Опыт Роберта Гука (1660г.) Роберт Гук (16351703) Цель опыта: установить закономерность между деформацией и нагрузкой для твердых тел Р.Бойль (1658г.) - презентация. Закон Гука. Формула. Описание опыта В чем заключается функция дыхания
Оборудование и материалы : проектор, компьютер, ЦОРы с диска «Опыт по выжиганию кислорода» (раздел «Что такое воздух и как он меняется во время дыхания»), пробирки с кислородом, углекислым газом, чашка Петри, известковая вода, лучинка, спички;
У учеников: Лист 3 РТ.
Что должно произойти с учениками за время урока и в ходе выполнения домашнего задания?
Опыт планирования эксперимента и проведения эксперимента («…умение самостоятельно планировать пути достижения целей…, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач» _ ФГОС ОО, стр 7; «приобретение опыта….проведения несложных биологических экспериментов для изучения живых организмов и человека… »_ ФГОС ОО, стр 17)
Опыт фиксации хода эксперимента, его результата и интерпретации полученного результата («умение оценивать правильность выполнения учебной задачи; строить логическое рассуждение….. и делать выводы» _ ФГОС ОО, стр 7)
Опыт извлечения информации из диаграммы.
Примерный ход работы:
Актуализация материала прошлого урока.
Проверка домашнего задания.
Опишите на листе рабочей тетради в виде краткого текста ход опыта Гука.
Анализ опыта Гука (ход, вывод, результат опыта).
Демонстрация и анализ опыта с лучинкой.
У меня три пробирки. В одной – кислород (принесённый из аптеки). В другой – углекислый газ (взятый в кабинете химии). Что в третьей – открытой пробирке? (воздух). Как определить, где кислород, а где углекислый газ?
Кто знает, как определит наличие кислорода? (горение)
У меня есть лучинка. Действительно, химики используют её для проверки того, поддерживает ли газ горение.
Посмотрим, что происходит с лучинкой, если опустить её в кислород.
Фиксация результата опыта (в виде рисунка и в виде текста). – Тлеющая лучинка вспыхивает.
Дети отмечают, что лучинка вспыхнула, но потом погасла. Учитель спрашивает, почему. (Кислород в пробирке кончился).
А что произойдет с лучинкой, если опустить её в углекислый газ?
Фиксация результата опыта (в виде рисунка и в виде текста). – Тлеющая лучинка гаснет.
Можно ли использовать лучинку для определения наличия углекислого газа?
Учитель: как вы думаете, это одно и то же, что у меня нет фломастеров, или что у меня есть карандаши? Это не одно и то же. Нужен другой способ.
Извлечение вывода из опыта: Тлеющую лучинку можно использовать для определения наличия кислорода (как индикатор).
Демонстрация и анализ опыта с известковой водой.
Фиксация результата опыта (в виде рисунка и в виде текста). – Известковая вода помутнела.
Посмотрим, что происходит с известковой водой, если добавить ее к кислороду.
Фиксация результата опыта (в виде рисунка и в виде текста). – Известковая вода не изменилась (осталась прозрачной).
Можно ли использовать известковую воду для определения наличия кислорода?
Извлечение вывода из опыта: Известковую воду можно использовать для определения наличия углекислого газа (как индикатор).
Анализ состава воздуха с помощью лучинки и известковой воды.
Опыты проводятся. Выясняется, что в пробирке вода не мутнеет. Мало воздуха – наливаем воздух в чашку Петри и ждём подольше.
Записываем выводы о составе воздуха: есть кислород и есть углекислый газ.
Сколько? Анализ опыта по выжиганию кислорода. (ресурс на диске)
| Газы воздуха | Отношение к горению | Действие на известковую воду | Доля в воздухе |
| Кислород | Поддерживает | Не действует | 21% |
| Азот | Не поддерживает | Не действует | 78% |
| Углекислый газ | Не поддерживает | Вызывает помутнение | 0,03% |
Д/З На обороте листа рабочей тетради.
