Μηχανική

Β΄ Γυμνασίου

Τι είναι η μάζα και η αδράνεια; Είναι δυνατόν ένα σώμα να κινείται χωρίς να ασκείται πάνω του καμία δύναμη; Γιατί όταν φρενάρει ένα αυτοκίνητο «πεταγόμαστε» μπροστά και γιατί πρέπει να φοράμε πάντοτε ζώνη ασφαλείας; Γιατί όταν τινάζουμε τα βρεγμένα χέρια μας φεύγουν από πάνω οι σταγόνες του νερού; Τι κίνηση εκτελεί ένα σώμα όταν ασκείται πάνω του μια σταθερή δύναμη; Αν από το ίδιο ύψος αφήσουμε να πέσουν ταυτόχρονα ένας ελέφαντας και ένα φύλλο, ποιο σώμα θα πέσει πιο γρήγορα; Πώς προωθούνται οι πύραυλοι; Πότε ένα σώμα έχει δυναμική και πότε κινητική ενέργεια;

Η επίδειξη πειραμάτων Μηχανικής της Β΄ Γυμνασίου έχει σκοπό να δώσει απαντήσεις σε απλά καθημερινά ερωτήματα και να εισάγει τους/τις μαθητές/τριες σε έννοιες της κλασικής μηχανικής όπως η αδράνεια, η μάζα, η ταχύτητα και η επιτάχυνση, η δύναμη και η ενέργεια, οι νόμοι του Νεύτωνα, ο νόμος της ελεύθερης πτώσης και οι εφαρμογές αυτών στην καθημερινότητα.

Ενότητες

1. Μάζα, αδράνεια
2. Ταχύτητα
3. Δύναμη
4. Κίνηση με σταθερή και μεταβαλλόμενη ταχύτητα
5. Δράση-αντίδραση
6. Βάρος
7. Τριβή
8. Έργο-Ενέργεια
9. Αρχή Διατήρησης της Ενέργειας

Α΄ και Β΄ Λυκείου

Τι είναι η μάζα και η αδράνεια; Γιατί όταν φρενάρει το αυτοκίνητο «φεύγουμε» μπροστά και γιατί είναι απαραίτητη η ζώνη ασφαλείας; Είναι δυνατόν ένα σώμα να συνεχίσει να κινείται χωρίς να ασκείται πάνω του καμία δύναμη; Τι κίνηση εκτελεί ένα σώμα όταν ασκείται πάνω του μια σταθερή δύναμη; Αν από το ίδιο ύψος αφήσουμε να πέσουν ταυτόχρονα ένας ελέφαντας και ένα φύλλο, ποιο σώμα θα πέσει πιο γρήγορα; Πώς προωθούνται οι πύραυλοι; Τι είναι αυτό που «κρατά» τα σώματα σε κυκλική τροχιά όπως τη Σελήνη γύρω από τη Γη ή τη Γη γύρω από τον Ήλιο; Τι είναι η ορμή; Πότε διατηρείται; Πώς εξηγείται η ανάκρουση ενός κανονιού κατά την εκπυρσοκρότηση;

Μια σειρά επιλεγμένων πειραμάτων Μηχανικής για τις δύο πρώτες τάξεις του Λυκείου απαντά σε αυτά τα ερωτήματα και βοηθά τους/τις μαθητές/τριες να εμβαθύνουν στις έννοιες της αδράνειας, της ταχύτητας, της επιτάχυνσης και της δύναμης, της ορμής και της διατήρησής της, στους νόμους του Νεύτωνα, στην κυκλική κίνηση και στην οριζόντια βολή.

Οι μαθητές/τριες εξερευνούν τους νόμους του Νεύτωνα, την ελεύθερη πτώση σωμάτων διαφορετικών μαζών, την κυκλική κίνηση και την οριζόντια βολή, και εξοικειώνονται με τις αρχές διατήρησης της ορμής και της ενέργειας και τις εφαρμογές τους στην καθημερινότητα.

Ενότητες

1. Μάζα – αδράνεια
2. Ευθύγραμμη Ομαλή Κίνηση
3. Ο 1^ος Νόμος του Νεύτωνα
4. Δύναμη και Επιτάχυνση
5. Ο 2^ος Νόμος του Νεύτωνα
6. Η έννοια του βάρους
7. Ελεύθερη πτώση
8. Δράση-αντίδραση (3ος Νόμος του Νεύτωνα)
9. Οριζόντια Βολή
10. Ομαλή Κυκλική Κίνηση
11. Γραμμική και γωνιακή ταχύτητα
12. Κεντρομόλος δύναμη
13. Κεντρομόλος επιτάχυνση
14. Κεντρομόλος-Φυγόκεντρος
15. Ορμή-Διατήρηση ορμής
16. Ελαστική και πλαστική κρούση

