fizyka

Lekcja z pokazami. Opowiemy jakiej aparatury używamy do obserwacji przyrody i co dzięki niej możemy zobaczyć. Przedstawimy takie zjawiska jak efekt Tyndala i rozpraszanie Rayleigha, czyli odpowiemy na pytanie dlaczego niebo jest niebieskie. Powiemy skąd się biorą i czym są artefakty i pokarzemy jak za pomocą nosa odróżnić cząsteczki będące swoimi lustrzanymi odbiciami. Będziemy prezentować też działanie najprostszego urządzenia optycznego czyli ciemni optycznej.

Jak działają okulary z polaryzacją? Czym ona w ogóle jest? Na lekcji będzie można dowiedzieć się na czym polega polaryzacja fal, jak objawia się na co dzień w naszym życiu i jakich fal dotyczy. Zjawisko to zostanie zademonstrowane w praktyce na przykładzie nadajnika i odbiornika mikrofal, między które będziemy wstawiać różne przedmioty.

: Wśród nauczycieli i uczniów często krąży opinia, że rozwiązywanie zdań z fizyki służy jedynie weryfikacji wiedzy i umiejętności ucznia. Wobec tego uczymy się rozwiazywania zdań nie po to, żeby zrozumieć coś nowego ale po to, żeby dobrze napisać klasówkę… Jeżeli podejdziemy do rozwiązywania zadań jak do ważnego elementu procesu poznawczego to wówczas zobaczymy, że rozwiązywanie zadań służy pogłębieniu wiedzy fizycznej. Bardzo często zapominamy – że uczeń uczy się lepiej na konkretnym przykładzie niż na abstrakcyjnych zagadnieniach.

I tu powstaje konflikt interesów. Dla ucznia najlepsze są takie zadania, które potrafi rozwiązać a dla nauczyciela najlepsze są takie zadania, których uczeń nie potrafi rozwiązać. Dlaczego, ponieważ niczego ucznia nie nauczy zadanie, które potrafi rozwiązać. Uczą tylko te zadania, których nie potrafimy rozwiązać.

Rozwiązywanie zadania to proces, którego nieodłącznymi elementami są: wyobraźnia, stawianie sobie pytań, wątpliwości, uzupełnianie wiedzy, pomyłki, odkrywanie czegoś nowego, interpretacja, uogólnienie czy przybliżenie. Rozwiązanie zadań z fizyki to nie jest podstawienie do wzoru i podanie wyniku…

Nie mniej ważne jest uświadomienie sobie w trakcie rozwiązywania zadań z fizyki, że bez matematyki nie da się rozwiązać zagadnień z fizyki. Matematyka służy jako uniwersalny język, w którym możemy sformułować problem do rozwiązania i rozwiązać go, a następnie zinterpretować rozwiązanie zgodnie z wiedzą fizyczną.

Na wykładzie zaprezentuję kilka przykładów zadań dotyczących konkretnych zagadnień. Zobaczymy jak zadania pomagają nam się „uczyć” otaczającego świata.

W odpowiedzi na trwający wzrost globalnej populacji na świecie, stopniowe wyczerpywanie się surowców naturalnych oraz zmiany klimatyczne spowodowane szeroko pojętą działalnością człowieka, zobowiązani jesteśmy do podjęcia radykalnych zmian w podejściu do produkcji, dystrybucji, magazynowania oraz zarządzania energią, pochodzącą z naturalnych zasobów biologicznych naszej planety.

Jedną z obiecujących niekonwencjonalnych metod wytwarzania energii elektrycznej, której początki sięgają pierwszej połowy XIX wieku są tzw. ogniwa paliwowe. Są to urządzenia, które bezpośrednio zamieniają energię chemiczną paliwa w energię elektryczną, przy wykorzystaniu procesów utleniania oraz redukcji substratów.

Zasada działania ogniw paliwowych zostanie przedstawiona na przykładzie ogniwa niskotemperaturowego z membraną polimerową.

Arkusz kalkulacyjny Excel jest uniwersalnym narzędziem, które kojarzy nam się z prostymi obliczeniami związanymi z ewidencją domowych wydatków, rozliczeniami podatkowymi. Okazuje się, że Excel wspaniale nadaje się do rozwiązywania numerycznego prostych zagadnień z dynamiki punktu materialnego.

Zagadnienia z dynamiki punktu materialnego prowadzą do równań różniczkowych (zwyczajnych lub cząstkowych). Na wykładzie zaprezentuję jak sprowadzić zagadnienie z dynamiki punktu materialnego do schematu różnicowego i krok po kroku rozwiązać je w Excelu znajdując położenie ciała i jego prędkości w kolejnych chwilach czasu. Czyli zobaczymy jak numerycznie rozwiązywać równania różniczkowe.

Będą to zagadnienia, które mogą być rozwiązane w sposób analityczny. Porównamy rozwiązania otrzymane numerycznie z tymi otrzymanymi analitycznie. Przedyskutujemy jakość rozwiązań numerycznych.

Klasa zostanie podzielona na dwie grupy, a zajęcia poprowadzone zostaną równolegle w dwóch różnych salach. W małych zespołach uczniowie, korzystając z liczników promieniowania jonizującego, zbadają własności tego promieniowania, a w szczególności:

- poziom naturalnego promieniowanie tła,

- zależność natężenia promieniowania od odległości od źródła,

- zależność natężenia promieniowania od rodzaju i grubości zastosowanej osłony,

- zależność natężenia promieniowania kosmicznego (mionowego) od kierunku, z którego dociera (poziomego lub pionowego).

Używane podczas warsztatów źródła promieniowania to przedmioty domowego użytku lub źródła naturalne.

