Dane INFORMACYJNE (do uzupełnienia)

2. Dane INFORMACYJNE (do uzupełnienia) • Nazwa szkoły: • Gimnazjum nr 43………………………………………………….. • ID grupy: 98/38_MF_G1…………….. • Opiekun: Anna Brzózka…………………………………… • Kompetencja: • matematyczno - fizyczna………………………………………………….. • Temat projektowy: • …W świecie miary.……………………………………………….. • Semestr/rok szkolny :I/2010-2011 …………………………………………………….

3. Geneza pomiaru • Podstawą wszystkich badań fizycznych i analizy danych doświadczalnych jest pomiar. • Pomiar polega na porównywaniu wielkości mierzonej z wzorcem tej wielkości. Kiedy mierzysz długość zeszytu porównujesz ją z długością wzorca (linijki, miary zwijanej). • Współcześnie pomiaru wielkości fizycznych dokonujemy w ustalonych od 1960 r. międzynarodowych jednostkach miar –to układ SI.

4. Międzynarodowy układ jednostek si • Opiera się na siedmiu jednostkach podstawowych.

5. Pomiar - opisany naukowo • Pomiar to według współczesnej fizyki proces oddziaływania przyrządu z badanym obiektem, zachodzący w czasie i przestrzeni, którego wynikiem jest uzyskanie informacji o własnościach obiektu. • Wielkość fizyczna może być zmierzona i jej wartość wyrażona za pomocą liczby i jednostki (miana).

6. Definicje podstawowych wielkości fizycznych – opiszemy cztery • DŁUGOŚĆ: jednostka – metr – jest zdefiniowana jako droga, którą przebywa światło w dokładnie określonym czasie 1/299792458 sekundy. • CZAS: jednostka – sekunda – wiązano dawniej z okresem ruchu obrotowego Ziemi. Dziś definiujemy ją za pomocą drgań promieniowania, wysyłanego przez atomy cezu-133. Dokładne sygnały czasu, pochodzące z zegarów atomowych w laboratoriach wzorów są dostępne na całym świecie drogą radiową.

7. Kolejne podstawowe wielkości fizyczne • MASA: jednostka – kilogram – jest zdefiniowana za pomocą wzorca z platyny i irydu, przechowywanego we Francji pod Paryżem. • TEMPERATURA: jednostka – kelwin - jest miarą stanu cieplnego danego ciała.

8. Z historii jednostki długości • Uwagi: pierwotnie 1 metr miał być równy 1/40 000 części ćwiartki południka Ziemskiego. Później dopiero stwierdzono, że nie jest zbyt wygodnie określać jednostkę wymagającą odbywania podróży dookoła Świata. Poza tym, Ziemia zmienia w niewielkim stopniu swój kształt, więc i sam metr nie byłby stabilnie określony. Mimo zmiany definicji "obecny metr" jest w z dobrym przybliżeniem zgodny z pierwotnym "metrem geograficznym".

9. Z historii jednostki czasu • Uwagi: rodowód sekundy jest oczywisty - jest to 1/3600 godziny, która jest 1/24 doby, która jest mniej więcej 1/365 roku. Tak więc sekunda wywodzi się z astronomii - z czasu w jakim wykonuje obrót Ziemia. Tak początkowo wybrana jednostka nie była jednak zbyt wygodna, ponieważ Ziemia nie obraca się ze stałą prędkością, więc sekunda, też byłaby zmienna.

10. Z historii jednostki masy • Uwagi: pierwotnie kilogram był określany jako masa 1 litra wody. Ale woda to dosyć skomplikowana substancja (może mieć różny skład izotopowy atomów, zanieczyszczenia, nawet coś w rodzaju struktury krystalicznej), więc trudno byłoby utrzymać stabilność takiej jednostki. Nic dziwnego, że później definicję zmieniono. Starano się jednak zachować zgodność między starą, a nową jednostką. Dlatego w przybliżeniu dalej można uważać, że 1kg jest masą 1l (chłodnej) wody.

11. Z historii jednostki temperatury • Uwagi: u podstaw skali Kelwina leży wcześniejsza jednostka, czyli stopień Celsjusza - °C. Różnica temperatur w kelwinach i w °C jest taka sama. • 100K to różnica temperatur między punktem zamarzania i wrzenia wody pod ciśnieniem normalnym. Konieczność zmiany definicji jednostki pojawiła się wraz z rozwojem wiedzy o naturze zjawisk cieplnych okazało się, że lepiej jest związać definicję jednostki temperatury z temperaturą zera bezwzględnego (czyli minus 273,15°C) i z temperaturą punktu potrójnego wody.

12. Punkt potrójny wody - wyjaśnienie • Punkt potrójny wody jest bardzo stabilnym punktem temperaturowym (stabilniejszym niż temperatury topnienia i wrzenia), a zero bezwzględne, jest to temperatura w której zanikają ruchy cieplne cząsteczek i atomów. • Woda w stanie ciekłym, lód i para wodna są w równowadze (punkt potrójny) w temperaturze 0,01°C (273,16 K) i ciśnieniu 611,73 Pa. Temperatura punktu potrójnego wody jest punktem odniesienia w definiowaniu termodynamicznych skal temperatur: Kelvina, Celsjusza i Rankine‘a.

13. Przykłady jednostek staropolskich

14. Niepewność pomiarowa • Dokonując pomiaru zauważyliśmy → dokładniejszy przyrząd, to pomiar jest bardziej precyzyjny. Nie można wykonać idealnego pomiaru, bo każdy jest obarczony niepewnością pomiarową, która zależy od precyzji przyrządu : • mierzymy długość zeszytu taśmą mierniczą z podziałką centymetrową-niepewność pomiaru wynosi ±0,5 cm, czyli o tyle możemy się pomylić odczytując wynik. • jeżeli mierzymy linijką z podziałką milimetrową, to niepewność pomiaru wynosi ± 0,5 mm.

