FOTOGRAFIJE UČIL IN OPISI NEKATERIH POSKUSOV IZ FIZIKE ZA NARAVOSLOVJE  V 6. IN 7. RAZREDU DEVETLETNE OSNOVNE ŠOLE

  Pričujoči opisi poskusov so nastali ob dolgoletnem sodelovanju s pokojnim profesorjem dr. Janezom FERBARJEM, ki je bil med drugim tudi soavtor kurikuluma za naravoslovje v 6. razredu devetletne osnovne šole.
  Z izr. prof. dr. Mojco ČEPIČ je začel pripravljati program izobraževanja za naravoslovje, s katero sedaj sodelujem in je koordinatorica spopolnjevanja za pouk naravoslovja - fizikalne vsebine - v 6. in 7. razredu devetletke za učitelje kemije in biologije in avtorica didaktičnega dela gradiva, ki je za udeležence dostopen na internetnem naslovu: http://www.pef.uni-lj.si/fite/narava.
  Učne pripomočke, ki so navedeni z VELIKIMI TISKANIMI ČRKAMI najdete v popisu učil pod zaporedno številko, ki je navedena v oklepaju. Lahko si jih tudi sposodite pod določenimi pogoji. Fotografijo lahko povečate, če kliknete nanjo (Hyperlink). Trenutno jih je preko 300.

  Smiselno si je pred to ogledati spletno stran Naravoslovje in tehnika v 4. in 5. razredu, za njo pa fiziko v 8. razredu.

  ® Spletne strani so namenjene le za vašo uporabo. ©

Panta rhei - vse teče (se spreminja) - Heraklit

ekst_intenz_m.jpg (2251 bytes)

  Razlike intenzivnih količin (tlaka, temperature in električnega potenciala) poganjajo tokove ekstenzivnih količin (snovni, toplotni in električni tok)

  Namesto intenzivne lahko uporabimo tudi učencem razumljivejši izraz snovne lastnosti (slanost, gostota, vonj, barva, temperatura...), ki se ne spremenijo, če opazovanemu telesu odvzamemo en del (če želimo ugotoviti, ali je juha dovolj sana, je dovolj, da poskusimo pol žlice); namesto ekstenzivne pa telesne lastnosti (oblika, masa, prostornina,...), ki se spremenijo, če del telesa odstranimo. Kaj se je pri plastelinski krogli, ki smo ji en del odrezali, spremenilo in kaj ne?

Tokovi in energija

Telesa izmenjujejo energijo z delom in / ali toploto
Pri tem se telesu energija zmanjša za toliko kolikor (joulov) dela in / ali toplote odda, oziroma poveča za toliko kolikor dela in / ali (joulov) toplote prejme. (DW = A + Q)
    IzmenjEnergije.gif (2554 bytes)
Če telo (ali sistem teles) ne prejme niti ne odda niti dela niti toplote, potem se energija ohranja (ne more izginiti niti iz nič nastati), lahko pa se pretvarja iz ene v drugo obliko. (DWk + DWp + DWn + DWpr = 0)

Stacionarna in ravnovesna stanja

Ravnovesna stanja so tista, ki se v daljšem času ne spreminjajo, za njihovo vzdrževanje ne potrebujemo energije. Npr. vodoravna gladina vode. 

Stacionarna stanja so tista, ki se s časom prav tako ne spreminjajo, za njihovo vzdrževanje pa potrebujemo energijo. Npr.: gladina vode v počeni posodi v katero priteka prav toliko vode, kot jo odteka. 

Ni vsako stacionarno stanje ravnovesno, vsako ravnovesno stanje je stacionarno.

Gibanje teles zaradi privlačnosti Zemlje - teže

Telesa padajo ali pa se gibljejo po klancu navzdol zaradi razlike v gravitacijskem potencialu (glej gibanje avtomobilčka po klancu navzdol in ostalih igrač na težo). Za to je potrebna višinska razlika (po vodoravni podlagi se ne gibljejo).

gibpoklancu.jpg (10344 bytes)

Sklenjeno gibanje
sklengibanje.jpg (8793 bytes)

poklancu_m.jpg (3564 bytes)

Snovni tok

zbiralniki_m.jpg (4375 bytes)
Zito_m.jpg (2781 bytes)
bencin_m.jpg (2524 bytes)

  Snovni tok poganja razlika tlakov
  Najprej ponovimo merjenje prostornine zbiralnikov (enakost, urejanje (večji-manjši), izbira enote, sestavljanje (konkatenacija), ohranjanje pri transformaciji, merilne enote (posode)). Prostornino merimo s prelivanjem vode iz zbiralnika v merilno posodo (menzuro), s potapljanjem zbiralnika v posodo polno vode in lovljenjem prelite vode v merilno posodo, lovljenjem zraka iz obrnjenega zbiralnika pod vodno gladino v obrnjeno merilno posodo polno vode. To so že hkrati najpreprostejši poskusi s pretakanjem vode in zraka, ki so jih učenci spoznali že v nižjih razredih (glej naravoslovje in tehnika v 4.&5.razredu)

 

IztekanjepoCevi_m.jpg (3056 bytes)
IztekIzTanjse_m.jpg (3171 bytes)
IztekanjeIzDolge_m.jpg (3381 bytes)
vodomer_m.jpg (4026 bytes)
plinomer_m.jpg (5506 bytes)
cevi_m.jpg (5501 bytes)

  Prostorninski tok nam pove, koliko m3 tekočine se pretoči vsako sekundo. Podatke o pretoku rek lahko učenci preberejo na teletekstu ali na spletni strani MOP Agencije za okolje: http://www.arso.si/vode/podatki/stanje_voda.html . Ob tem lahko učencem naročimo, naj v kleti hiše poiščejo vodno "uro" in odčitajo porabo v enem dnevu, tednu, mesecu (če ne morejo pa naj to ugotovijo iz računov) in izračunajo, koliko vode porabi v povprečju ena oseba na dan in to primerjajo s pretokom najbližje reke. Ali imamo vode dovolj? Kje je torej problem? Pretok vode lahko izmerimo tudi tako, da izmerimo prostornino vode, ki se natoči v merilno posodo npr. v 10 s (koliko v 1 s?) pri malo in bolj odprti vodovodni pipipi. Meritve v razredu pa je primerneje opraviti z večjim, vsaj 10 l KANISTROM S PIPICO(1352-3), na katerega natikamo cevi z različnim presekom in in različno dolžino, ter merimo prostorninski tok. Večji rezervoar potrebujemo zato, da na tok čim manj vpliva sprememba višine gladine v njem. Ugotavljamo odvisnost: čim večji je presek, tem večji je prostorninski tok, čim daljša je cev, tem manjši je prostorninski tok. Na prvi fotografiji merimo s štoparico in merilno posodo prostorninski tok skozi kratko cev, na drugi je primerjava iztekanja skozi tanjšo in enako dolgo cev, na tretji skozi daljšo in enako debelo cev. Učenci, ki imajo doma plin iz omrežja, naj ob njegovi uporabi preberejo na PLINOMERU (2202) koliko dm3 (zadnje tri rdeče številke) se pretoči v 1 minuti in 40 sekundah (:100 v 1 s). Če imajo na plin tudi ogrevanje, naj primerjajo porabo ob kuhi in ob ogrevanju sanitarne vode in ob segrevanju centralne kurjave, ko lahko odčitajo tudi m3 (črno območje).

 

iztekanje1_m.jpg (2002 bytes)
triplastzluknj_m.jpg (2876 bytes)
triluknje_m.jpg (2750 bytes)
triplastenkezluknjico_m.jpg (3403 bytes)
IztokIzVisje_m.jpg (3288 bytes)
izteknotr_m.jpg (3012 bytes)
natega3_m.jpg (2011 bytes)

  Iztekanje tekočin (kapljevine) iz NAREBRIČENE PLASTENKE Z IZTOČNO CEVKO (1324) (Glej N & T v 4 & 5). Plastenko napolnimo do približno 3/4 tako, da odtočno cevko zamašimo s trajno elastičnim kitom in nato še tesno privijemo zamašek. Plastenko postavimo na plastični podstavek npr. na MERILNO KOCKO 1 dm3 (830) v VEČJI PLADENJ (1902). Nato vprašamo, kaj se bo zgodilo, če odmašimo odtočno cevko in kaj če nato odvijemo še navojni zamašek. Pri izitekanju kapljevine opazujemo pojav znotraj plastenke (spreminjanje višine gladine, hitrost zniževanja gladine in spreminjanje hitrosti) in pojav zunaj nje (spreminjanje curka, njegove hitrosti in s tem povezanim dosegom). Spreminjanje višine gladine v odvisnosti od časa tudi merimo in narišem graf. Pri tem niti ni pomembno, da višino merimo v cm, temveč jo lahko merimo s številom reber, če je njihova razdalja konstantna in če se ne spreminja presek plastenke. Če učenci ne opazijo, da na začetku voda hitreje in dlje izteka, lahko to pokažemo hkrati s tremi plastenkami, ki so napolnjene do različne višine. S tem smo časovno spremenljivko spremenili v krajevno, ki je včasih bolj opazna, saj lahko sedaj hkrati opazujemo iztekanje pri različnih globinah. Lahko izvrtamo tudi tri enake luknjice na različnih globinah v eno ali tri plastenke, v katere smo nalili vodo enako visoko. Pokažemo lahko še izekanje iz višje postavljenega kanistra iz poskusa zgoraj in ugotovimo, da je prostorninski tok večji, čim višje je rezervoar. Kaj  pa se dogaja, če potopimo prazno plastenko z luknjico pokončno v večjo posodo z vodo? Voda iz okolice teče v plastenko. Tudi sedaj bo hitreje tekla v plastenko, čim globlje jo potopimo. Tudi v tem primeru je vzrok snovnemu toku razlika tlakov. Naslednji poskus izvedemo z iztekanjem preko NATEGE (1901) iz odrezane plastenke brez odtočne odprtine. Prozorna tanjša plastična cev naj ima dolžino približno enako dvakratni višini plastenke. Počasi jo v celoti potopimo pod vodno gladino in na zgornjem koncu s prstom zamašimo. Pri tem pazimo, da v njej ni mehurčkov. Zamašen konec cevke dvignemo iz vode in ga zunaj plastenke spustimo pod gladino vode v njej. Pri tem pazimo, da drugi konec ostane ves čas pod gladino. Kdaj bo tekla voda po nategi? Kako vpliva lega enega in drugega konca natege glede na gladino vode v plastenki? Poskus ponovimo z ožjo ali s širšo natego. Ob plastenko z gumico pritrdimo ravnilo z merilom in vsako minuto izmerimo višino gladine v plastenki. Rezultate vpisujemo v pripravljeno preglednico - tabelo in narišemo oba grafa odvisnosti višine gladine od časa v isti koordinatni sistem, za ožjo in za širšo natego.





  *Za poskuse je najbolje uporabljati prozorne posode, plastenke. Pri tem moramo vedeti, da čim bolj prozorna je plastika, tem trša je in zato lomljiva, najmehkejša pa je skoraj neprozorna. Zato, če sploh lahko izbiramo, izberemo najprimernejšo. Večje posode bolj prozorne in trše, manjše, predvsem tiste, ki jih bomo stiskali pa manj prozorne, a zato mehkejše. Pri novejših plastenkah proizvajalci tako ali tako uporabljajo najtanjšo plastiko, ki je še uporabna, zaradi čim manjše porabe plastike.
  Plastenk ne sežigajmo, saj se pri tem sproščajo izredno strupeni plini!
  Pri natikanju cevi - najboljše so silikonske, jih vedno omočimo.