Działanie i budowa wykorzystywanych liczników, a także pochodzenie i skład badanego promieniowania zostaną pokrótce omówione.

W odpowiedzi na trwający wzrost globalnej populacji na świecie, stopniowe wyczerpywanie się surowców naturalnych oraz zmiany klimatyczne spowodowane szeroko pojętą działalnością człowieka, zobowiązani jesteśmy do podjęcia radykalnych zmian w podejściu do produkcji, dystrybucji, magazynowania oraz zarządzania energią, pochodzącą z naturalnych zasobów biologicznych naszej planety.

Jedną z obiecujących niekonwencjonalnych metod wytwarzania energii elektrycznej, której początki sięgają pierwszej połowy XIX wieku są tzw. ogniwa paliwowe. Są to urządzenia, które bezpośrednio zamieniają energię chemiczną paliwa w energię elektryczną, przy wykorzystaniu procesów utleniania oraz redukcji substratów.

Zasada działania ogniw paliwowych zostanie przedstawiona na przykładzie ogniwa niskotemperaturowego z membraną polimerową.

Postulat Einsteina: „Prędkość światła w próżni jest taka sama dla wszystkich obserwatorów, niezależnie od ich ruchu względem źródła światła” jest podstawą szczególnej teorii względności. Dotyczy ona świata bez grawitacji. W świecie rzeczywistym, w wyniku grawitacji, wszystkie ciała spadają w próżni z jednakowym przyspieszeniem, niezależnie od ich masy. Jest to fakt zdumiewający! Tak samo spada słoń jak liść lub piórko.

Pokażemy, że w rakiecie lecącej z przyspieszeniem ziemskim w świecie bez grawitacji, na ciała działałyby siły równe siłom grawitacji na Ziemi. Równoważność sił grawitacji i sił działających w układzie przyspieszanym - to podstawa ogólnej teorii względności opisującej świat rzeczywisty. Pokażemy także, że promień świetlny biegnący po prostej przez przyspieszaną rakietę, względem obserwatora w rakiecie, biegnie po paraboli.

Klasa zostanie podzielona na dwie grupy, a zajęcia poprowadzone zostaną równolegle w dwóch różnych salach. W małych zespołach uczniowie, korzystając z liczników promieniowania jonizującego, zbadają własności tego promieniowania, a w szczególności:

- poziom naturalnego promieniowanie tła,

- zależność natężenia promieniowania od odległości od źródła,

- zależność natężenia promieniowania od rodzaju i grubości zastosowanej osłony,

- zależność natężenia promieniowania kosmicznego (mionowego) od kierunku, z którego dociera (poziomego lub pionowego).

Używane podczas warsztatów źródła promieniowania to przedmioty domowego użytku lub źródła naturalne.

Działanie i budowa wykorzystywanych liczników, a także pochodzenie i skład badanego promieniowania zostaną pokrótce omówione.

: Filtry włókninowe to materiały, które mają szerokie zastosowanie zarówno w życiu codziennym (m.in. filtry w odkurzaczach, maski, filtry w samochodach), jak i w różnych gałęziach przemysłu, zaawansowanych technologiach. Służą do oczyszczania powietrza z bardzo małych, niewidzialnych cząstek aerozolowych (rozmiary od nanometrycznych do mikronowych), które zostaną scharakteryzowane podczas wykładu. Uczestnicy poznają rodzaje, budowę i wielkości cząstek, zarówno tych abiotycznych, jak i tych pochodzenia biologicznego, które są zawieszone w powietrzu. Dowiedzą się o ich zgubnym działaniu na zdrowie człowieka i środowisko.

Większość z nas widziała lub używała włókninowych materiałów filtracyjnych, chociażby jako środki ochrony układu oddechowego podczas pandemii SARS-CoV-2, ale nie każdy wie jaka jest zasada ich działania. Nie jest ona tak prosta jak efekt sitowy, tzn. zatrzymywanie tylko cząstek większych od porów w strukturze, ale bazuje na kilku podstawowych mechanizmach, które w ramach wykładu zostaną przybliżone, tj. mechanizm grawitacyjny, bezpośredniego zaczepienia, bezwładności, dyfuzyjny oraz elektrostatyczny. Uczestnicy będą mieli możliwość zobaczyć filtry włókninowe, ich strukturę, metody produkcji, zastosowania, poznać główne parametry, które decydują o ich jakości. Ponadto, będą mogli wcielić się w konstruktorów i zaprojektować skuteczną włókninową strukturę filtracyjną. Dowiedzą się także co jest istotne z puntu widzenia użytkowników filtrów włókninowych, kiedy należy wymienić filtr na nowy i jaki wskaźnik nas o tym informuje.

Przepływ burzliwy jest nieuporządkowanym ruchem płynu, w którym wszystkie charakteryzujące ten ruch wielkości fizyczne wykazują losową zmienność w czasie i przestrzeni. Jego trójwymiarowy i dyfuzyjny charakter pozwala na intensyfikacje zachodzących w przepływie procesów transportu pędu, masy i ciepła. Z tego względu znacząca większość procesów inżynierii chemicznej prowadzona jest w reżimie burzliwym z czego wynikają dobre, ale również złe skutki.

Tematem wykładu jest przedstawienie przykładów wykorzystania zjawiska przepływu burzliwego w celu intensyfikacji rzeczywistych procesów inżynierii chemicznej zarówno historycznych, aktualnych jak i przyszłościowych. Zaprezentowane zostaną również problemy z jakimi spotykają się inżynierowie odpowiedzialni za projektowanie i prowadzenie procesów przemysłowych w reżimie burzliwym z branży chemicznej, biotechnologicznej, farmaceutycznej i energetycznej.