15. Błędy pomiarowe • Zauważamy, że im dokładniejszy przyrząd, tym mniejsza jest niepewność pomiaru. • Popełniamy wiele różnych błędów: źle dobieramy przyrządy, pomiar wykonywany jest w ciemnym pomieszczeniu, w czasie pomiaru panują niekorzystne warunki pogodowe, niewłaściwie patrzymy na skalę przyrządu - z ukosa (nie na wprost). • Z tych powodów powtarzamy pomiary i jeżeli nie ma między nimi dużych rozbieżności stosujemy metodę średniej arytmetycznej.

16. Średnia arytmetyczna w praktyce • Zobaczymy na przykładzie naszych 7 pomiarów długości odcinka drogi; wyniki w tabeli poniżej

17. ŚREDNIA ARYTMETYCZNA – OBLICZANIE • Równanie średniej arytmetycznej jest następujące:średnia arytmetyczna = (a1 + a2 + … + an) / ngdzie a1, a2, ..., an - to liczby, z których chcesz obliczyć średnią, a n to ilość tych liczb. Zastosowane do naszego przykładu: • Średnia = (10m+10,1m+10,1m+10m+10,1m+10m+10m)/7=70,3m/710m

18. Średnia arytmetyczna na wesoło Średnia arytmetyczna m ≈ 11,6 ± 0,1g

19. Szacowania też można się nauczyć Szacowaliśmy długość dwóch linii- zobacz Zmierzyliśmy i wiemy kto ma z nas najlepsze „oko”

20. Jak szybko można przejechać daną drogę?

21. Doświadczalne potwierdzenie związku między pomiarami długości drogi i czasu Mierzymy drogę Mierzymy czas przejazdu ciał fizycznych • Zapisujemy pomiary w tabeli

22. Nasze pomiary Tabela wyników Nasze wnioski Możemy porównać wszystkie ciała, oczywiście co do ich prędkości na danej drodze. Największą prędkość miało auto, niespodzianka to równa prędkość roweru i autobusu.

23. Przeliczenia temperatury podanej w stopniach Celsjusza na stopnie Kelvina i odwrotnie Zamiana stopni Celsjusza (t) na stopnie Kelvina (T): T = t + 2730 Zamiana stopni Kelvina (T) na stopnie Celsjusza (t): t = T – 2730 • Przykłady: • 200C ile to kelwinów? 200C = (20+273)K= 293K • 20K ile to stopni Celsjusza? 20K= (20-273)0C= -2530C

24. Skala temperatur Fahrenheita Informacje o skali: Przeliczanie • W Stanach Zjednoczonych używa się skali Fahrenheita. • Jednostką temperatury w tej skali jest jeden stopień Fahrenheita. Związek pomiędzy temperaturą w skali Celsjusza (t) i Fahrenheita (Tf) ma postać:

25. Porównanie skal termometrycznych Zamiany skal na tablicy multimedialnej Porównanie wybranych temperatur

26. Nasze pomiary .Termometry – alkoholowy i rtęciowy

27. przedrostki

28. Przykłady zastosowania przedrostków Dla objętości, długości, masy i pola Tylko dla masy

29. czas – mierzysz w klasie, w domu … Nie lubisz kiedy rano dzwoni! Przedrostki i jednostki czasu milisekunda = 0.001 sekundy sekunda (jednostka podstawowa w SI i CGS) minuta = 60 sekund kwadrans = 15 minut = 900 sekund godzina = 60 minut = 3600 sekund

30. Czas jak go zrozumieć? Naukowo Inaczej Czas t [s] – jedno z podstawowych pojęć filozoficznych, skalarna wielkość fizyczna określająca kolejność zdarzeń oraz odstępy między zdarzeniami. W fizyce klasycznejjest samodzielną wielkością niezależną od innych wielkości biegnącą w takim samym rytmie w całymWszechświecie. W mechanice relatywistycznej czas stanowi czwartą współrzędną czasoprzestrzeni, jego upływ zaś zależy od obserwatora i jest różny dla różnych obserwatorów.

31. masy różnych ciał Nasze pomiary- która najlżejsza?

32. Wnioski Do tematu – w świecie miary • Przedrostki pozwalają uprościć zapis wyników pomiarów np. 1200000cm=12000m=12km. • Termometr pokazuje nam jaką ma swoją własną temperaturę, która jednocześnie jest temperaturą badanej substancji. • Rok świetlny jest jednostką długości. • Pomiar bezpośredni podstawowych wielkości np. drogi s[m] i czasu t[s] pozwala wyznaczyć wartość innej wielkości fizycznej – prędkości v[m/s]. • Możemy porównywać ciała znając np. ich masy.

33. ciekawostki • Rząd wielkości badanych przez naukowców obiektów, od galaktyki10²³ m dokomórki 10ˉ²³ • Inne jednostki długości :1 Stopa = 0,3048 m1 Jard = 0,9144 m1 Mila Ang. = 1609,3 m1 Mila Morska = 1852 m1 rok świetlny = 9,4605 ( 10 do potęgi 15 ) metra • Na pewno zauważyliście, że w skali Kelvina nie ma wartości ujemnych temperatury, dlatego nazywana jest skalą bezwzględną, a najmniejszą wartością jest tzw. zero absolutne. Zero w skali Kelvina odpowiada -273oC, a 273K to 0oC.

34. Dotarliśmy do celu - dziękujemy za uwagę.