Zimske radosti na Fizici

AutorZoran Hercigonja

Zimske radosti na Fizici

Zadatak povezivanja Fizike sa zimskim aktivnostima naveo nas je na razmišljanje. Učenica Dora Majhen intenzivno je razmišljala i nakon „čudnog“ sna dobila ideju da bismo mogli istražiti ovisnost vremena pada i ovisnost srednje brzine pada pahuljice o površini pahuljice. Nakon što je prepričala svoj san (bila je na Mjesecu i oko nje su padale pahuljice na tlo, ali jedan dio pahuljica nije pao već se neprestano gibao gore-dolje što je bilo vrlo čudno) i iznijela ideju odmah nas je zainteresirala.

Uslijedila je priprema uputa i materijala za istraživanje. Dora nas je kroz istraživanje vodila korak po korak. Svaki učenik dobio je A4 papir od kojeg je prateći upute trebao izraditi pahuljicu. Svatko od nas iz početnog je kvadrata izrezao različite trokute i četverokute kojima smo zatim mjerili duljine stranica i pomoću njih računali veličinu izrezanih likova. Neki su izrezali samo male dijelove, dok su drugi izrezali znatno veće, na taj način dobili smo 24 pahuljice različitih površina. Površinu naših pahuljica lako smo izračunali tako da smo od površine početnog kvadrata oduzeli površine izrezanih dijelova. Materijal je tada bio spreman i istraživanje je započelo. Glavni cilj bio je istražiti hoće li i kako će različita površina papirnatih pahuljica utjecati na vrijeme i brzinu padanja pahuljica. Naša pretpostavka bila je da će pahuljice s većom izrezanom površinom padati brže prema podu, a one s manjom izrezanom površinom sporije. Sljedeći dio istraživanja radili smo u parovima, jedan učenik iz para podigao je svoju pahuljicu na visinu od 150 centimetara i pustio ju da slobodno pada prema tlu, a drugi je učenik iz para štopericom mjerio vrijeme. Kako je to izgledalo prikazano je na Slici 1. i Slici 2.

Slika 1. Mjerenje vremena pada pahuljica

Slika 2. Prikupljanje eksperimentalnih podataka

Za svaku pahuljicu vrijeme padanja izmjereno je 5 puta, nakon čega je uslijedio izračun srednje vrijednosti vremena pada te izračun srednje brzine. Sve daljnje izračune, odnosno obradu podataka i crtanje grafova odradili smo uz upute profesorice pomoću Excel online alata u koji smo svi istovremeno mogli upisivati podatke mjerenja. Kada smo upisali i usporedili podatke te nacrtali grafove uočili smo da smo potvrdili našu pretpostavku. U Tablici 1. prikazani su naši podatci i izračuni.

Tablica 1. Obrada podataka mjerenja

Ovaj rezultat ima potpuno smisla kada uzmemo u obzir silu otpora zraka. Pahuljice s većim izrezanim dijelovima imale su manju površinu koja je preostala i otpor zraka ih je usporavao manje tako da je njihovo vrijeme pada kraće što lakše možemo uočiti na grafičkom prikazu podataka na Grafu 1. Suprotno tome, pahuljice s manjim izrezanim površinama imale su veću preostalu površinu koja je bila u kontaktu sa zrakom, dakle otpor zraka u tome je slučaju veći te su one sporije pale na tlo. Brzina padanja i vrijeme pada su obrnuto proporcionalne veličine pa na Grafu 2. možemo vidjeti kako je za pahuljice veće površine, srednja brzina padanja manja.

Graf 1. Ovisnost vremena pada pahuljice o površini pahuljice

Graf 2. Ovisnost srednje brzine pada pahuljice o površini pahuljice

Primjenu sile otpora zraka možemo vidjeti i u stvarnom životu, primjerice, padobrani koriste veliku površinu kako bi usporili pad osobe koja ih koristi. Na kraju istraživanja zaključujemo da ovakvi otvoreni zadatci potiču našu kreativnost te da jednostavnim eksperimentima također razvijamo svoje vještine rješavanja fizičkih problema i vještine istraživanja fizičkih pojava. Ovo praktično iskustvo pomoglo nam je razumjeti fizikalne zakone otpora zraka i gravitacije uz unaprjeđenje naših digitalnih vještina.

Ela Maltar, Saša Mihalić Bahun, Doris Šantek, 1. C

Elizabeta Šimunović, mag. educ. math. et phys