W jaki sposób opisać przebieg doświadczenia lub pokazu?
Skoki narciarskie to przykład doświadczenia fizycznego prezentującego konsekwencje zasad dynamiki i prawa powszechnej grawitacji Newtona oraz zasad zachowania w mechanice. To także demonstracja wpływu oporów ośrodka na parametry ruchu, jak również roli kształtu i położenia poruszającego się obiektu na przebieg jego trajektorii.
Skoki narciarskie to także piękny i emocjonujący pokaz sportowy, w którym udział bierze nie tylko sportowiec, ale także środowisko, w którym pokaz się odbywa. Uczestnikami widowiska są bowiem także warunki pogodowe, z wielką rolą siły i kierunku wiatru.
Rolę zasadniczą gra jednak sama konstrukcja skoczni, której elementy i ich układ umożliwiają realizację skoku.
Zobaczmy więc, jakie są podstawowe elementy konstrukcji skoczni i jakie są kolejne fazy skoku narciarza, zwracając uwagę na to, jak wielki wpływ na długość skoku ma umiejętne wykorzystanie praw i zasad fizyki.
R1cradbZDSom6
Zdjęcie przedstawia kompleks pięciu skoczni narciarskich zbudowany w Słoweńskiej Planicy. Kompleks zbudowano na zielonym zboczu, pośród drzew. Skocznie są różnej wysokości, składają się z pochyłego rozbiegu oraz nachylonego w dół zeskoku. Nieośnieżona powierzchnia zeskoku jest koloru zielonego. Po lewej widoczne są trzy, mniejsze skocznie, jedna obok drugiej. Po prawej widoczne są dwie większe skocznie, jedna obok drugiej. Na największej skoczni narciarskiej rozgrywane są zawody Pucharu Świata.
Skocznia narciarska w Planicy.
Źródło: dostępny w internecie: https://pixabay.com/pl/photos/planica-skoki-narciarskie-4995287/ [dostęp 1.02.2022], domena publiczna.
Skok narciarski widziany oczami fizyka
Skorzystaj z grafiki poniżej i przekonaj się, jak wyglądają skoki narciarskie od strony technicznej.
Rum6mZQ8Jg3rl
Ilustracja interaktywna 1. belka startowa defopis alternatywny, 2. próg skoczni defopis alternatywny, 3. lot skoczka defopis alternatywny, 4. punkt K defopis alternatywny, 5. zeskok defopis alternatywny
Ilustracja interaktywna 1. belka startowa defopis alternatywny, 2. próg skoczni defopis alternatywny, 3. lot skoczka defopis alternatywny, 4. punkt K defopis alternatywny, 5. zeskok defopis alternatywny
Źródło: Politechnika Warszawska, Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0.
Rrw0kxDkcGLHS
Ćwiczenie 1
Zastanów się, jakie siły działają na skoczka w trakcie lotu. Opisz poprawnie rysunek, stosując nazewnictwo: siła ciężkości, siła oporu powietrza, siła nośna, wektor prędkości zawodnika.
Zastanów się, jakie siły działają na skoczka w trakcie lotu. Opisz poprawnie rysunek, stosując nazewnictwo: siła ciężkości, siła oporu powietrza, siła nośna, wektor prędkości zawodnika.
Źródło: Politechnika Warszawska, Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0.
R9tLBpx8xAdnO
Ćwiczenie 2
Zaznacz prawidłowe zdania: Możliwe odpowiedzi: 1. Prawidłowa odpowiedź A, 2. Nieprawidłowa odpowiedź B, 3. Nieprawidłowa odpowiedź C, 4. Prawidłowa odpowiedź D
Zapoznaj się z dwoma doświadczeniami związanymi z dźwiękiem. W obu przypadkach wysłuchaj najpierw ścieżki dźwiękowej, a następnie wykonaj związane z nią polecenia.
Doświadczenie 1
Pierwsze doświadczenie można łatwo wykonać samemu w domu. Uprzedzamy, że na początku występują dźwięki o wysokiej częstotliwości.
R1be2kgHsxnca
Wysłuchaj ścieżki dźwiękowej. "Pokaż wyjaśnienie" w Problemie 1 pozwoli na pełne zapoznanie się z doświadczeniem przedstawionym dźwiękowo.