Опыт Роберта Гука (1660г.) Роберт Гук () Цель опыта: установить закономерность между деформацией и нагрузкой для твердых тел Р.Бойль (1658г.) Опыты в области механики жидкости и газа Р. Гук (1660г.) Опыт с пружиной и грузиками Опорный конспект
1. Подвесить пружину одним концом к гвоздю 2. К другому концу пружины подцепить чашку весов, на неё - грузик 3. Подвешивая несколько грузов, пронаблюдать, на какую длину каждый из них растянет спираль сверх длины, до которой ее растянул собственный вес Опорный конспект Порядок проведения опыта
"Совершенно очевидно, что правило или закон природы для всякого упругого тела состоит в том, что его сила или способность восстанавливать свое естественное состояние всегда пропорциональна той мере, на которую оно выведено из этого естественного состояния, совершено ли это путем его растяжения, отделения его частей одна от другой или же путем сгущения или уплотнения этих частей" Опорный конспект Объяснение результатов опыта Р.Гуком Роберт Гук
При сжатии тела межмолекулярное расстояние уменьшается, начинают преобладать силы отталкивания, при растяжении тела всё происходит наоборот; Таким образом, сила упругости всегда возникает при деформации тела, направлена противоположно деформации и стремится вернуть тело в начальное состояние Опорный конспект Объяснение результатов опыта
Краткая биографическая справка Роберт Гук - английский ученый- энциклопедист, естествоиспытатель, член Лондонского королевского общества. Учился в Оксфордском университете. Научное творчество Гука охватывает многие разделы естествознания. В 1665 издал книгу «Микрография. Открыл (1660) закон пропорциональности между силой, приложенной к упругому телу, и его деформацией. Установил постоянные термометра - точки таяния льда и кипения воды. Построил первый воздушный насос и различные приборы, работал над проектами летательных аппаратов. По его проектам было построено много зданий. Опорный конспект
В основе науки о конструкциях, в сущности, стоит задача о том, как получается, что любые неодушевленные твердые тела: сталь, бетон, дерево, пластмасса, способны оказывать сопротивление механической силе или хотя бы выдерживать свой собственный вес? На этот вопрос первым попытался ответить англичанин Роберт Гук . Он понял, что если материал или конструкция оказывает сопротивление действию нагрузки, то это возможно только за счет их ответного действия на тело, создающего эту нагрузку, с силой, равной по величине и противоположной по направлению. Т.е. если ваши ноги давят на пол вниз, то пол давит на них вверх. Если здание давит на фундамент, то и фундамент давит на здание. Это подразумевается в Третьем законе Ньютона, который гласит, что действие и противодействие равны по величине и противоположны по направлениям.
Физик и механик Роберт Гук (18.07.1635 - 03.03.1703) родился в семье священника в деревне Фрешуотер на острове Уайт (Англия). Отец прочил его в священники, но увидев, что мальчик проявляет склонность кизобретению механических игрушек, изменил свое решение и наметил для сына карьеру часового мастера. Однако часовым мастером Р. Гук не стал, хотя, как говорилось выше, одно время и работал над созданием конструкции точного хода часов. Отец Гука умер в 1648 г., когда сыну было 13 лет, и в этом же году Гука определили в частную школу в Вестминстере, где он с успехом изучал физику и математику и древние языки: латинский, древнегреческий и еврейский. Современники Гука рассказывали, что шесть книг «Начала» Евклида он изучил за одну неделю.
В 1653 г. Р.Гук поступил в Оксфордский университет. B студенческие годы Гук входит в кружок ученых, из которых позднее образовалось Лондонское Королевское общество - Академия наук Великобритании. После окончания университета Гук работал ассистентом вначале у химика Р. Уиллиса, а затем у физика Роберта Бойля.
В 1662 г. он был удостоен ученой степени магистра искусств и по рекомендации Р. Бойля получил должность куратора по проведению экспериментов в Лондонском Королевском обществе, которое было организовано в этом же году. В обязанности куратора входило проведение оригинальных и интересных опытов на еженедельных заседаниях общества. В этой должности Гук состоял до 1677 г. Изумительная техническая изобретательность Гука, его великолепное искусство экспериментатора нашли в этой работе хорошее применение. В 1663 г. Р. Гук стал членом Лондонского Королевского общества, а в 1677 г. его секретарем. Эту обязанность он исполнял до 1683 г.
Уже в 1676 г. Гук ясно понимал не только то, что сопротивление твердых тел механическим нагрузкам создается посредством сил противодействия, но и то, что, во-первых, под механическим воздействием каждое тело или конструкция меняет форму, растягиваясь или сжимаясь, а во-вторых, именно это изменение и позволяет твердому телу создавать силу противодействия. Он доказал, что все конструкции под действием нагрузок в различной степени испытывают смещения (деформации).
