatura povisi za 1 K (1°C). Definisana je odnosom toplote (Q) koju telo razmenjuje s okolinom i promene temperature (∆T) tela: C=Q/∆T. Merna jedinica je džul po kelvinu (J/K).

 

Pokus s balon raketom i zakon o očuvanju impulsa u zatvorenom sistemu

Balon raketa

Potrebni su vam cevčica, balon, kanap i izolir traka. Kroz cevčicu provučete kanap, kanap vežete npr. za dve stolice i napravite rastojanje od oko 2m. Za cevčicu zalepite veliki komad izolir trake na koji ćete zalepiti balon kada ga naduvate. Naduvani balon možete ukrasiti crtežom rakete da sve bude još interesantnije i zalepite ga trakom za cevčicu, svo vreme držite balon da se ne ispumpa. Kad je vaš mališan spreman može da pusti raketu.

Izvor: http://www.najboljamamanasvetu.com/2015/11/kul-eksperimenti-koje-mozete-da-probate-kod-kuce-i-odusevite-decu/?slika=3

Na kojem fizikalnom zakonu se zasniva ova raketa?

Na principu zakona očuvanja impulsa. Impuls je proizvod mase tijela i promjene njegove brzine kretanja. Ako se u zatvorenom sistemu promijeni masa nekog tijela, to će utjecati na brzine tijela u sistemu. Tako ako se balon probuši, zrak će iz njega izlaziti u jednom smjeru, a balon će se kretati u suprotnom smjeru, tako se dobije da je impuls prije i poslije jednak. Smanjuje se masa, ali se povećava brzina, pa je proizvod brzine i mase prije i poslije jednak.

 Teorija bitna za razumjevanje rada raketa je:

Pokus s balon raketom i zakon o očuvanju impulsa u zatvorenom sistemu

Balon raketa

Potrebni su vam cevčica, balon, kanap i izolir traka. Kroz cevčicu provučete kanap, kanap vežete npr. za dve stolice i napravite rastojanje od oko 2m. Za cevčicu zalepite veliki komad izolir trake na koji ćete zalepiti balon kada ga naduvate. Naduvani balon možete ukrasiti crtežom rakete da sve bude još interesantnije i zalepite ga trakom za cevčicu, svo vreme držite balon da se ne ispumpa. Kad je vaš mališan spreman može da pusti raketu.

Izvor: http://www.najboljamamanasvetu.com/2015/11/kul-eksperimenti-koje-mozete-da-probate-kod-kuce-i-odusevite-decu/?slika=3

Na kojem fizikalnom zakonu se zasniva ova raketa?

Na principu zakona očuvanja impulsa. Impuls je proizvod mase tijela i promjene njegove brzine kretanja. Ako se u zatvorenom sistemu promijeni masa nekog tijela, to će utjecati na brzine tijela u sistemu. Tako ako se balon probuši, zrak će iz njega izlaziti u jednom smjeru, a balon će se kretati u suprotnom smjeru, tako se dobije da je impuls prije i poslije jednak. Smanjuje se masa, ali se povećava brzina, pa je proizvod brzine i mase prije i poslije jednak.

 Teorija bitna za razumjevanje rada raketa je: