Przeciążenia

Wpis

czwartek, 20 czerwca 2013

Wyniki ankiety

W poprzednim artykule zajęliśmy się ostatnim, najtrudniejszym zagadnieniem, z jakim przyszło nam się zmierzyć przy przygotowywaniu tego projektu. W tym poście omówimy wyniki ankiety o tematyce fizycznej, jaką przeprowadziliśmy wśród osób pełnoletnich jakiś czas temu. Przy okazji zwrócimy uwagę na najczęściej popełniane błędy, gdyż wskazują one na najtrudniejsze tematy z dziedziny fizyki.

Przeprowadzanie ankiety

Ankieta została przeprowadzona w grupie 11 osób pełnoletnich, spośród których siedmiu było wybranych losowo nad Jeziorem Maltańskim.

Miejsce przeprowadzania ankiety

Zadawane pytania

  1. W jakich jednostkach wyrażamy ciężar?
  2. W jakich jednostkach wyrażamy przyspieszenie?
  3. Czy w poruszającej się windzie możemy polegać na elektronicznej wadze naciskowej?
  4. Jak nazywa się siła, która pozwala wagonikom kolejki górskiej poruszać się po pętli, nawet do góry nogami?

Wyniki ankiety

Wyniki omówimy po kolei, zajmując się każdym pytaniem z osobna. Podamy odpowiedzi, jakich udzielili ankietowani, wraz z częstotliwością ich wyboru. Powiemy również, jakie jest poprawne rozwiązanie oraz na czym polegała ewentualna trudność w danym zagadnieniu.

Pytanie 1.

W jakich jednostkach wyrażamy ciężar?

Większość ankietowanych w odpowiedzi podała jednostki masy: kilogramy (kg), gramy (g), funty (lb). Jedynie kilku podało prawidłową odpowiedź, to znaczy niutony (N).

Najczęstszy błąd przy udzielaniu odpowiedzi na to pytanie wynika z braku rozróżnienia między słowami "ciężar" i "masa" w języku potocznym. Jest to dość naturalne, gdyż słowa te opisują dość silnie ze sobą związane wielkości. Nie są jednak synonimami. Masa ciała to suma mas wszystkich jego atomów i cząsteczek, miara bezwładności. Ciężar jest natomiast siłą, która zawsze działa pionowo w dół, w przybliżeniu równą sile grawitacji.

Ankietowani często popełniali błąd, podając jednostki masy: kilogramy, gramy, funty. Podstawową jednostką masy układu SI jest kilogram, to nie ulega wątpliwości. Należy jednak pamiętać, że ciężar, jako siła, musi być podawany w jednostkach siły, na przykład w niutonach. Siła ma wartość jednego niutona (1 N), jeżeli ciału o masie jednego kilograma 1 kg) nadaje przyspieszenie jednego metra na sekundę kwadrat (1 m/s2). Ta jednostka została nazwana na cześć Izaaka Newtona, który zrewolucjonizował fizykę poprzez odkrycia związane z dynamiką, optyką i grawitacją. Wśród jednostek siły spoza układu SI warto wymienić dynę, jednostkę ze starego, nie używanego już układu jednostek (iloczyn 1 grama i 1 centymetra na sekundę kwadrat) oraz kilogram-siłę (wartość równa ciężarowi ciała o masie 1 kg).

Pytanie 2.

W jakich jednostkach wyrażamy przyspieszenie?

 Drugie pytanie ankiety

To pytanie było prostsze, chociaż nie wszyscy odpowiedzieli na nie prawidłowo. Podczas gdy prędkość, która mówi nam, o ile metrów przemieści się ciało w danym czasie, wyrażana jest w metrach na sekundę (m/s), przyspieszenie, mówiące nam, o ile zwiększy się prędkość ciała w danym czasie, podawane jest zazwyczaj w metrach na sekundę kwadrat (m/s2).

Skąd wzięła się ta dziwna jednostka? Cóż, gdy przyspieszenie równe jest 1 m/s2, prędkość ciała wzrasta o jeden metr na sekundę w każdej sekundzie, czyli o jeden metr na sekundę na sekundę. Po przekształceniu:

(1 m/s) / 1 s = (m/s) * (1/s) = (m * 1)/(s * s) = m/s2

Kilometry na sekundę kwadrat również są jednostką jak najbardziej poprawną, nie jest to błędna odpowiedź. Należy jednak zaznaczyć, że jednostką podstawową są metry na sekundę kwadrat, gdyż podstawową jednostką odległości w układzie SI są metry, a nie kilometry.

Pytanie 3.

Czy w poruszającej się windzie możemy polegać na elektronicznej wadze naciskowej?

Trzecie pytanie ankiety

To pytanie było najbardziej kontrowersyjne, gdyż każda z podanych odpowiedzi może być uważana za poprawną. Po przeczytaniu poprzednich artykułów powinniście wiedzieć, drodzy Czytelnicy, że tradycyjne wagi naciskowe nie sprawdzają się zbyt dobrze w windach. Odpowiedź, na którą liczyliśmy, to "nie". Gdy mówimy, że możemy polegać na jakimś urządzeniu, chodzi nam zazwyczaj o to, że wyniki jego pracy zawsze będą poprawne. W windzie musimy bez przerwy zastanawiać się, w której fazie ruchu znajduje się aktualnie kabina i jakie przeciążenie w niej występuje. Wskazanie wagi jest poprawne dopiero wtedy, gdy zacznie poruszać się ruchem jednostajnym.

Odpowiedź "zależy" ucieszyła nas jeszcze bardziej, zwłaszcza że ankietowani, którzy jej udzielili, często chętnie tłumaczyli również, kiedy wskazania wagi są poprawne i wiarygodne, a kiedy nie. Możemy polegać na wadze, gdy winda porusza się ze stałą prędkością, czyli w środkowej fazie ruchu. Gdy kabina przyspiesza lub hamuje, przeciążenie jest różne od 1g i wskazania wagi mogą okazać się nieprawidłowe.

Odpowiedź twierdząca, jak się okazało, również może być uznawana za prawidłową. Bazując na tłumaczeniach, jakich udzielali często ankietowani, uznaliśmy, że dobrze rozumieli temat. Uznali jednak, że skoro istnieje podczas ruchu windy taki moment, podczas którego wskazanie wagi jest prawidłowe, to na wadze można również polegać. Nieporozumienie wynikało z wieloznaczności pytania, więc nie uznajemy odpowiedzi twierdzącej za błędną.

Pytanie 4.

Jak nazywa się siła, która pozwala wagonikom kolejki górskiej poruszać się po pętli, nawet do góry nogami?

Czwarte pytanie ankiety

Jak się okazało, siła odśrodkowa jest powszechnie znana i rozumiana. Większość osób nie miała z nią problemu. Siła odśrodkowa to jeden z rodzajów siły bezwładności, działa na ciała poruszające się po okręgu i zawsze jest zwrócona na zewnątrz okręgu. Jeżeli wagonik startuje z wysokości co najmniej 2,5 razy większej niż promień pętli, na którą musi się wspiąć, siła odśrodkowa równoważy ciężar w najwyższym punkcie pętli, zapobiegając spadnięciu wagonika. Więcej informacji o sile odśrodkowej znaleźć można w poprzednim artykule, w którym dokładnie opisujemy kwestię przeciążeń na kolejce górskiej.

Czas na podsumowanie

W tym artykule omówiliśmy wyniki ankiety, którą przeprowadziliśmy w ramach projektu. Przy okazji zwróciliśmy uwagę na kwestie, z którymi ludzie często mają problemy, i mamy nadzieję, że nasze wyjaśnienia pomogą wielu osobom lepiej zrozumieć fizykę. Z ankiety wynika, że sprawy związane z praktycznym zastosowaniem praw fizyki spotykają się z większym zrozumieniem, niż teoria. Innymi słowy, fizyka nie jest tak trudna, jak twierdzą niektórzy, i naprawdę da się ją stosować w codziennym życiu.

Zapraszamy do dalszej lektury naszego oficjalnego bloga, na którym zamierzamy zamieścić wyniki naszego ostatniego doświadczenia, przeprowadzonego nad Jeziorem Maltańskim, tak samo, jak ankieta.

Szczegóły wpisu

Tagi:
Autor(ka):
projektnafizyke2013
Czas publikacji:
czwartek, 20 czerwca 2013 21:02

Polecane wpisy