 

viskoznost_m.jpg (2638 bytes)

Hitrost iztekanja je odvisna tudi od viskoznosti ali židkosti. V dve ali več odrezanih VRATOV OD PLASTENK OD KISA (1356)  s preluknjanim zamaškom ali manjših plastenk od SOKOV Z ZAMAšKOM, KI SE ZAPIRA S PRITISKOM (), ki smo jim odrezali dno, kar nam omogoča lažje manipuliranje, natočimo npr. po 1 dl različnih kapljevin (voda, kis, olje, sirup, med,...) in primerjamo kako hitro se pretočijo skozi enako veliko odprtino. Če imamo samo en lijak merimo čas iztekanja posameznih kapljevin. Olje ima večjo viskoznost kot voda, ker počasneje izteka. Viskoznosti ne smemo mešati z gostoto. Če vodo natočimo v čašo v kateri je že olje, bo olje izplavalo na površje, ker ima manjšo gostoto kot voda. Viskoznost je odvisna tudi od temperature kapljevine. 1 dl segretega olja bo hitreje izteklo kot 1 dl mrzlega olja. (Glej tudi Bistrenje z naravoslovjem) Viskoznost merimo v Ns/m2 = kg/ms = Pa.s (pascal sekundah):
tekočina temperatura °C viskoznost Ns/m2
voda 20 0,01
glicerin 20 1,39
strojno olje, lahko 20 0,11
ricinovo olje 10 2,44
ricinovo olje 20 1
ricinovo olje 30 0,46
ricinovo olje 50 0,13
transformatorsko olje 10 0,04
transformatorsko olje 20 0,02
transformatorsko olje 30 0,013
transformatorsko olje 50 0,006

Tlak
(glej N&Tza4.&5.r)
Tlak nastane ko npr. sila stisnjene gobe pritisne na stene posode v katero jo stlačimo, ali ko stisnemo zrak v PLASTČNI BRIZGI (1896). Merimo ga v pascalih, 1 Pa = 1 N/m2, ki pa je zelo majhna enota (teža 100g se porazdeli po površini 1m2), zato pogosto uporabljamo 100.000 - krat večjo enoto to je bar = 105 Pa (na vsak cm2 pritiska teža 1kg), pri merjenju zračnega tlaka pa 1000 x manjšo enoto milibar = hPa. Kinestetična čutila nas lahko varajo. Če v eni roki na dlani držimo npr. lesen kvader, na drugi pa lažjo kovinsko kroglo, se nam bo zdelo, da je kovinska krogla težja, ker pritiska na manjšo ploskev pod katero je večji tlak (glej začetno naravoslovje). Če stisnemo kratek ošiljen svinčnik ali ŽEBELJ (1930) med dva prsta čutimo pri enako veliki sili na prstu na katerega tišči konica večji tlak, kot na onem z večjo ploskvijo. En OREH (2287) težko zdrobimo s stiskanjem dlani, če pa stisnemo dva s približno enako silo, bo tlak med njima na majhni ploskvi, kjer se stikata, dovolj velik, da se bo zdrobil. (več o tlaku glej v fiziki za 8. r.)
Kolikšen je tlak v cevi po kateri izteka voda iz rezervoarja, lahko posredno sklepamo iz višine stolpca vode v NAVPIČNIH CEVKAH V ODTOČNI CEVI (1387). Vidimo, da tlak pada z oddaljenostjo od posode. Če je odtočna cev zaprta, je tlak povsod enak in voda v vseh krakih VEZNE POSODE (530) stoji v isti vodoravni višini. Poskus lahko naredimo tudi z dolgo plastično cevjo v katero naredimo drobne luknjice z vročo šivanko ali pa jih zvrtamo s svedrom 0,5 mm. Lahko zaporedno vežemo cev z večjim in manjšim presekom. Luknjice naj bodo 1 do 2 m narazen. Cev nataknemo na KANISTER (1352) na stojalu, ki mu lahko spreminjamo višino in opazujemo višino vodnih curkov, ki naj brizgajo navpično navzgor. Spet bomo opazili, da pri zaprti odtočni cevi brizgajo enako visoko, pri iztekanju pa vedno niže, ker se tlak z dolžino cevi manjša. Pri električnem toku bomo kasneje ugotavljali podobnosti z vodnim tokom.
Omenimo lahko še merjenje krvnega tlaka. Srce je črpalka, ki poganja kri pri tlaku največ 200 mmHg ali 200 torov ali  26600 N/m2 ali  0,266 bara.

Tlak v pljučih lahko imerimo s tekočinskim manometrom - U cev. Če je v cevi voda in jo potisnemo 1 m visoko, je tlak v pljučih 0,1 bar večji kot zračni tlak. Če je v cevi, kot na fotografiji,  malinovec, ga zaradi večje gostote (specifične teže), lahko potisnemo niže.

tlaksvincnik_m.jpg (2568 bytes)oreh_m.jpg (3405 bytes)oreha_m.jpg (3181 bytes)vezpos_m.JPG (2664 bytes)neiztek3_m.jpg (2285 bytes)iztekanje4_m.jpg (2420 bytes)iztek_nizji_m.jpg (2944 bytes)iztekanje_odprto_m.jpg (2662 bytes)iztekanje_zaprto_m.jpg (2493 bytes)iztek_zaprt_z_m.jpg (6211 bytes)

Pri pretakanju med DVEMA POSODAMA POVEZANIMA S CEVKO(1062) (vezna posoda) opazujemo kako se pretaka voda med posodama. Najbolj primerne so tanjše cevke, da  se voda počasneje pretaka. Silikonske cevke so mehkejše in zato primernejše, navadne PVC cevke pa so trše a primernejše za večje tlake npr. za vodovod, to je do 3 bare. Za opazovanje pretakanja lahko vmes postavimo KAZALNIK PRETOKA Z MLINČKOM (1873). Najprej naj bosta obe posodi na isti višini in naj bo v eni več vode (od kod in kam se pretaka, kako hitro se pretaka, koliko časa se pretaka?). Kaj moramo narediti, da se bo voda spet pretakala, če je v obeh posodah enaka prostornina vode? (Eno posodo dvignemo na podstavek.) Ali se sedaj voda spet pretaka od tam kjer je je več tja kjer je je manj? Ali lahko povzročimo pretakanje vode, če je v obeh posodah enaka prostornina vode, še na kak drug način? (V eno od posod potopimo nek predmet, ki izpodrine vodo.) Tudi tokrat se bo voda pretakala od tam kjer je je manj tja kjer je je več. Nato ponovimo poskuse z dvema različnima povezanima posodama. Če nimamo posod z iztokom lahko izvedemo poskuse z dvema ODREZANIMA  PLASTENKAMA (1900 ali 2158) (boljše so plastenke od negaziranih pijač z ravnim dnom) povezanima z NATEGO (1901) - tanjšo plastično cevjo dolžine približno 3-krat višine odrezane plastenke. Natego napolnimo v manjši banjici tako, da en odprt konec potisnemo na dno, drugi konec pa počasi potiskamo navzdol dokler se ne potopi pod gladino kjer ga s prstom zapremo in dvignemo. Zakaj voda ne izteče? Prosti konec spustimo v plastenko z vodo, zaprti konec pa vtaknemo v nagnjeno prazno plastenko, ga spustimo in izravnamo plastenko. Spet najprej izvedemo poskuse z enakima in nato z različnima plastenkama. Enaki plastenki naj bosta različne barve, da ju lahko poimenujemo (namesto, da rečemo iz leve z naše strani v desno, je bolje reči iz bele v rjavo). Najprej naj bo dosti več vode v plastenki z večjim presekom tako, da bo tekla v manjšo, nato pa tako, da bo tekla iz ožje, kjer naj bo manj vode v širšo, kjer bo več vode, pa tako, da tisto z manj vode dvignemo na podstavek in na koncu še potopimo predmet v eno izmed posod. Iz vseh omenjenih poskusov zaključimo, da je vzrok pretakanju le višinska razlika gladin. V isti koordinatni sistem narišemo grafa višine gladin v odvisnosti od časa pri pretakanju med posodama z enakim presekom. Če imamo čas pa še grafa višin v posodah z različnim presekom. Pri pretakanju se torej manjša razlika višin in s tem tudi snovni tok, dokler ni razlika višin nič in snovni tok ne teče več. Tekočina se lahko pretaka tudi preko papirnatega svitka.
Na koncu lahko pokažemo še skrivnostno plastenko ovito v papir, da učenci v njej ne vidijo cevko speljano od odtočne odprtine navzgor in spet nazaj navzdol. Če v tako plastenko nalivamo vodo, le ta ne bo iztekala dokler gladina ne bo segala nad zgornji zavoj cevke in bo tisti trenutek začela iztekati vse dokler se gladina ne bo spustila do spodnje odprtine cevke v plastenki (sifon).
pretakvodorz_m.jpg (3433 bytes)pretakrazlz_m.jpg (3078 bytes)iznizjevvisjo_m.jpg (3525 bytes)dviggladine_m.jpg (2963 bytes)pretakanje_m.jpg (3167 bytes)natega1_m.jpg (2851 bytes)IzManjsevVecjo_m.jpg (3197 bytes)zavitanatega_m.jpg (2448 bytes)

Pravzaprav je višinska razlika gladin le vzrok tlačni razliki. Če povečamo tlak v PLASTIČNI BRIZGI (1896) lahko potisnemo tekočino po cevi navzgor. Vendar je to mogoče le z vodo v brizgi. Če želimo vodo znova zajeti ne da bi jo prestavljali v vodo in iz nje, mora imeti brizga dva priključka in vsaj en ventil, ki preprečuje, da bi voda "ušla nazaj". Tako deluje ROČNA ČRPALKA (1021) ali STEKLEN MODEL TLAČILKE (539). Včasih so na kmečkih dvoriščih s tako pumpo črpali vodo iz vodnjakov, vendar do največ 10 m globine. Za razlago ponovimo o zračnem tlaku (glej N & T v 4 & 5), ki pritiska na gladino vode v vodnjaku in jo potiska navzgor. PUMPA ZA BICIKEL (480) ima en ventil na batu, drugega pa na zračnici. S pumpo povečamo tlak v šKROPILNICI (2207) z manometrom in iz nje izteka tekočina. Danes črpamo kapljevino navzgor z ELEKTRIČNO VODNO ČRPALKO ZA SPIRANJE VETROBRANSKEGA STEKLA 12 V (497, 1022) ali pa s PRETOČNO VODNO ČRPALKO ZA NA VRTALNIK (490).
Iz dveh kozarcev za vlaganje in nekaj slamic, lahko naredimo vodomet. V pokrov kozarca za vlaganje izvrtamo dve majhni luknjici, eno približno na sredini, drugo pa bliže robu, v kateri zatlačimo slamici in po potrebi luknjici zatesnimo s plastelinom ali trajno elastičnim kitom. Slamico, ki je bliže robu podaljšamo še z dvema slamicama, ki ju nataknemo na prvo in ovijemo s selotejpom, da dobro tesni. V en kozarec natočimo do 3/4 vode, v drugega pa do 1/4, ki ga zapremo s pokrovom in poveznemo na prvega tako, da bo krajša slamica segala globoko v prvi kozarec in nad gladino vode v drugem, daljša pa mimo njega navzdol nad posodo v katero lovimo vodo, ki izteka. Zato, ker voda izteka, se v poveznejnem kozarcu zmanjšuje tlak, zunanji zračni tlak pa potisne vodo iz odprtega kozarca po slamici navzgor v drugega.
pumpa_m.jpg (2814 bytes)skropilnica_m.jpg (5190 bytes)elektrcrpalkasprica_m.jpg (2971 bytes)ObarVodo_m.jpg (3339 bytes)vodomet_m.jpg (6756 bytes)