Далее Гук пришел еще к одной важной мысли – он понял, что под действием нагрузок деформации возникают не только во всей конструкции, но и в самом материале. Атомы или молекулы материала под действием нагрузки отодвигаются или приближаются друг к другу. А так как физико-химические связи, соединяющие атомы материала, очень прочные и жесткие, то это и создает мощное сопротивление даже малым деформациям; другими словами, в материале возникают большие силы противодействия.
Гук проделал множество опытов с самыми разными предметами из самых разных материалов, различной геометрической формы (пружины, куски проволоки, балки). Последовательно подвешивая на них грузы, и измеряя смещения, он показал, что в любой конструкции смещение пропорционально нагрузке . Кроме того, в пределах возможных измерений, большинство твердых тел после снятия нагрузки восстанавливает свою первоначальную форму. Такое поведение материала называется упругим.
Гук в 1679 г. опубликовал результаты своих экспериментов. Статья называлась «Сила сопротивления, или упругость», в ней прозвучало знаменитое утверждение: «uttensiosicvis» – «каково растяжение, такова и сила». Именно эти выводы называют законом Гука, и они легли в основу современных наук ‒ сопротивления материалов, строительной механики и теории упругости.
Величины деформаций зависят от размеров, геометрической формы конструкции и от материала, из которого эта конструкция изготовлена. Такие материалы, как резина, ткань, деформируются даже под действием очень малых сил, поэтому они менее жесткие, чем дерево, камень, бетон или сталь. И хотя абсолютно твердых тел в природе не существует, некоторые материалы, подобные алмазу, являются очень жесткими. После смерти Гука на протяжении 120 лет наука не нашла путей решения проблемы взаимосвязи между нагрузками и деформациями. хоть и сослужил инженерам очень большую службу, но XVIII столетие на удивление мало продвинуло изучение упругости. Здесь нельзя обойти вниманием влияние личности Ньютона на развитие прочностных наук.
Р. Гук и Исаак Ньютон были единственными членами Королевского общества, не вносившими обязательных в то время для членов общества денежных взносов, поскольку они поддерживали жизнеспособность общества своей деятельностью. В 1664 г. Р. Гук получил должность профессора геометрии в колледже Грешем Лондонского университета. Математика не его призвание, а его заработок. Однако жалованье профессора было столь невелико, что Р. Гук должен быть добиваться катлеровских лекций, финансируемых богатым меценатом Катлером. Когда в 1666 г. в Лондоне произошел грандиозный пожар, уничтоживший большую часть города, для составления планов восстановления города и руководства строительными работами был организован комитет, в состав которого вошел Р. Гук: он занял должность главного инспектора по восстановлению Лондона. Р. Гук был превосходным администратором и талантливым архитектором, хорошо знавший строительное дело и архитектуру. В том, что уже через восемь лет — к 1674 г. Лондон восстал из руин, большая заслуга Р. Гука.
Из научных работ раннего периода наиболее значительной является «Микрография», опубликованная в 1665 г. В ней дано описание опытов по микроскопированию различных объектов. Он был прекрасным микроскопистом и рисовальщиком . Ему многим обязаны биология, в которой он открыл клеточное строение растений . Даже термин «клетка», такой привычный для нас, и тот принадлежит Гуку (предложил его после усовершенствования микроскопа. Одновременно с созданием «Микрографии» Р. Гук работает в области механики, он экспериментально установил закон прямой пропорциональности перемещений приложенным силам.
Р. Гук подошел к формулировке закона тяготения и изучал цвета тонких пластинок раньше И. Ньютона. Он развил идею волновой природы света. Р. Гук разработал основные принципы кинетической теории газов . Он предложил принять за нуль градусов точку замерзания воды . Работая с Р. Бойлем, он построил «пневматическую машину» , - «прабабушку паровой машины» изобретателя Джемса Уатта. Р.Гуку принадлежит конструкция сложного телескопа. В истории земли он отводил большую роль внутренним динамическим процессам, таким, как извержения и землетрясения. Р. Гук был на редкость активным человеком . Он каждодневно испытывал острую потребность в общении с людьми самых различных положений и профессий. Он был завсегдатаем наиболее популярных лондонских кафе , в которых беседовал со знакомыми и незнакомыми людьми по самым разнообразным вопросам науки, техники и политики. На книжных аукционах он годами гонялся за излюбленными редкими книгами. Он приходил на лондонские пристани в часы прибытия кораблей из далеких стран, чтобы в беседах с моряками и купцами из первых рук узнавать коммерческие и политические новости.