Wysłuchaj ścieżki dźwiękowej. "Pokaż wyjaśnienie" w Problemie 1 pozwoli na pełne zapoznanie się z doświadczeniem przedstawionym dźwiękowo.
Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.
Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.
Wysłuchaj ścieżki dźwiękowej. "Pokaż wyjaśnienie" w Problemie 1 pozwoli na pełne zapoznanie się z doświadczeniem przedstawionym dźwiękowo.
Problem 1
Czy na podstawie samej ścieżki dźwiękowej jesteś w stanie odgadnąć, na czym polega to doświadczenie?
Doświadczenie polega na „graniu” na kieliszku wypełnionym wodą.
Osoba przeprowadzająca doświadczenie umieszcza na brzegu kieliszka zanurzony wcześniej w wodzie palec i zaczyna poruszać tym palcem wzdłuż brzegu. Jeżeli palec nie zostałby zanurzony w wodzie, wówczas poruszanie nim byłoby trudne. Wprawdzie woda zmniejsza tarcie między palcem a kieliszkiem, jednak palec wciąż nie przesuwa się gładko i swobodnie. Wykonuje bardzo specyficzny typ ruchu, podczas którego cyklicznie ślizga się lub przywiera do powierzchni kieliszka. Takie pobudzanie sprawia, że kieliszek zaczyna drgać i wytwarzać tym samym dźwięk.
Problem 2
Podczas tego doświadczenia do kieliszka dolewana jest woda. Jak wpływa to na częstotliwość generowanego dźwięku? Czy potrafisz wyjaśnić, dlaczego tak się dzieje?
Wraz ze zwiększaniem się poziomu wody w kieliszku maleje częstotliwość wytwarzanego dźwięku. Dzieje się tak dlatego, gdyż woda również musi brać udział w drganiach, a jej masa wchodzi w skład masy kieliszka. Ściankom kieliszka trudniej jest więc drgać i drgają przez to wolniej - czyli z mniejszą częstotliwością.
Problem 3
Opisz to doświadczenie swojej koleżance, koledze lub członkowi rodziny, korzystając ze wszystkich wskazówek zawartych w rozdziale Przeczytaj. A może jesteś w stanie to doświadczenie przy tej okazji samodzielnie powtórzyć?
Doświadczenie 2
Drugie doświadczenie - a w zasadzie obserwacja - dotyczy zjawiska fizycznego, które bardzo często słyszymy wokół siebie.
R3m85h6YyVjfs
Wysłuchaj ścieżki dźwiękowej. "Pokaż wyjaśnienie" w Problemie 4 pozwoli na pełne zapoznanie się z doświadczeniem przedstawionym dźwiękowo.
Wysłuchaj ścieżki dźwiękowej. "Pokaż wyjaśnienie" w Problemie 4 pozwoli na pełne zapoznanie się z doświadczeniem przedstawionym dźwiękowo.
Wysłuchaj ścieżki dźwiękowej. "Pokaż wyjaśnienie" w Problemie 4 pozwoli na pełne zapoznanie się z doświadczeniem przedstawionym dźwiękowo.
Problem 4
Czy na podstawie samej ścieżki dźwiękowej jesteś w stanie odgadnąć zjawisko fizyczne, z jakim mamy tu do czynienia?
Jest to efekt Doppler, polegający na zmianie częstotliwości fali w zależności od ruchu jej źródła (w tym przypadku karetki) i obserwatora.
Problem 5
Opisz, jak zmienia się z perspektywy obserwatora częstotliwość zawartego na ścieżce dźwiękowej sygnału wytwarzanego przez karetkę. Dlaczego tak się dzieje?
Ruch karetki możemy podzielić na dwa etapy. Na początku zbliża się ona do obserwatora, a potem oddala się od niego. Odbierana przez obserwatora częstotliwość dźwięku podczas zbliżania się karetki jest większa, niż podczas jej oddalania się. Dokładne wyjaśnienie tego zjawiska znajdziesz w materiale Na czym polega efekt Dopplera?DVXBCK9ckNa czym polega efekt Dopplera?.
Problem 6
Opisz efekt Dopplera swojej koleżance, koledze lub członkowi rodziny, na przykładzie karetki, korzystając ze wszystkich wskazówek zawartych w rozdziale Przeczytaj.