Med dvema BRIZGAMA POVEZANIMA S PLASTIČNO CEVKO (1896) lahko pretakamo vodo ali zrak. V stekleno bučo z dvema odprtinama lahko vpihamo balonček zavihan preko ustja ene odprtine. Če je druga odprtina zamašena, ga ne moremo napihniti (zakaj ne?). Če pa je balonček napihnjen, tudi ostane tak, če je druga odprtina zamašena (zakaj se ne izprazni?). Balonček lahko torej napihnemo na dva načina: ali da pihamo vanj z večjim tlakom, kot je okoliški, ali pa da okoliški tlak zmanjšamo; pomembna je le razlika tlakov (film). Tudi pitje po SLAMICI (1428-33) je posledica večjega zunanjega zračnega tlaka, ki poganja sok po slamici navzgor v usta, kjer naredimo manjši zračni tlak, ko razširimo pljuča. To pokažemo z vrečko v kateri je sok in jo zunanji zračni tlak stisne. Iz zatesnjene nestisljive steklene posode s stekleno cevko, pa ne moremo piti, ker jo zunanji zračni tlak ne more stisniti. Z MODELOM PLJUČ (1381) pokažemo kako dihamo, tako, da potegnemo spodnjo opno (trebušno prepono) navzdol, s tem povečamo prostornino in zmanjšamo tlak v pljučih in zato zunanji zračni tlak potisne zrak v balončka (pljučna krila). Če stisnemo plastenko (rebra) zmanjšamo prostornino pljuč in s tem povečamo tlak v njih in iztisnemo zrak iz balončka. Če naredimo luknjo v plastenko (pnevmotoraks) ne moremo dihati. Med BALONČKOMA (2175) povezanima s cevko se pretaka zrak iz balončka, kjer je večji tlak, tja kjer je manjši, to pa ni vedno iz večjega v manjšega, temveč navadno iz manjšega v večjega. V malo napihnjenem balončku je namreč večji tlak, saj vemo, da je prav na začetku najteže napihovati balon, ker moramo premagovati večji tlak. To lahko pojasnimo tudi s krivinskim polmerom balončka. Čim bolj ravna je stena balončka, tem manjša je rezultanta sil opne z večjim vmesnim kotom, proti središču balona. Če dva močna učenca vlečeta vrv vsaksebi, bo tretji, najmanjši učenec z lahkoto na sredini vrv potisnil navzdol, vendar, čim niže bo potisnil vrv, tem manjši bo vmesni kot in bo zato tem teže potiskal vrv navzdol, ker bo rezultanta sil večja. Tlak v balončku lahko prikažemo z razliko višin vodnih stolpcev v približno 2 m dolgi plastični cevi, ki jo upognemo v obliki črke U in na en konec nataknemo napihnjen balonček. V cev lahko tudi pihnemo in izmerimo tlak v stisnjenih pljučih. Tlak v pljučih lahko pokažemo tudi s "HUDIČEVIM JEZIKOM" (554) iz tršega papirja, v katerega pihamo ob različnih zabavah in se odvija tem bolj, čim bolj pihamo vanj. Podobno deluje KOVINSKI MANOMETER - BOURDONOVA CEV (553) za merjenje tlaka plina v zaprtih posodah, zračnicah. Cornelsen prodaja tudi komplete poskusov za 10 skupin učencev z ZRAKOM V RDEČEM KOVČKU (932)
brizge13_m.JPG (1894 bytes)balona_m.jpg (2093 bytes)TlakVbalon_m.jpg (2654 bytes)BalonVBuc_m.jpg (3036 bytes)poslamci_m.jpg (3402 bytes)zaprtaslamica_m.jpg (3602 bytes)pljuca2_m.JPG (3171 bytes)gumazmanometrom_m.jpg (2817 bytes)zrak_m.jpg (6564 bytes)snovnitok.jpg (6919 bytes)

Če imamo možnost, lahko pokažemo še pretakanje zraka med dvema ZRAČNICAMA V PLAšČU NA KOLESNEM OBROČU (1571,-2,-3) npr. med dvema kolesoma za samokolnico. V manjšo napumpamo zrak z večjim tlakom (npr. 2 bara), v večjo pa z manjšim (npr. 1 bar). Če ju povežemo s cevjo s KAZALNIKOM PRETOKA (491), bo ta pokazal, da se zrak pretaka iz manjše v večjo zračnico vedno počasneje.
Ob koncu poskusov s pretakanjem pokažemo še model razcepljenega vodnega toka z ROČNO ČRPALKO (1021) ali ELEKTRIČNO ČRPALKO (1022) za spiranje vetrobranskega stekla pri avtomobilih (do 12 V). Na fotografiji vidimo, da manjši tlak (črpalka je priključena na 4,5 V) požene vodo le do 1. nadstropja, če pa tlak povečamo (črpalko priključimo na 9 V), pa teče voda tudi v 2. nadstropje. Cornelsen prodaja komplete poskusov z VODO V RDEČEM KOVČKU (2208), kjer je tudi model vodovoda z vodohramom in črpalko, ki črpa vodo vanj.
gumi_m.jpg (4199 bytes)vodovod1_m.jpg (2747 bytes)vodovod2_m.jpg (2883 bytes)vodovod_m.jpg (3308 bytes)voda_m.jpg (5842 bytes)

Bernoulli

Le kot zanimivost omenimo tudi to, da je tlak tam kjer je hitrost gibanja plina ali kapljevine večja manjši. Če pihamo med dvema listoma papirja, ju ne bomo odrinili, temveč ju bo okoliški večji tlak mirujočega zraka potisnil skupaj. Tudi če s fenom pihamo med dva baona ju s tem ne bomo odrinili temveč ju bo okoliški večji tlak mirujočega zraka potisnil skupaj. Če pihamo v cevi različnih debelin, ki smo jih nataknili eno na drugo, se bo zrak v tanjši cevi gibal hitreje kot v debelejšem delu. Zato bo tudi tlak v tanjši cevi manjši, kot v debelejšem delu cevi. To lahko pokažemo tako, da od strani izvrtamo manjše luknjice in v njih vtaknemo tanjšo cev. Če je v njej nekaj obarvane vode, jo bo večji tlak v debelejšem delu cevi potisnil navzgor. Celo vodo lahko črpamo iz posode, ki je priključena na debelejši del cevi v posodo, ki je prikjučena na tanjši del cevi.

Snovni tok lahko povzroči tudi razlika v koncentracijah, ki mu pravimo difuzija. Preprost je poskus s črnilom, ki ga kanemo v večjo čašo z vodo. Na začetku bo na mestu, kjer smo kanili črnilo večja koncentracija le tega v primerjavi z okolico, zato se bodo začele molekule črnila gibati tja, kjer je njihova koncentracija manjša, dokler se ne bodo enakomerno razporedile po vsej čaši. Za primerjavo lahko kanemo črnilo v čašo z vročo in v čašo z mrzlo vodo. Difuzija bo v topli vodi potekala hitreje, kot v mrzli, kjer je gibanje molekul počasnejše. Če želimo izločiti vpliv teže črnila, ga z daljšo kapalko, ki smo jo obrisali, previdno izstisnemo ob dnu posode. Dober model za difuzijo je prozorna škatlica s pregrado z luknjico ob dnu. Na eno stran pregrade damo npr. 10 črnih na drugo pa 10 belih fižolov. Če posodo nekaj časa tresemo, bo vedno več fižolov skozi luknjico prehajalo na drugo stran pregrade. Čez nekaj časa bo v povprečju na obeh straneh enako število črnih in belih fižolov. Če škatlico hitreje premikamo, se bo to prej zgodilo. Za prikaz na grafoskopu fižoli seveda niso primerni, pač pa enako velike steklena in kovinske kroglice na zadnji fotografiji. Ker steklene delujejo kot leče, imajo na sredini belo piko.
difuzijardeca_m.jpg (2869 bytes)difuzijacrna_m.jpg (2907 bytes)tribarvnatekocina_m.jpg (1886 bytes)DifuzSFizol_m.jpg (4597 bytes)ModelBrownGib_m.jpg (3967 bytes)

Osmoza  Poseben primer difuzije je prehod skozi polpropustno opno ene sestavine, npr. topila, druge, npr. raztopljene snovi pa ne. Opne, npr. rastlinskih in živalskih celic, vzdržuje razliko koncentracij. Osmosni tlak lahko doseže znatne vrednosti, v drevesih npr. do 10 x več kot zračni tlak in tako požene vodo v liste dreves, ki so višja kot 10 m, kolikor največ lahko potisne vodo zračni tlak 1 bar. Seveda so za tokove v rastlinah potrebni še drugi pogoji kot so tanke cevke - kapilare in predvsem izhlapevanje iz listov (respiracija).
osmoza_m.jpg (2563 bytes)

Da snovni tok lahko prenaša energijski tok pokažemo z MLINČKOM (1105) na katerega pada dvignjena voda. Gibajoči se zrak lahko poganja VETRNICO (2187). Snovni tok (snov - vodo lahko popijemo, zrak lahko vdihnemo) nosi s seboj (kinetično) energijo in lahko opravlja delo. Velika razlika je torej med dvignjeno vodo in ono na dnu, ali med gibajočim se zrakom in tistim, ki miruje. Posledica temperaturnih razlik zraka so razlike v zračnem tlaku, ki poženejo tok zraka - veter. V razredu lahko uporabimo “pumpo za zrak” – SUšILEC ZA LASE (1023-5). Tok toplega zraka, ki ga poganja ventilator s spremenljivo jakostjo v fenu, prenaša kinetično energijo in toploto, lahko usmerimo na LOPUTO NA NIHALU (2206), ki se bolj odkloni, čim večja je hitrost vetra. Hitrost vetra lahko iz odklona in umeritvene krivulje odčitamo v posebni tabeli. Če fen oddaljujemo, bo hitrost zraka ob loputi manjša. Več o mlinčkih, vetrnicah in ANEMOMETRIH (843, 2159, 2160) glej v terenskih vajah in v izdelkih s terenskih vaj. Tekočina lahko opravlja pri iztekanju delo tudi na ta način, da odriva posodo v nasprotni smeri, kar lahko pokažemo s SEGNERJEVIM KOLESOM (482,3), RAKETO NA VODNI CUREK (477) glej izdelke s terenskih vaj in VOZIČKOM Z NAPIHNJENIM BALONČKOM (1162) glej igrače na notranji pogon v začetnem naravoslovju.
vetrnaloputa_m.jpg (3286 bytes)vetrnica_m.jpg (3001 bytes)MlinNaVeter_m.jpg (6154 bytes)VetrnaElektr_m.jpg (8185 bytes)segner_m.jpg (2402 bytes)mlincekbrez1_m.jpg (3168 bytes)vodnikrogz_m.jpg (3587 bytes)