Между Ньютоном и Гуком существовала жестокая неприязнь, и даже вражда. (Гук был другом детства короля Англии Карла II, а Ньютон имел скромное происхождение и, вполне вероятно, завидовал Гуку). Ньютон жил на 25 лет дольше Гука и значительную часть этого времени посвятил очернению памяти Гука и его наследия, а так как его авторитет в научном мире был непререкаем, то труды Гука некоторое время не имели последователей.После смерти Р. Гука президентом Общества был избран И. Ньютон, с которым Гук до конца своих дней был в глубокой ссоре. Причиной этого были неоднократные споры о приоритете на открытия и разногласия по некоторым важным научным вопросам. Став президентом Королевского общества, И. Ньютон не стремился сохранить для потомков память о Гуке. В результате оказался навсегда потерянным его портрет, имевшийся в Грешемском колледже, а также уничтожены многочисленные экспериментальные установки, созданные Гуком для проведения опытов на заседаниях Королевского общества.
Великий закон Гука, который постоянно звучит со страниц учебников по , это ли не лучший памятник великому ученому? Кстати, помимо механики, Гук был чрезвычайно талантлив и в других науках. Очень многое было исследовано в физике, астрономии .). Отличный механик , изобретающий и совершенствующий механизмы. Даже в строительстве принес свой вклад в планировку улиц Лондона . В общем, талантлив во всем, за что брался . Э.Н. да Коста Эндрейд, написавший большую биографию Р. Гука, закончил ее так: «Восхищайтесь Р. Гуком, он достоин Вашего восхищения» .
Закон Гука формулируется так: сила упругости, которая возникает при деформации тела, вследствие приложения сторонних сил, пропорционально его удлинению. Деформация в свою очередь это изменение межатомных или межмолекулярных расстояние вещества под действием внешних сил. Сила упругости это сила, которая стремится вернуть эти атомы или молекулы в состояние равновесия.
Формула 1 - Закон Гука.
F - Сила упругости.
k - жесткость тела (Коэффициент пропорциональности, который зависит от материала тела и его формы).
x - Деформация тела (удлинение или сжатие тела).
Этот закон был открыт Робертом Гуком в 1660г. Он провел опыт, который заключался в том что. Тонкая стальная струна была закреплена одним концом, а ко второму концу прикладывалось различное усилие. Проще говоря, струна была подвешена к потолку, и к ней прикладывался груз различной массы.
Рисунок 1 - Растяжение струны под действием силы тяжести.
В результате опыта Гук выяснил, что в небольших приделах зависимость растяжения тела линейна относительно силы упругость. То есть при приложении единицы силы, тело удлиняется, на единицу длинны.
Рисунок 2 - График зависимости силы упругости от удлинения тела.
Нуль на графике это исходная длинна тела. Все что справа это увеличение длинны тела. Сила упругости при этом имеет отрицательное значение. То есть она стремиться вернуть тело в исходное состояние. Соответственно направлена встречно деформирующей силе. Все что слева сжатие тела. Сила упругости положительна.
Растяжение струны зависти не только от внешней силы, но и от сечения струны. Тонкая струна еще как-то растянется от небольшого веса. А вот если взять струну, той же длинны, но диаметром скажем в 1 м. То сложно себе представить какой вес потребуется для ее растяжения.
Для оценки того как сила действует на тело определенного сечения вводится понятие нормальное механическое напряжение.
Формула 2 - нормальное механическое напряжение.
S-Площадь поперечного сечения.
Это напряжение, в конечном счете, пропорционально относительному удлинению тела. Относительное удлинение это отношение приращения длинны тела к его общей длине. А коэффициент пропорциональности называется модулем Юнга. Модуль потому что значение удлинение тела берется по модулю, без учета знака. Не берется во внимание, укорачивается тело или удлиняется. Важно изменение его длинны.
Формула 3 - Модуль Юнга.
|e|- Относительное удлинение тела.
s- нормальное напряжение тела.
Соглашение
Правила регистрации пользователей на сайте "ЗНАК КАЧЕСТВА":
Запрещается регистрация пользователей с никами подобными: 111111, 123456, йцукенб, lox и.т.п;
Запрещается повторно регистрироваться на сайте (создавать дубль-аккаунты);
Запрещается использовать чужие данные;
Запрещается использовать чужие e-mail адреса;
Правила поведения на сайте, форуме и в комментариях:
1.2. Публикация в анкете личных данных других пользователей.
