Tananyag választó:
Az idő mérése - Kísérlet

A kísérlet leírása

A tanulók természetes módon használják az idővel kapcsolatos fogalmakat, ismerik az órát, annak használatát, de az időmérés mibenléte és fontossága még valószínűleg nem tudatosult bennük. Először azt mutatjuk be, hogy az ajánlott mérési feladatokon keresztül, hogy az idő, az egyes tevékenységek elvégzéséhez szükséges időtartam ismerete mennyire fontos a mindennapi életben. Majd konkrét fizikai jelenség vizsgálatán keresztül kell megnézni, hogy milyen kapcsolat van egy adott fizikai jelenség, és az időmérés között.

Kiegészítő információk

Az időmérés jelenlegi rendszere babiloni, egyiptomi eredetű. A napot 24 órára, az órát 60 percre, a percet 60 másodpercre osztjuk. A másodpercnél rövidebb időtartamok mérésére a milliszekundumot, ( a másodperc ezred), a mikroszekundumot ( a másodperc milliomod része) használjuk.
A másodperc definíciója – az évi közepes nap időtartamának -ad része - teljesen elegendő a hétköznapi használat során, a tudományos életben azonban ez már nem megfelelő. A tudományos igényeknek megfelelő másodpercet a National Bureau of Standrads a céziumatom 9 192 631 770 belső rezgésével, pontosabban a cézium rezonancia-színképvonalában az elektromos mező 9 192 631 770 periódus-változásának idejével) definiálta. Az ilyen atomórával az időmérés pontossággal végezhető el, azaz egy ilyen óra kb. 6000 évente késik vagy siet 1 másodpercet. Mérési hibalehetőségekről és okokról a következő ábra ad felvilágosítást. Az ábrázolt hibák gyakorlatilag minden méréskor felléphetnek, elkerülésükkel a mérés hitelessé válik.

Parallaxis

Feladatok

Az időtartam mérése, becslése:
Egy papírgalacsint, vagy bármilyen más tárgyat ejtsünk le adott magasságból. A tanulók feladata, hogy mérjék, becsüljék meg az esés idejét! Alkalmazzunk többféle mérési módszert, pl. stopper, karóra, pulzusszámlálás. A mérési eredményeket összehasonlítva észre lehet venni, hogy a gyerekek esetleg nagyon különböző értékeket kaptak.
Ezután egy felolvasott, néhány perces vers időtartamát kell meg-mérni, megbecsülni a diákoknak!
Végezzünk virtuális időmérési kísérletet!
Nyissa meg a következő szimulációt!
A szimulációban egy gyalogos, egy kerékpáros, és egy autó tesz meg 20 m-es távolságot. Becsüljük meg, mennyi idő alatt teszik meg ezt!
Ezután a Súgóban található leírás alapján végezzük el a méréseket, és hasonlítsuk össze a becsült értékekkel!
F onálinga lengésidejének meghatározása.
Az inga lengésidején azt az időt értjük, amely alatt az inga egyik szélső helyzetéből kilendítve ugyanoda visszatér.
Az állványra szerelt fonálingát lengésbe hozzuk, majd amikor egyik szélső helyzetébe ér, elindítjuk a stoppert és megmérjük 10 lengés idejét (10 T). Ebből meghatározhatjuk egy lengés idejét!
Próbáljátok megvizsgálni azt, hogy milyen tényezőktől függhet az inga lengésideje! Alkossatok hipotézist, tervezzetek rá mérési eljárásokat, majd végezzétek el a mérés sorozatot!
A következő virtuális kísérlettel hasonlítsátok össze a kapott mérési eredményeiteket!

• Végezd el a méréseket, gyakorold az eszközök használatát! A mérési eredményeket hasonlítsd össze!

Szükséges anyagok, eszközök

Karóra, vagy fali óra, másodpercmutatóval, stopperóra, papír, ceruza, számológép, állvány, zsinór, kisméretű súly, számítógép, Internet elérés.