Sklenjen vodni tok v katerem s črpalko dvigamo vodo v rezervoar iz njega pa pada na mlinček lahko uporabimo kot model za lažje razumevanje sklenjenega električnega kroga v katerem je črpalka dinamo, mlinček pa elektromotor. Dobijo se učila s PUMPO IN MLINČKOM (79), ki sta sklenjena s cevkama v vodni krog. še večja podobnost z električnim tokom je pri sklenjenem vodnem krogu s črpalko in vodnimi stolpci kot merilniki tlaka. Med prvim in drugim merilnikom je prazna cev - ni upora, med drugim in trtjim merilnikom so kroglice v mreži, ki se upirajo pretoku vode in med trtjim in četrtim merilnikom spet ni nobenega upora. Ko voda kroži po ceveh se lepo vidi, da med prvim in drugim merilnikom ni skoraj nobene razlike v tlaku, med drugim in tretjim je velika razlika in med tretjim in četrtim spet ni razlike tlakov (kasneje bomo rekli, da ni razlike v električnem potencialu - to je napetosti).
Voda v sklenjenem krogu centralne kurjave lahko nosi s seboj toplotni tok.  To lahko vsaj delno ponazorimo s SKLENJENO STEKLENO CEVJO (442-3) napolnjeno z vodo, ki jo na eni strani grejemo npr. s svečo. Ko se voda greje se razteza in zaradi manjše gostote dviga. Na drugi strani voda oddaja toploto in se zato krči in spušča. Da opazimo kroženje vode ji dodamo nekaj drobcev žaganja ali pa kanemo nekaj črnila, ki se na fotografiji zgoraj giblje v desno. Navadno je v sklenjenem, razcepljenem tokokrogu centralne kurjave tudi črpalka. Da opazimo gibanje vode po cevju pustimo nekaj mehurčkov zraka.
pumpamlin_m.jpg (2958 bytes)
CrpalkMlinPosodi_m.jpg (3967 bytes)VodniElektrKr-m.jpg (4106 bytes)sklenjenkrog_m.jpg (2567 bytes)konvekcija2_m.jpg (2837 bytes)
sklensnovnitok.jpg (8555 bytes)

Toplotni tok
Toplotni tok poganja razlika temperatur
toplotnitok.jpg (5584 bytes)

Cornelsen prodaja komplet poskusov za 10 skupin učencev o TEMPERATURI IN TOPLOTI V RDEČEM KOVČKU (928)
toplota_m.jpg (6061 bytes)

Temperatura
Prve poskuse s toploto in temperaturo glej v naravoslovju in tehniki za 4. in 5. razred.
Toplotni tok poganja razlika temperatur. Toplota teče s toplega na hladno ali toplotni tok teče s telesa z višjo temperaturo na telo z nižjo temperaturo, če sta v toplotnem stiku. To lahko pokažemo, če damo pločevinko z vročo vodo v večjo pločevinko z  mrzlo vodo in v obeh merimo temperaturo vsako minuto. Topla voda se bo ohlajala, mrzla pa segrevala, dokler se temperaturi ne bosta izenačili. Če bo v obeh posodah enaka količina vode, bo zmesna temperatura približno aritmetična sredina obeh začetnih temperatur. (Dobro je da ima topla voda toliko višjo temperaturo od sobne npr. 22°C, kot jo ima mrzla voda nižjo od sobne temperature, zato jo predhodno shladimo v hladilniku na npr. 4°C, topla iz bojlerja pa naj ima 40°C, ali pa mrzla približno 10°C in topla približno 34°C). Učenci naj narišejo oba grafa temperatur v isti kordinatni sistem. Iz njega bodo lahko razbrali, da na začetku, ko je velika temperaturna razlika teče velik toplotni tok in se temperatura hitreje spreminja, ko pa se razlika zmanjšuje, se tudi tok zmanjšuje. Če razlike temperatur ni, tudi toplotni tok ne teče.
plocevinkivecji_m.jpg (2379 bytes)

Pravzaprav pa sploh ni potrebno, da bi bili mrzla in topla voda ločeni. Lahko zmešamo lonček npr.1 dl mrzle vode in lonček 1 dl vroče vode v večjem lončku. Izmerimo začetno temperaturo mrzle in tople vode in končno zmesno temperaturo. Nato dodamo še en lonček mrzle vode in spet izmerimo novo zmesno temperaturo in še lonček vroče vode in ponovno zmesno temperaturo, ki bo enaka zmesni temperaturi prvih dveh lončkov, če smo poskus z mešanjem delali dovolj hitro v pol litrskem plastičnem lončku. Druga skupina naj s tretjim lončkom doda najprej vročo vodo in s četrtim mrzlo in naj primerja rezultate s prvo skupino. Lahko tudi izračunamo, da je zmesna temperatura enaka vsoti produkta temperature Tv in števila lončkov nv vroče vode in produkta temperature Tm in števila lončkov nm mrzle vode, deljeno z vsoto števil toplih in mrzlih lončkov vode. (nv.Tv + nv.Tm):(nv+nm). V 8. razredu bodo lahko izračunali zmesno temperaturo po formuli: Tz = (mv.Tv + mmTm) : (mv + mm). Menim pa, da v osnovni šoli pri fiziki sploh ni potrebno računati, kvečjemu na osnovi sklepnega računa, nikakor pa ne na osnovi nekih formul, ki jih učenci ne razumejo.
mesanjevod_m.jpg (1971 bytes)

Toplotni tok
Toplotni tok lahko občutimo, če polagamo npr. dlani na PLOšČE IZ RAZLIČNIH SNOVI (1086). Lahko jih uredimo po toplotni prevodnosti. Kovinske se nam bodo zdele hladnejše, ker bolj prevajajo toploto kot nekovinske, čeprav imajo enako temperaturo, kar lahko preverimo z INFRARDEČIM TERMOMETROM (2070-71).
Pri merjenju z IR termometrom moramo rezultate meritev kritično analizirati, saj na njih vpliva sevanje okolice in površina merjenca (barva, hrapavost,...). HOLESTERINSKA LCD TERMOFOLIJA (1026) ne bo skoraj nič reagirala na stiroporni plošči, saj ta ne bo prevajala skoraj nič toplote od naše dlani, na kovinski pa, saj bo ta odvajala veliko toplote od naših dlani, ki imajo približno 15°C višjo temperaturo kot plošče. še nazorneje se to vidi, če na plošče damo kocke ledu. Na kovinskih ploščah se bodo hitro talile na stekleni počasneje in najpočasneje na stiroporni. Če kocko zavijemo v   volneno krpo se bo še počasneje talila. KOVINSKA PLOšČA ZA ODMRZOVANJE (2177) je narejena iz kovine, ki dobro prevaja toploto in ima veliko površino, zato se bo zmrznjena hrana na njej hitro stalila - segrela od okolice. TERMOS POSODA (435) je narejena iz dvojnega posrebrenega plašča znotraj katerega je zmanjšan tlak tako, da zelo slabo prevaja toplotni tok in dolgo časa ohranja temperaturo tekočine v njej. Da je voda boljši prevodnik toplote kot zrak lahko pokažemo z dvema balončkoma, oranžnim z vodo in zelenim z zrakom. Če ju damo nad sveči, bo preje počil zeleni z zrakom, kot oranžni z vodo, ki ga hladi - odvaja toploto. Prevajanje toplote lahko pokažemo tudi s KOVINSKIM TRAKOM (2181), ki ga na eni strani segrevamo s svečo in se bo počasi segreval do drugega konca. Če na trak z voskom pritrdimo žeblje, bodo ti drug za drugim odpadali. Toplotni tok teče med telesoma, ki sta v stiku in je odvisen od temperaturne razlike (čim večja je razlika v temperaturah, tem večji bo toplotni tok), od površine (čim večja je površina, tem večji je toplotni tok), od debeline (čim bolj narazen sta telesi, tem manjši je toplotni tok) in od vmesne snovi (čim večja je toplotna prevodnost snovi, tem večji toplotni tok teče). (Gostota toplotnega toka j = lDT/Dl) Sedaj vemo zakaj se gladina obarvanega alkohola v termometru, ko ga damo v vročo vodo najprej hitro dviguje nato pa vse počasneje, ker je razlika temperatur med termometrom in vodo vse manjša. Zato se hitreje shladi kava, če vanjo tik pred pitjem zlijemo mrzlo mleko ali smetano, kot pa če bi to storili takoj, saj bi s tem zmanjšali temperaturno razliko z okolico in s tem toplotni tok. Zato, ker je toplotni tok odvisen od površine, imajo hladilna rebra na zadnji strani hladilnika veliko površino. Ljudje se pozimi oblačimo, da oddajamo čim manj toplote. Tesna oblačila med katerimi ni zraka so slabši izolatorji. Toploto bomo počasneje oddajali, če se bomo večplastno oblekli.  Hiše oblagamo z izolacijskim materialom zato, da se pozimi počasneje hladijo in poleti počasneje segrevajo. Snovi, ki so dobri prevodniki električnega toka so tudi dobri prevodniki toplotnega toka in obratno, če snov slabo prevaja toplotni tok, potem je navadno tudi električni izolator. Voda je spet izjema saj je slabši toplotni prevodnik. Če zamrznemo kos kovine v led, bo v vodi potonil. Če ga potopimo v mrzlo vodo, ki jo na vrhu segrevamo, bo na vrhu zavrela, led na dnu pa se ne bo stalil. To pa ni mogoče, če led plava na vodi, ki jo segrevamo od spodaj, saj se toplota v tem primeru prenaša s konvekcijo (pretakanjem snovi) navzgor in se led stali prej, kot voda zavre. Da v prvem primeru voda ne kroži lahko pokažemo tudi tako, da jo zgoraj rahlo obarvamo. Po brezzračnem prostoru - vakuumu pa toplotni tok sploh ne teče. Toplotno prevodnost merimo v Watih na Stopinjo na meter:

snov toplotna prevodnost l v W/Km
baker 390
aluminij 209
medenina 86
železo 74
navadni beton 1,28
opečnati zid 0,7
plinobeton 0,2
les 0,3
steklena volna 0,06
volnena klobučevina 0,05
pluta 0,05
voda 0,6
alkohol 0,2
glicerin 0,28
ricinovo olje 0,18
zrak 0,026

ploscestermom_m.jpg (3111 bytes)termofolija_m.JPG (3180 bytes)talj5_m.jpg (2073 bytes)odmrzplosca_m.jpg (3921 bytes)baloncka_m.jpg (3214 bytes)toplprevodnost2_m.jpg (2369 bytes)vrenjeled_m.jpg (3064 bytes)

Toplota se lahko prenaša tudi s konvekcijo - z gibanjem tekočine (zraka ali vode) (Glej zgoraj sklenjeno stekleno cev ali spodaj papirnato kačo). Če postavimo lonec z vodo na štedilnik, se bo topla voda ob dnu, ko se bo segrevala raztezala in se zaradi manjše gostote dvigovala. V dve prozorni spodaj in zgoraj povezani posodi natočimo v eno toplo (rdeče obarvano) vodo v drugo pa mrzo (modro obarvano) vodo. Čez nekaj časa bo hladna voda stekla po spodnji cevi na dno druge posode, topla pa po zgornji cevi na vrh prve. Podobno se zrak ko se segreva od tal, razteza in dviguje. Na vetru nas bolj zebe, ker veter odnaša nekoliko ogret zrak ob našem telesu in zato hitreje oddajamo toploto. Podobno če se potopimo v vročo vodo v bazenu ali banji nam je na začetku vroče, ker je razlika temperatur velika, sčasoma pa se voda ob telesu shladi. Če vodo premešamo, nam je spet vroče. Vroč čaj ali kavo mešamo zato, da pride na površje tekočina z višjo temperaturo in je razlika temperatur med čajem in zrakom večja in zato tudi toplotni tok večji in se tekočina zato hitreje hladi. Veter sam po sebi ne hladi. Če v sobi z določeno temperaturo vključimo ventilator, termometer ne bo pokazal nižjo temperaturo, saj ventilator le meša zrak z enako temperaturo. (Človek z višjo temperaturo se bo iz prej omenjenega razloga seveda hitreje hladil, še posebej, če se poti.)