Γ΄ Λυκείου

Γιατί χρησιμοποιούμε μοχλούς και εργαλεία με μακριούς βραχίονες; Γιατί προκειμένου να ανοίξουμε μια πόρτα την σπρώχνουμε κοντά στο πόμολο και όχι κοντά στους μεντεσέδες; Πώς είναι δυνατόν να σηκώσουμε έναν βαρύτερο άνθρωπο χρησιμοποιώντας μια τραμπάλα; Γιατί οι σβούρες στέκονται όρθιες μόνο όταν περιστρέφονται; Ποια η σχέση της σβούρας με το καλλιτεχνικό πατινάζ και την πλοήγηση των αεροπλάνων;

Μια σειρά πειραμάτων Μηχανικής για την Γ΄ τάξη του Λυκείου απαντά σε αυτά τα ερωτήματα και βοηθά τους/τις μαθητές/τριες να γνωρίσουν τις έννοιες της γωνιακής ταχύτητας και της επιτάχυνσης, της ροπής και της ροπής αδράνειας, της στροφορμής και της διατήρησής της, και να τις εφαρμόσουν, προκειμένου να ερμηνεύσουν απλά καθημερινά φαινόμενα.

Ενότητες

1. Μάζα, αδράνεια.
2. Μεταφορική και Περιστροφική κίνηση.
3. Γραμμική, Γωνιακή Ταχύτητα.
4. Γραμμική, Γωνιακή Επιτάχυνση.
5. Δύναμη-Ροπή Δύναμης.
6. Ισορροπία Στερεού Σώματος.
7. Ροπή Αδράνειας.
8. Ορμή-Διατήρηση ορμής.
9. Στροφορμή-Διατήρηση στροφορμής.
10. Ο 2^ος Νόμος του Νεύτωνα για την Περιστροφική Κίνηση.

Εκπαιδευτικοί στόχοι

Γνωριμία με τις θεμελιώδεις έννοιες της Κλασικής Μηχανικής (Β΄ Γυμνασίου, Α΄ και Β΄ Λυκείου).
Γνωριμία με τις θεμελιώδεις έννοιες της Μηχανικής του Στερεού Σώματος (Γ΄ Λυκείου).
Ανάδειξη περίπλοκων εννοιών με απλό, ενδιαφέροντα και ευχάριστο τρόπο.
Ανάπτυξη κριτικής σκέψης.
Σύνδεση επιστήμης και τεχνολογίας.
Σύνδεση με την καθημερινότητα.

Πρόσθετο υλικό - Βιβλιογραφία

1. Αντωνίου Νικόλαος, Δημητριάδης Παναγιώτης, Καμπούρης Κωνσταντίνος, Παπαμιχάλης Κωνσταντίνος, Παπατσίμα Λαμπρινή, Φυσική Β΄ Γυμνασίου, Ινστιτούτο Τεχνολογίας Υπολογιστών και Εκδόσεων «Διόφαντος», ISBN-13: 9789600627312
2. Βλάχος Ιωάννης Α., Γραμματικάκης Ιωάννης Γ., Καραπαναγιώτης Βασίλης Α., Περιστερόπουλος Περικλής Εμ., Τιμοθέου Γιώργος B., Φυσική Γενικής Παιδείας Α’ Γενικού Λυκείου, Ινστιτούτο Τεχνολογίας Υπολογιστών και Εκδόσεων «Διόφαντος», ISBN 100000012202218
3. Ιωάννου Αλέκος, Ντάνος Γιάννης, Πήττας Άγγελος, Ράπτης Σταύρος, Φυσική Γ’ Τάξη Γενικού Λυκείου Ομάδας προσανατολισμού Θετικών Σπουδών, Ινστιτούτο Τεχνολογίας Υπολογιστών και Εκδόσεων «Διόφαντος», ISBN-13: 9789600624250
4. Bloomfield, L. (2015), How Things Work: The Physics of Everyday Life, 4th ed, Wiley, New York, ISBN-13: 978-0470223994
5. Douglas C. Giancoli, (2013), Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, Pearson Education Limited, ISBN-13: 978-1292020761
6. Ehrlich, R. (1990), Turning the World Inside Out and 174 Other Simple Physics Demonstrations, Princeton University Press, Princeton, New Jersey, ISBN-13: 978-0691023953
7. Hewitt, P. (2015), Conceptual physics, 12th ed. Pearson, ISBN-13: 9780321909107
8. Perelman, Y. (1972), Physics for entertainment, Mir Publishers, Moscow, ISBN-13: 978-2917260067
9. Perelman, Y. (1984), Fun with maths and physics, Mir Publishers Moscow, ISBN-13: 978-2917260319
10. Serway Raymond, Jewett W. John (2012), Φυσική για Επιστήμονες και Μηχανικούς, Εκδόσεις Κλειδάριθμος, Αθήνα, ISBN 9789604615094
11. Serway, R. and Jewett, J. (2012), Principles of Physics: A Calculus-Based Text, Cengage Learning, Brooks/Cole, Boston, ISBN-13: 978-1133104261
12. Young D. Hugh, (2009), Πανεπιστημιακή Φυσική με Σύγχρονη Φυσική – Πρώτος Τόμος, Εκδόσεις Παπαζήσης, Αθήνα, ISBN 9789600223385