1.3. Любые деструктивные действия по отношению к данному ресурсу (деструктивные скрипты, подбор паролей, нарушение системы безопасности и т.д.).
1.4. Использование в качестве никнейма нецензурных слов и выражений; выражений, нарушающие законы Российской Федерации, нормы этики и морали; слов и фраз, похожих на никнеймы администрации и модераторов.
4. Нарушения 2-й категории: Наказываются полным запретом на отправления любых видов сообщений сроком до 7 суток. 4.1.Размещение информации, подпадающей под действие Уголовного Кодекса РФ, Административного Кодекса РФ и противоречащей Конституции РФ.
4.2. Пропаганда в любой форме экстремизма, насилия, жестокости, фашизма, нацизма, терроризма, расизма; разжигание межнациональной, межрелигиозной и социальной розни.
4.3. Некорректное обсуждение работы и оскорбления в адрес авторов текстов и заметок, опубликованных на страницах "ЗНАК КАЧЕСТВА".
4.4. Угрозы в адрес участников форума.
4.5. Размещение заведомо ложной информации, клеветы и прочих сведений, порочащих честь и достоинство как пользователей, так и других людей.
4.6. Порнография в аватарах, сообщениях и цитатах, а также ссылки на порнографические изображения и ресурсы.
4.7. Открытое обсуждение действий администрации и модераторов.
4.8. Публичное обсуждение и оценка действующих правил в любой форме.
5.1. Мат и ненормативная лексика.
5.2. Провокации (личные выпады, личная дискредитация, формирование негативной эмоциональной реакции) и травля участников обсуждений (систематическое использование провокаций по отношению к одному или нескольким участникам).
5.3. Провоцирование пользователей на конфликт друг с другом.
5.4. Грубость и хамство по отношению к собеседникам.
5.5. Переход на личности и выяснение личных отношений на ветках форума.
5.6. Флуд (идентичные или бессодержательные сообщения).
5.7. Преднамеренное неправильное написание псевдонимов и имен других пользователей в оскорбительной форме.
5.8. Редактирование цитируемых сообщений, искажающее их смысл.
5.9. Публикация личной переписки без явно выраженного согласия собеседника.
5.11. Деструктивный троллинг - целенаправленное превращение обсуждения в перепалку.
6.1. Оверквотинг (избыточное цитирование) сообщений.
6.2. Использование шрифта красного цвета, предназначенного для корректировок и замечаний модераторов.
6.3. Продолжение обсуждения тем, закрытых модератором или администратором.
6.4. Создание тем, не несущих смыслового наполнения или являющихся провокационными по содержанию.
6.5. Создание заголовка темы или сообщения целиком или частично заглавными буквами или на иностранном языке. Исключение делается для заголовков постоянных тем и тем, открытых модераторами.
6.6. Создание подписи шрифтом большим, чем шрифт поста, и использование в подписи больше одного цвета палитры.
7. Санкции, применяемые к нарушителям Правил Форума
7.1. Временный или постоянный запрет на доступ к Форуму.
7.4. Удаление учетной записи.
7.5. Блокировка IP.
8. Примечания
8.1.Применение санкций модераторами и администрацией может производиться без объяснения причин.
8.2. В данные правила могут быть внесены изменения, о чем будет сообщено всем участникам сайта.
8.3. Пользователям запрещается использовать клонов в период времени, когда заблокирован основной ник. В данном случае клон блокируется бессрочно, а основной ник получит дополнительные сутки.
8.4 Сообщение, содержащее нецензурную лексику, может быть отредактировано модератором или администратором.
9. Администрация Администрация сайта "ЗНАК КАЧЕСТВА" оставляет за собой право удаления любых сообщений и тем без объяснения причин. Администрация сайта оставляет за собой право редактировать сообщения и профиль пользователя, если информация в них лишь частично нарушает правила форумов. Данные полномочия распространяются на модераторов и администраторов. Администрация сохраняет за собой право изменять или дополнять данные Правила по мере необходимости. Незнание правил не освобождает пользователя от ответственности за их нарушение. Администрация сайта не в состоянии проверять всю информацию, публикуемую пользователями. Все сообщения отображают лишь мнение автора и не могут быть использованы для оценки мнения всех участников форума в целом. Сообщения сотрудников сайта и модераторов являются выражением их личного мнения и могут не совпадать с мнением редакции и руководства сайта.