Ohlajamo se tudi s sevanjem (svetlobo glej spodaj). Za gostoto energijskega toka, ki ga seva črno telo, velja Stefanov zakon (Jožef Stefan 1835 - 1893). Včasih rečemo, da telo izžareva energijo, kar je pravzaprav res, saj vsa (segreta) telesa sevajo elektromagnetno valovanje. Streha, pod katero se je skril človek pred vremenskimi vplivi, je pomembna tudi zato, ker preprečuje oddajanje toplote s sevanjem. To se lepo vidi v hladnem vremenu na avtomobilu pod nadstreškom ali na prostem. Ob jasnem vremenu je pozimi ali zjutraj bolj mrzlo, kot če je oblačno. Pod vodoravnim senčnikom je poleti bolj vroče, kot na senčni strani navpičnega zaslona (seveda delno tudi zaradi konvekcije). Če usmerimo poleti infrardeči termometer, ki meri temperaturo na osnovi prejetega infrardečega sevanja v jasno nebo bo pokazal negativno temperaturo v °C, ob oblačnem vremenu pa pozitivno. Če se postavimo pred infra (rdeč) električni grelec, se bomo segreli, ker bomo absorbirali infra rdečo svetlobo, ki jo seva grelec. Poskus z ELEKTRIČNIM ZVIROM SEVANJA (41) lahko izvedemo tako, da v njegovo bližino damo roko, ki se segreje, ko absorbira (infrardeče) sevanje. Če eno roko namažemo s črno barvo ali GRAFITOM V SPREJU (2203) ali pa jo ovijemo v črno tkanino, drugo pa z belo barvo ali jo ovijemo v aluminijasto folijo, bomo občutili, da se črna roka dosti bolj segreje kot bela. Elektromagnetno sevanje ne potrebuje sredstva po katerem bi se širilo in prihaja npr. s Sonca na Zemljo skozi prazen prostor (vakuum). (glej tudi spodaj svetlobo)

Podoben poskus kot na začetku lahko na koncu naredimo s stiropornim lončkom, ki ga pregradimo s kovinsko pregrado in drugega, ki ga pregradimo s plastično pregrado v obliki enakokrakega trapeza. Pregrado zatesnimo s silikonskim kitom ali s trajno elastičnim kitom. V oba dela lončka natočimo enako količino vroče in mrzle vode in merimo temperaturo. Če bomo risali grafa odvisnosti temperature mrzle in vroče vode v odvisnosti od časa, bomo opazili, da se temperaturi v lončku s kovinsko pregrado dosti hitreje izenačita, kot v lončku s plastično pregrado, ker je kovina boljši prevodnik toplote kot plastika.
pregrajenaloncka_m.jpg (2715 bytes)

vzigalica_m.jpg (2322 bytes)   Najpomembnejši vir toplote je ogenj. Sežigno vrednost goriv lahko ocenimo tako, da pokurimo določeno maso goriva in pri tem segrevamo določeno količino npr. vode. V EPRUVETO (1087) nalijemo 10 g (10 ml) hladne vode in jo segrevamo nad plamenom vžigalice, katere masa je približno 0,1 g (stehtamo 10 vžigalic, ki imajo maso pribl. 1 g). Da segrejemo 1 kg vode za 1 st potrebujemo 4200 J (joulov) toplote (specifična ali značilna toplota vode, ki je relativno velika). Če se 10 g vode segreje npr. za 10 st je prejela torej 420 J toplote od goreče vžigalice. Verjetno se je najmanj pol toplote, ki jo je oddala vžigalica, porabilo za segrevanje epruvete, termometra in okoliškega zraka (izgube) tako, da je 0,1 g lesa oddal pri gorenju v resnici približno dvakrat ali trikrat več toplote, to je pribl. 1000 J, 1 kg pa bi oddal 10.000.000 J toplote. V spodnji tabeli najdemo podatek, da je sežigna toplota (kilograma) lesa 16.000.000 J (16 MJ) (Stehtali smo tudi kapico vžigalice, les vsebuje vlago, ki jo je potrebno še upariti, ob koncu ostane še pepel, ki ni zgorel). Podobno bi lahko pokurili še kakšno drugo gorivo npr. košček špirita v kockah in izmerili njegovo sežigno vrednost. Seveda račun v osnovni šoli ni potreben, saj nam že to za koliko stopinj se segreje voda nazorno pokaže da goriva oddajajo toploto.
snov ali gorivo specifična sežigna toplota v kJ/kg
špirit 27.200
alkohol 30.000
bencin 46.500
črni premog, koks 33.500
les 16.700
rjavi premog 13.400

 

kurisce_m.jpg (2597 bytes)
priziganjehrane_m.jpg (3660 bytes)
sladkor_m.jpg (2065 bytes)
arasid_m.jpg (2399 bytes)

SladkorVZivil_m.jpg (6500 bytes)
IzolOmar_m.jpg (4169 bytes)
  Toplokrvne živali in človek uživajo hrano zato, da v njih "zgoreva" in pri tem oddaja toploto. Kalorično vrednost hrane lahko nazorno predstavimo s sežigom npr 1/8 kocke sladkorja, ki tehta 3,2 g v posebnem KURIšČU (2185) nad katerim segrevamo vodo v epruveti. Sladkor teže zagori zato potrebujemo najmanj dve vžigalici, predhodno pa vanj utremo pepel, da ne karamelizira. 10 g vode se bo pri tem ko pokurimo približno 0,4 g sladkorja segrela za približno 20 st in zato prejela 840 J toplote (10 g x 4,2 J/g st x 20 st). Če vzamemo, da je izkoristek 50 % je 0,4 g sladkorja oddalo 1680 J toplote, 100 g torej približno 420.000 J = 420 kJ toplote (100 kcal) (na vrečki sladkorja najdemo podatek 1.675 kJ ali 400 kcal). Pol arašida (0,3 g) bo segrel 10 g vode za skoraj 40 st torej bo oddal najmanj 1680 J . 2 = 3360 J toplote, 100 g arašidov (333 polovičk) pa 1.118.880 J ali 266 kcal ( v spodnji preglednici 2435 kJ), ker vsebuje veliko olja, ki ima veliko kalorično vrednost (3850 kJ/100g = 920 kcal/100g). Nekaj manj vode (npr. 5 g) lahko celo zavremo. Večino hrane porabimo za vzdrževanje telesne temperature, saj ves čas oddajamo približno toliko toplote kot 100 W žarnica, torej vsako sekundo 100 J toplote, v 1 min 6000 J, v 1 uri 360.000 J in v enem dnevu približno 8.640.000 J = 8,6 MJ toplote ali 2000 kcal, ki jo dobimo od hrane, npr od 2 dl olja, ali od 1/2 kg sladkorja. Na fotografiji je s kockami sladkorja konkretno prikazano koliko sladkorja je v različnih živilih npr. v 1/2 l Coca cole. Seveda mora biti naša hrana pestra in mora vsebovati še vitamine in minerale (če smo telesno aktivni do 3000 kcal = 12,6 MJ). (Zato se tudi razred s 25 učenci greje tako, kot da bi v njem imeli še 2,5 kW peč). Če v izoliran prostor, npr. v omaro izolirano s stiropornimi ploščami, zapremo človeka, lahko izmerimo, za koliko se poveča temperatura, relativna vlažnost ipd. če miruje in za koliko, če telovadi npr. dela počepe. V naslednji preglednici energijske vrednosti živil (primerneje je navesti 100 g - prehranska enota, namesto na 1 kg) so navedene tudi osnovne sestavine (beljakovine, maščobe, ki največ prispevajo k energijski vrednosti in ogljikovi hidrati). Razlika do 100 g so druge snovi, predvsem voda. Učenci lahko naredijo nekaj primerov "kolačnikov" - kroga razdeljenega glede na posamezne deleže sestavin
100 g živila vsebuje beljakovin
g
maščob
g
ogljikovih hidratov
g

energijska vrednost v kJ (:4,2 v kcal)

govedina 18 20 0 828
ocvirki 26 71 0 3113
hrenovka, pariška 13 28 2 1293
kranjska klobasa 14 32 2 1473
zimska salama 22 50 0 2200
krap 20 10 0 736
tuna 25 1 0 444
sardine v konzervi 24 11 0 849
lignji 18 1 0 351
jajce 13 11 1 682
surovo maslo 1 81 1 3000
olje 0 100 0 3700
svinjska mast 0 100 0 3849
mleko, materino 1 4 10 322
mleko, kravje 4 3 5 272
jogurt 3 3 5 259
sladka smetana 3 30 3 1197
sir ementalec 27 28 2 1548
sladoled 5 5 22 636
riž 8 2 77 1494
ovseni kosmiči 7 1 82 1506
makaroni 13 1 76 1544
kruh pšen.polbeli 8 1 47 950
krekerji 7 9 80 1795
fižol 23 2 64 1430
čokolada 4 35 58 2200
sladkor 0 0 100 1611
grašek 7 0 17 335
gobe 3 1 6 151
krompir 2 0 19 343
regrat 3 1 11 188
korenje 1 0 10 167
paradižnik 1 0 5 92
solata 1 0 3 63
arašidi 26 49 23 2435
banane 1 0 24 393
borovnice 1 1 17 259
dateljni 2 1 75 1146
jabolka 0 1 15 243
lešniki 13 62 20 2653
orehi 15 64 18 2724
sadni kompot 1 0 20 340
sadni sokovi 0 0 14 209
malinovec 1 0 23 393
cola 0 0 10 163
pivo 0 0 4 176
vino 0 0 4 356
žganje 0 0 1 954
kvas 12 0 11 360

Potrebe po energiji izhajajo iz bazalnega metabolizma (basal metabolic rate, BMR), običajno spanje. Referenčne vrednosti za telesno maso odraslih so izračunane prek vzorčnih podatkov za telesno višino s formulo indeksa telasne mase (Body Mass Index, BMI je telesna masa v kg / kvadrat telesne višine v m2). Znaten del porabe temelji na potrebah po energiji za fizične aktivnosti (physical activity level, PAL) in se običajno navaja v večkratnikih BMR od 1,4 (pisarniški uslužbenci, finomehaniki) do 2 (težki delavci, tekmovalni športniki). Orientacijske vrednosti za povprečen vnos energije so med 1,6 in 1,8 to je za npr. 15 - 19-letnika 12 MJ/dan.

starost
v letih
bazalni
metabolizem
v MJ/dan
fizična aktivnost (vrednost PAL)
v MJ/dan
1,4 1,6 1,8 2
m ž m ž m ž m ž m ž
15 - 19 7,6 6,1 10,6 8,5 12,2 9,8 13,7 11,0 15,2 12,2
19 - 25 7,6 5,8 10,6 8,1 12,2 9,3 13,7 10,4 15,2 11,6
25 - 51 7,3 5,6 10,2 7,8 11,7 9,0 13,1 10,1 14,6 11,2
51 - 65 6,6 5,3 9,2 7,4 10,6 8,5 11,9 9,5 13,9 10,6
nad 65 5,9 4,9 8,3 6,9 9,4 7,5 10,6 8,8 11,8 9,8

Vir toplote so lahko tudi druge kemijske reakcije. Pri nekaterih se toplota sprošča, druge spet potrebujejo toploto iz okolice, ki jo s tem ohlajajo. Najpreprostejši poskus s tem v zvezi je raztapljanje natrijevega hidroksida (NaOH) ali pralne sode in amonijevega nitrata (NH4NO3) v vodi. Žličko kemikalije raztopimo v 1 dl vode in merimo temperaturo. Pri raztapljanju pralne sode se temperatura močno poveča (eksotermna reakcija), pri raztapljanju amonijevega nitrata pa se zniža (endotermna reakcija). Ob tem moramo paziti na varnost. Ne smemo dovoliti, da bi kdo od učencev zaužil kemikalijo ali njeno raztopino ali, da bi mu prišla v oči. Pred in med in po zlivanju raztopine v odtok, pustimo teči velike količine vode, da raztopino čim bolj razredčimo.
V nekaterih trgovinah lahko kupimo tudi vrečke, v katerih lahko sprožimo kemijske reakcije in oddajajo toploto. Nekatere so za enkratno nekatere pa za večkratno uporabo.
NaOH_m.jpg (3141 bytes)termoklick_m.jpg (3563 bytes)

Telesno temperaturo 36°C uravnavamo tako, da povečamo ali zmanjšamo toplotni tok, ki ga oddajamo. Ko nas zebe oddajamo večji toplotni tok, ko nam je vroče pa manjši, zato se potimo in z izhlapevanjem znoja dodatno hladimo telo. Tudi pijačo lahko v suhih vročih dnevih hladimo tako, da jo zavijemo v mokro krpo ali hranimo v rahlo poroznih lončenih posodah. Če piha veter, voda hitreje izhlapeva in se še bolj hladi(mo). Za primerjavo, nam termometer v suhi plastenki, ki je prav tako na vetru, kaže višjo temperaturo.
mokraplastenka2_m.jpg (3509 bytes)

Merjenje relativne vlažnosti s temperaturo vlažnega in suhega termometra
Zrak vedno vsebuje nekaj vodnih hlapov. Koliko gramov vode vsebuje 1 m3 zraka nam pove absolutna vlažnost. Zrak lahko vsebuje le določeno največjo količino vlage, če jo vsebuje več se začne izločati v drobnih vodnih kapljicah (megla). To je nasičena vlažnost. Višja ko je temperatura zraka, več vlage lahko vsebuje. (Podobno, se iz slanice začne pri določeni koncentraciji izločati sol)

temperatura [°C] največ vodnih hlapov [g/m3]
0 5
10 9
20 18
30 30

Za naše počutje je pomembno, kolikšen del od nasičene - 100% vlažnosti je delež vlage v zraku. Običajno jo izražamo v % in merimo s HYGROMETROM (839). Če je npr. v zraku s temperaturo 20°C 9 g vodnih hlapov potem je vlažnost 50 %, če pa bi ta zrak shladili na 10 °C bi postala vlažnost 100%. Zato je potrebno v prostorih, kjer s klimatskimi napravami ohlajujemo zrak, le tega tudi razvlaževati, saj bi drugače bil preveč vlažen, tiste, ki jih (centralno) ogrevamo, pa vlažiti. Relativno vlažnost ozračja lahko izmerimo z razliko temperatur suhega in mokrega termometra. "Suh" TERMOMETER (1035) kaže temperaturo okoliškega zraka. Na bučko drugega termometra (lahko na istega) nataknemo košček votle VEZALKE (2101), ki jo zmočimo. Voda iz vezalke izhlapeva za kar potrebuje toploto, ki jo "odvzema" termometru. Za boljše izhlapevanje na rahlo mahamo s termometrom toliko časa, dokler se temperatura še niža. Če je zrak suh, torej če vsebuje malo vlage, bo lahko iz vezalke izhlapelo veliko vode in se bo termometer zato močno shladil (za skoraj 10°C), če pa je zrak zelo vlažen, pa ne bo izhlapelo skoraj nič vode in se bo termometer le malo ohladil. Iz razlike temperatur obeh termometrov v PSIHNOMETRIČNIH TABELAH (2102)  pri temperaturi zraka, ki jo kaže "suhi" termometer odčitamo relativno vlažnost v %. Za naše počutje je najugodnejša od 50 do 70 % vlažnost.

Temperatura suhega termometra v °C   Razlika med temperaturama suhega in vlažnega termometra v °C

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0

100

81

63

45 28 11          

2

100

84

68

51 35 20  
     

4

100

85

70

56 42 28 14   PRE  SUHO    

6

100

86

73

60 47 35 23 10      

8

100

87

75

63 51 40 28 18 7    

10

100

88

76

65 54 44 34 24 14 4  

12

100

89

78

68 57 48 38 29 20 11  

14

100

90

79

70 60 51 42 33 25 17 9

16

100

90

81

71 62 54 45 37 30 22 15

18

100

91

82

73 64 56 48 41 34 26 20

20

100

91

83

74 66 59 51 44 37 30 24

22

100

92

83

76 68 61 54 47 40 34 28

24

100

92

84

77 69 62 56 49 43 37 31

26

100

92

85

78 71 64 58 50 45 40 34

28

100

PRE VLAŽNO 78 72 65 59 53 48 42 37

30

100

93

86

79 73 67 61 55 50 44 39

suhomokriterm_m.jpg (2487 bytes)

Hygrometer ali merilnik vlažnosti ozračja lahko naredimo tudi iz konjske dlake ali lasu človeka, ki se v vlažnem ozračju razteza (skodra). Boljši je daljši (ženski) las, ki ga je potrebno razmastiti (obrisati z alkoholom ali bencinom natopljenim koščkom vate) in napeti med kratkim koncem lahkega vodoravnega vzvoda - kazalca in podnožjem stojala (prilepiti s koščkom selotejpa).
higrometer_m.jpg (2457 bytes)

Včasih so imeli več vremenskih hišic iz katerih je ob slabem veremenu prišel mož z dežnikom, ob lepem pa dekle brez dežnika. Naprava deluje na osnovi lasu, ki se ob vlažnem ozračju podaljša, ob suhem pa skrči. Torej je pravzaprav neke vrste vlagomer ali hygrometer.

 Zemlja prejema vso energijo s Sonca in se zato segreva. Toliko, kolikor energije absorbira, toliko jo tudi izseva. V nasprotnem primeru se bo ohlajala ali segrevala (topa greda). Vzemimo dve večji enaki stekleni posodi in vanju nasujmo enako količino mivke. V obe dajmo enaka termometra. Eno pokrijmo s steklenim pokrovom in obe osvetjujmo z močnejšo lučjo (refektorjem). Termometra naj bosta v "senci" ogrodja. Opazili bomo, da se zrak v steklenjaku boj segreva. Čez nekaj časa se bosta temperaturi v obeh posodah ustalili, vendar v tisti pokriti s steklenim pokrovom. pri višji.

Toplotni tok prenaša energijo
Sklenjen toplotni tok
običajno nima nobenega smisla, lahko pa ga pokažemo za primerjavo s sklenjenim vodnim in električnim tokom, z dvema Peltievima elementoma in dobrima topltnima prevodnikoma npr. bakrenima kvadroma. Na eni strani s pomočjo električnega izvira poganjamo toplotni tok s Peltiejevim elementom, na drugi strani pa spet s pomočjo Peltiejevega elementa poženemo električni tok in z njim npr. elektromotor.
peltie_m.jpg (3562 bytes)sklentopltok_m.jpg (3186 bytes)sklentoplotnitok.jpg (11256 bytes)

Toploto lahko tudi akumuliramo
Toploto, ki jo dobimo z absorbcijo sončeve svetlobe, lahko tudi shranjujemo s sončnim kolektorjem. Glej tudi svetlobo kot valovanje in terenske vaje
kolektor_m.jpg (5490 bytes)

Toplotni stroji prejemajo toploto pri višji temperaturi na drugi strani pa jo nekaj manj oddajajo pri nižji temperaturi. Razliko oddajajo kot delo. Iz tršega papirja lahko izrežemo "KAČO" (2176) in jo nataknemo na pletilko. Če jo damo nad vroč radiator ali nad svečo, se bo začela vrteti. (V prostoru, kjer je povsod enaka temperatura, se ne vrti). Podobno deluje "ŽEJNA RAČKA" (424). Če ji kljun pomočimo v hladno vodo, bo ta začela izhlapevati in zato hladiti zrak v cevi v kateri se bo zato zmanjševal tlak in se bo zato začela lahko hlapljiva obarvana tekočina raztezati navzgor in račka se bo nagnila naprej, ponovno zmočila kljun in po posebej prirejeni cevki stekla nazaj in vsa zgodba se ponovi. Namesto da hladimo glavo, ji lahko grejemo trup in bomo dosegli enak učinek. Vsega tega učencem seveda ne bomo razlagali, opozorili jih bomo le na razliko temperatur na glavi in trupu, ki jo lahko pokažemo z infrardečim termometrom. Na principu razlike temperatur delujejo mnoge igračke kot npr. GUGALNICA NA SVEČO (425), ki greje spiralo, ki premakne utež in prevesi gugalnico na drugo stran sveče, kjer se spirala ohladi, skrči in ponovno prevesi na drugo stran, kjer se spet segreva itd. V SPIRALO ZVITO STEKLENO CEV NA STIROPORNEM PODSTAVKU (1486) polno vode segrevamo s svečo. Občasno se kapljica vode v cevi upari. Pri tem se ji prostornina poveča za približno 1700-krat in zato požene vodo iz cevi in vrtiljak na vodi se zavrti. Podobno deuje "ču-ču" ladjica. Najpreprostejši in najstarejši toplotni stroj je HERONOVA BUČA v kateri je voda, ki jo segrevamo, da se upari in uhaja skozi dve zaviti šobi, kar ima za posledico vrtenje buče. Vodo lahko segrevamo tudi v mirujoči posodi nad grelnikom in paro po šobi usmerimo na PARNI MLINČEK (2207). Izum parnega stroja (James Watt 1782) je povzročil industrijsko revolucijo. šele ta je bil "pravi" toplotni stroj s krožno spremembo. Na zadnji fotografiji je muzejska parna lokomotiva, ki skozi dimnik spušča dim, spodaj pa uhaja para.
kacanatoplizrak_m.JPG (1858 bytes)zejnaraca_m.jpg (2285 bytes)gugalnicanasveco_m.JPG (2224 bytes)parnivrtiljak_m.jpg (3429 bytes)
HeronBuc_m.jpg (3769 bytes)parnimlincek_m.jpg (3658 bytes)lokomotiva_m.jpg (4961 bytes)toplotnistroj.jpg (10994 bytes)

Toplotne črpalke in hladilniki
HladilZnotr_m.jpg (3848 bytes)HladZun_m.jpg (4680 bytes)toplotstroj_m.jpg (3484 bytes)toplotcrpalka_m.jpg (4385 bytes)

Več o toploti in toplotnih strojih glej v fiziki za 8. razred.

Električni tok

Električni tok poganja razlika električnih potencialov to je napetost.
elektrtok.jpg (6978 bytes)

Električni tok služi za prenos energije
Prve poskuse z elektriko glej v naravoslovju in tehniki za 4. in 5. razred.
Da so v snoveh delci, ki se zaradi elektristatskih sil privlačijo ali odbijajo, lahko pokažemo s preprostim poskusom s Scott selotejpom. Na mizo prilepimo drugega na drugega dva koščka selotejpa. Če ju odtrgamo od podlage, bomo s tem ločili naboje. Na zgornjem delu so ene vrste na spodnjem pa druge in koščka selotejpa se bosta privlačila. Če hočemo, da se odbijata, moramo na mizo prilepiti drug na drugega še en par trakov. Sedaj se bosta oba zgornja (ali oba spodnja) odbijala. (več o elektrostatiki glej v 9. razredu)
Učenci naj naredijo preproste galvanske člene iz sadja ali krompirja v katerega zapičijo dve različni kovinski ELEKTRODI (1946) (npr.: žebelj in kos debelejše neizolirane bakrene žice), pa tudi iz dveh različnih ploščatih ELEKTROD (1957-64) potopljenih v elektrolit iz razredčenega kisa, sadnega soka ali slanice. Včasih nam s takim galvanskim členom uspe pognati tudi manjšo stensko električno uro. Električni tok lahko poženemo tudi s segrevanjem dveh različnih elektrod, ki sta v stiku - TERMOČLEN (2285). Najbolje je zviti krajša kosa žice iz konstantana in bakra in ju segrevati nad plamenom vžigalice ali sveče. Ker so napetosti majhne, moramo za indikator uporabiti LEDIODO (2025) ali MALI MERILNIK (2015) ali pa zaporedno vezati več takih členov. Namesto toplote lahko električni tok poganja tudi svetloba ki pade na  SONČNO CELICO (2043) in poganja npr. VETRNICO (2046).
Žica po kateri teče električni tok se segreva. To lahko pokažemo s tanko žico za drgnjenje parketa. Če z eno priključno žico drsamo po njej tako, da je vse krajša, se bo vedno bolj segrevala, zažarela in pretalila. Na tem principu delujejo talilne varovalke. Če po žici v njej steče pre velik tok, se pretali. Tudi žička v žarnici se tako močno segreje, da zažari. V električnih grelnikih se prav tako segrevajo žice. Na fotografiji je odprt grelnik, ki ga je danes prepovedano uporabljati, ker se je možno dotakniti grelne žice, ki so danes običajno prekrite s steklokeramično ploščo.
Kemijske učinke električnega toka lahko pokažemo tako, da potopimo dve elektrodi v slanico in se bodo izločali mehurčki. Z elektrolizo smo vodo razcepili na vodik  in kisik 2H2O ® 2H2 + O2. Mehurčkov vodika je dvakrat več kot kisika. Razred zračimo, saj se zaradi NaCl v vodi, ki ga dodamo zelo malo, izloča tudi klor.
Magnetne učinke elktričnega toka pokažemo tako, da nad  magnetno iglo postavimo žico v smeri sever-jug in jo za kratek čas priključimo na baterijo. Igla se bo odklonila. Če zamenjamo priključka, se bo igla odklonila v nasprotno smer. Ker sile delujejo vzajemno, lahko namesto gibljive magnetne igle vzamemo pritrjen trajen magnet in namesto negibljive - gibljivo žico - gugalnico. Sedaj se bo odklonila žica in sicer spet v eno, če pa zamenjamo priključka baterije v drugo smer. Okrog žeblja navijemo tanjšo izolirano žico in jo priključimo na baterijo. Dobili bomo elektromagnet s katerim lahko dvignemo sponke za papir in jih spustimo, če izklopimo baterijo. (Včasih se žebelj malo namagneti, tako da lahko deluje kot trajen magnet.) Uporabo elektromagnetnih sil pokažemo lahko še s preprostim "elektromotorjem". 1 m lakirane tanke bakrene žice navijemo okrog metlinega ročaja ali manjše ploskve vžigalične škatlice. Konca žice ogulimo s smirkovim papirjem in vtaknemo v okroglo odprtino varnostnih sponk, katerih drugi konec z elastiko pritrdimo na priključka okroglega galvanskega člena, na katerega smo pritrdili še ploščati trajni magnet. Če svitek žice - tuljavo ali rotor v magnetnem polju vrtimo, bo po njej stekel električni tok. Na ta način delujeje generator, s katerim lahko poganjamo električni tok. Če ga priključimo na drugega pa spet deluje kot elektromotor in vlogi lahko zamenjata. Z ROČNIM GENERATORJEM GENEKON (989) lahko učenci občutijo, kako morajo več delati ko ga vrtijo, če poganjajo večji tok skozi npr. več žarnic.
Električno energijo lahko shranjujemo v galvanskih členih, akumulatorjih in kondenzatorjih. Slednja dva lahko napolnimo in spet spraznimo.
Da je tok skozi vse zaporedno vezane električne naprave enak, celo isti, pokažemo tako, da žarnico prestavljamo na različna mesta zaporedno vezanega električnega kroga in bo povsod enako svetila. še bolje lahko to pokažemo z občutljivim KLEšČNIM AMPERMETEROM (2210) za enosmerni tok s katerim objamemo vezno žico in ga premikamo po vsem krogotoku. Ves čas bo kazal enako vrednost, tudi ko se premikamo preko žarnice in preko galvanskega člena.
privlak_m.jpg (3602 bytes)odboj_m.jpg (3532 bytes)termoclen_m.jpg (3189 bytes)elektrodivslanici_m.jpg (3071 bytes)poganjauro_m.jpg (3886 bytes)jabolka1_m.jpg (2503 bytes)soncelica_m.jpg (3124 bytes)BaterVUr_m.jpg (2824 bytes)TermNaBat_m.jpg (5054 bytes)varovalka12_m.jpg (2117 bytes)reso_m.jpg (3082 bytes)elektroliza_m.jpg (4024 bytes)magnetnigla_m.jpg (3200 bytes)gugalnica_m.jpg (3499 bytes)elektromagnet_m.jpg (3726 bytes)elektromotor_m.jpg (3125 bytes)dvagenekona_m.jpg (2610 bytes)polnjenjekondenz_m.jpg (2191 bytes)kondenzatzzarnico_m.jpg (2163 bytes)polnjenjeaku_m.jpg (2697 bytes)akuzzarnico_m.jpg (2763 bytes)novoletnelucke1_m.jpg (2234 bytes)elektrsklescami_m.jpg (2645 bytes)sklenelektrtok.jpg (14187 bytes)

Več o elektriki glej v fiziki za 9. razred.

Zvok
Prve poskuse z zvokom glej v naravoslovju in tehniki za 4. in 5. razred.
Pred 15. leti se je več o zvoku povedalo v 7. razredu osemletke, sedaj pa v 8. in 9. razredu devetletke ni več poglavja o zvoku.
Cornelsen prodaja komplet poskusov za 10 skupin učencev z ZVOKOM V RDEČEM KOVČKU (931)
zvok_m.jpg (6849 bytes)

Zvok nastane z nihanjem zvočila. Človeško uho sliši zvok, ki pride do bobniča, preko slušnih koščic do notranjega ušesa, kjer so receptorji, ki zaznavajo nihanja od 16 do 20.000 Hz. Najobčutljivejše je za frekvenco 3500 nihajev nihajev na sekundo. S starostjo se zgornja meja zaznavanja precej znižuje. Zvok pod 16 nihaji/s imenujemo infrazvok, nad 20.000/s pa ultrazvok.
Ker morajo zvočila tako hitro nihati, da oddajajo zvok, to teže vidimo. Da zvočila resnično nihajo pokažemo lahko z lahno stiroporno kroglico na nitki, ki odskakuje od roglja GLASBENE VILICE (576), ki niha. Tudi če se dotaknemo vodne gladine z glasbenimi vilicami, ki nihajo, bo na vodni površini vidno valovanje. Če po kovinski plošči, ki je vpeta na sredini nasujemo zdrob in udarimo po njej, bo le ta zanihala. Tam kjer niha najmočneje tudi zdrob najbolj odskakuje, nabere pa se na mirujočih delih plošče. S STRUNE (578) bo odletel papirnati jahač. Za začetek lahko učenci zaigrajo na tanke KOZARCE NA PECLJIH (1089), tako, da z vlažnim prstom drsajo po njegovem robu. Opazili bodo, da voda v kozarcu valovi. Višino zvoka lahko spreminjamo tako, da dolivamo vodo v kozarec. Tudi steklenica lahko oddaja zvok in sicer na dva načina. Če udarimo po njej, bo zanihalo steklo. Če dolivamo vodo, bo nihalo le steklo nad vodno gladino. Lahko pa tudi s strani pihamo v steklenico in zanihamo zrak v njej. Tudi sedaj lahko z dolivanjem vode spreminjamo višino zvoka. Če dovolj hitro zavrtimo narebričeno (npr. instalacijsko) cev, bo oddajala zvok in sicer najprej osnovnega, če pa jo zavrtimo hitreje, pa višje harmonične tone. Da je vzrok zvoku pretakanje zraka skozi cev pokažemo tako, da jo zamašimo. Da določimo smer gibanja zraka skozi cev, nanjo nataknemo vrečko. Če zavrtimo podobno znotraj gladko cev, ne bo zvenela.
ZdrobNaPlosc_m.jpg (5213 bytes)struna1_m.jpg (1806 bytes)Steklenic_m.jpg (3402 bytes)PojociKozar_m.jpg (3473 bytes)PojocaCev_m.jpg (2429 bytes)

Zvok se širi v obliki vzdolžnega ali longitudinalnega valovanja sredstva v vse smeri. Če udarimo po prvi opni, ta zaniha zrak ob njej in valovanje se po zraku prenaša do druge opne, ki zaniha in zato od nje odskoči lahna stiroporna kroglica na nitki. Če nad GLASBENIMI VILICAMI NA RESONANČNI SKRINJI (576) obrnjeni z odprtino navzgor, držimo jogurtov lonček, bo začel zdrob na plastični foliji za zavijanje živil, ki smo jo napeli preko odprtine lončka, odskakovati. Tudi če zavpijemo v bližini (okrogle) škatle, bo začel odskakovati zdrob, ki smo ga potresli po opni, ki smo jo napeli preko odprtine škatle. Če z LASERSKIM KAZALNIKOM (980, 981) pritrjenim na stojalu, da se ne trese v roki, posvetimo na opno v bližini močnejšega zvočila, bo "zajček risal" vzorce na zaslonu. Opne in mikrofoni morajo zanihati pri različnih frekvencah. Zvočila pa običajno nihajo z lastno frekvenco in vsiljeno zanihajo le takrat, ko pride do njih zvok z enako frekvenco. Pojavu pravimo resonanca in ga lahko pokažemo z dvema enakima glasbenima vilicama na resonančni skrinji. Če udarimo po prvih in jih primemo, bomo še vedno slišali zvok, ki ga oddajajo druge glasbene vilice, ki jih je zanihal zvok, ki je prišel do njih.
Stetoskop, ki ga uporabljajo zdravniki, je pravzaprav "vodnik" za zvok. Na eni strani zaniha opna prislonjena ob našo kožo. Valovanje se prenaša po zraku v cevi in pride v naše uho, kjer zaniha bobnič. To lahko ponazorimo z dvema plastičnima brizgama povezanima s cevjo. Če na eni strani premikamo bat v brizgi ven in not, bo "nihanju" prvega bata sledil bat v drugi brizgi.
ZdrobNaMemb_m.jpg (3017 bytes)OpnaZdr_m.jpg (4317 bytes)membrana_m.jpg (1814 bytes)glasbenivilici_m.jpg (2468 bytes)brizgi_m.jpg (1857 bytes)

Za razširjanje zvok potrebuje sredstvo. Hitrost razširjanja zvoka po različnih snoveh pri 20°C in normalnem zračnem tlaku:

snov hitrost zvoka [m/s]
ogljikov dioksid 260
zrak 333
helij 965
voda 1500
glicerin 1900
svinec 2160
les 4000
baker 5000
železo 6000

Če med bliskom in gromom mine npr. 3 s (štejemo 21, 22, 23), je strela udarila 1 km daleč (3 s x 333 m/s = 1000 m). Hitrost zvoka po zraku je 1200 km/h, ki ji rečemo tudi 1 mach. Če npr. letalo leti hitreje, "prebije zvočni zid" in nas lahko preleti predno ga slišimo kot močan pok.
Če vdihnemo helij npr. iz balona, se bo naš govor širil z večjo hitrostjo in zato bomo slišali višjo frekvenco, kar bo učence neizmerno zabavalo.
Če med dva lončka za jogrt napeljemo vsaj 10 m dolgo tanjšo bakreno ali še bolje železno žico in udarimo po lončku, bomo iz drugega lončka čez 0,002 s (praktično hkrati) zaslišali zvok udarca, ki se je razširjal po žici in čez 0,03 sekunde zvok, ki je prišel do nas po zraku. Skratka, slišali bomo dvakrat isti udarec.
Zvok se od gladkih površin tudi odbija. Z odmevom lahko določimo oddaljenost ovire, če poznamo hitrost zvoka in lahko izmerimo čas, ki mine med tem ko oddajnik odda zvok in se vrne nazaj. Če v gorah zavpijemo "hoj" in čez dve sekundi slišimo odmev, je stena od katere se je zvok odbil približno 330 m daleč. Ultrazvok je zvok s frekvenco nad 20.000 nihajev/s (20 kHz). Običajno uporabljamo ultrazvočne merilnike razdalje v zraku in sonarje v vodi (glej merjenje razdalj v naravoslovju in tehniki za 4 & 5. r.).
Zaznavajo ga živali manjše od človeka. Eholokacijo uporabjajo netopirji za zaznavanje ovir in plena. Pallasov Buldoški Neopir oddaja 10 do 20 ms dolge utrazvočne klice s ferkvenco med 30 in 40 kHz, Gadkonosi netopir odaja ultrzvočne signale dolge manj kot 10 ms s frekvencami med 50 in 70 kHz in Dolgojezični netopir le nekaj ms s ferkvenco med 80 in 150 kHz.
Z ultrazvokom pregledujemo tudi notranjost človeškega telesa in segrevamo notranje plasti telesa pri rehabilitaciji npr.
odbojzvoka_m.jpg (2477 bytes)

Če se nam zvočilo približuje (ali pa mi njemu) bomo s tem povečali število zgoščin in razredčin v časovni enoti, ki prihajajo v naše uho in zato se nam bo zdel zvok višji. Če pa se zvočilo ali sprejemnik oddaljuje, pa bo zvok nižji. To lahko pokažemo s piščalko nataknjeno na cev, ki jo vrtimo. Ko se nam približuje slišimo višji, ko pa se oddaljuje pa nižji zvok. Podobno je z vozili , ki se nam približujejo ali oddaljujejo, zlasti še, če imajo vključeno sireno. Pojav je prvi napovedal Christian Doppler (1803-1853).
Ton je sinusno zvočno valovanje z eno samo frekvenco. Glasbene vilice navadno oddajajo komorni ali enočrtani a1 s frekvenco 440 nihajev/s.
Zven je periodično zvočno valovanje sestavljeno iz osnovnega in višjih harmoničnih tonov (mnogokratnikov osnovnega tona). V glasbi ločimo zvene po višini in po barvi. Višina je določena s frekvenco osnovnega tona, barva pa je odvisna od jakosti višjih harmoničnih tonov.
šum je neperiodično zvočno valovanje, sestavljeno iz množice tonov z različnimi frekvencami.
Glasbene instrumente ločimo na tolkala, brenkala in godala ter pihala in trobila.
Nekateri znajo igrati tudi na Žago.
 
trobenta_m.jpg (2711 bytes)fagot_m.jpg (2655 bytes)kitara_m.jpg (3847 bytes)glasbvilice_m.jpg (4286 bytes)zvoncek_m.jpg (4241 bytes)loncenibas_m.jpg (5002 bytes)

Zaščita pred hrupom
Izolatorji
za zvok so snovi, ki slabo prevajajo zvok (klobučevina, žamet, preproge, steklena volna,...). Najboljši izolator je brezračen prostor (vakuum) po katerem se zvok ne more širiti. Če zvonec zavijemo v tkanino in ga damo še v škatlo, ga bomo slabše slišali. Še slabše pa ga bomo slišali, če ga obesimo pod poveznik, iz katerega lahko izsesamo zrak.
(V resnici ga slabše slišimo že, če ga damo pod poveznik, zraka tudi ne moremo popolnoma izčrpati, poleg tega pa se zvok prenaša tudi po sami napravi.)
zvoncekpodzvonom_m.jpg (3433 bytes)

Jakost zvoka:

db W/m2 Amplituda tlaka v N/m2 Opis
0 10-12 0,00002 Meja slišnosti
10 10-11 0,000065 šelest listja
20 10-10 0,0002 Rahel šepet
30 10-9 0,00065 Tiha soba, violina-pianissimo
40 10-8 0,002 Tiho govorjenje, tiha glasba, stanovanje
50 10-7 0,0065 Restavracija, tih radio
60 10-6 0,02 Glasno govorjenje, glasen radio
70 10-5 0,065 Promet v mestu
80 10-4 0,2 Hrupna ulica, kričanje
90 10-3 0,65 Avtomobilska troblja
100 10-2 2 Sirena
110 10-1 6,5 Pnevmatično kladivo
120 1 20 Reakcijski motor
130 10 65 Meja bolečine

Prenos energije in podatkov lahko poteka z zvokom
Gostoto energijskega toka ali jakost zvoka merimo v decibelih (po Alexandru Bellu 1847 - 1922).  Jakost zvoka povzroča občutek glasnosti, ki je odvisna od frekvence in jo merimo v fonih (Npr.: 40 fonov glasen se našemu ušesu zdi tako zvok z jakostjo 80 db (
10-4 W/m2) pri frekvenci 30 Hz kot zvok z jakostjo 40 db (10-8 W/m2) pri 1000 Hz in 60 db (10-6 W/m2) pri frekvenci 20.000 Hz. V splošnem je jakost v decibelih enaka glasnosti v fonih pri 1000 nih/s.
Merilec zvoka na fotografiji kaže, da činela oddaja zvok z jakostjo 105 db.
Zvok so uspeli zapisati kasneje kot slike, zato so bili prvi filmi nemi. Do izuma gramofona so zvoke zapisovali s črkami-besedami in v glasbi z notami. Leta 1878 je Edison izumil prvi fonograf - vrteči se valj najprej z voskom nato z grafitom v katerega so utrli zvočno nihanje. 1887 pa je Berliner izumil okroglo ravno vinilno ploščo, ki se lahko vrti z 78; 45; 33,3 in 16,6 obrati na minuto. Na fotografiji je gramofon brez zvočnika po katerem drsi igla. Nihanje igle zaradi vijug v plošči se prenaša na jogurtov lonček, ki zaniha zrak in slišimo glasbo posneto na plošči. Manjši lonček bolje reproducira višje tone, večji pa nižje (basovski zvočniki so večji).
cinelazDb_m.jpg (2909 bytes)gramofon_m.jpg (4644 bytes)

Uho
notruho_m.jpg (4983 bytes)polz_m.jpg (2571 bytes)cutnicezazvok_m.jpg (6383 bytes)cutnice_m.jpg (6955 bytes)

Pražna tonska avdiometrija je najpogostejša subjektivna preiskovalna metoda za ugotavljanje stanja sluha.
Pražni tonski avdiogram je grafični prikaz slušnega praga pri posameznih frekvencah. Na sliki je vrisan primer krivulj slušnih pragov za desno in levo uho, izmerjen po zračni prevodnosti.
Preizkus sluha poteka v posebnem prostoru, ki je izoliran pred motečim hrupom iz okolja.

Svetloba
Prve poskuse s svetlobo glej v naravoslovju in tehniki za 4. in 5. razred in v terenskih vajah (Tudi Sonce je vir energije).
Včasih je bila svetloba v učnem načrtu ob koncu 7. razreda bivše osemletne osnovne šole, sedaj pa je v zadnjih dveh razredih devetletke ni več v učnem načrtu.

Svetila in osvetljena telesa

infrapec_m.jpg (2421 bytes)
ultra&infrardeca_m.jpg (2729 bytes)
UV_m.jpg (4407 bytes)
  Svetila so predmeti, ko oddajajo svetlobo, osvetljena pa so tista, na katera pada svetloba. Če svetloba od predmetov pride v naše oko, jih vidimo. Vsako telo, oddaja (seva) svetlobo. Običajno jo ne vidimo. Šele, če je dovolj segreto (več kot 300°C) oddaja najprej infra rdečo in, če ga še bolj segrejemo, vidno svetlobo. Naše oko je najobčutljivejše na rumeno svetlobo valovne dolžine 555 nm (glej tudi občutljivost ušesa), vidimo pa od 390 (vijolična) do 730 nm (rdeča). Infrardeča svetloba, ki jo oddaja npr. infra grelnik ima nekaj daljšo valovno dolžino (in manjšo frekvenco) kot vidna svetloba, ultravijolična svetloba (na fotografiji desno) pa ima nekaj krajšo valovno dolžino (večjo frekvenco) kot vidna svetloba. Od ultravijolične svetlobe osvetljeni beli predmeti so še bolj beli. V njej so dobro vidni npr. delci kinina v toniku in z njo pregledujejo, če bankovci niso ponarejeni. Ker vzbujene molekule kinina oddajajo modro svetlobo, bi lahko na ta način merili vsebnost kinina pri konstantni svetlobi, ali delež UV svetlobe pri konstantni vsebnosti kinina.

Na spodnjih dveh fotografijah fotografski aparat zazna infrardečo svetlobo, ki jo oddaja daljinski upravljalnik elektronskih naprav in ki za naše oko ni vidna.

 

laser2_m.jpg (1730 bytes)
LaserVMlek_m.jpg (2350 bytes)
LEDiod_m.jpg (3404 bytes)
  Danes lahko delamo poskuse z LASERJEM (980) - Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation - svetilom, ki seva koherenten - enobarven vzporeden curek svetlobe. Poskuse s svetlobnim kazalnikom - pointerjem, ki je preprost laser, lahko dela le učitelj, saj obstaja nevarnost, da bi si učenci z njim dlje časa svetili v oči. Vidnega naredimo z vodno pršilko pri čemer se svetloba na drobnih kapljicah odbija v vse smeri in tudi v naše oko. Če z laserjem posvetimo v čisto vodo, prav tako ne bomo videli curka svetlobe, če pa posvetimo v vodo v katero smo kanili kapljico mleka ali deterdženta, bomo zagledali curek, ki se odbija od majhnih delcev mleka.
  Dandanes proizvajajo tudi polprevodniške LED - Light Emitting Diode (2025), ki sevajo že dovolj močno svetlobo za poskuse. Dobijo se v različnih barvah z določeno valovno dolžino. Prikazovalniki (ekrani) so danes večinoma narejeni iz tekočih kristalov natančnih struktur, obstajajo pa že iz organskih materialov OLED - Organic Light Emitting Diode, ki so enostavnejši in svetlejši, ter iz velikih polimernih molekul  PLED - Polymer Light Emitting Diode, predvsem za povečevalne optične naprave.

 

sipanje_m.jpg (3303 bytes)   Sipanje svetlobe lahko enostavno razložimo s primerjavo kotaljenja težke krogle za balinanje in lahke žoge za tenis po travi. Težja krogla se ne bo skoraj nič odklonila od svojega premega gibanja, lažja pa močno. Podobno se v ozračju močneje siplje modra (zato je nebo modro), manj pa rumena svetloba (zato je vzhajajoče ali zahajajoče Sonce rumeno). Podobno se na fotografiji v raztopini fluoresceina močno siplje zelena, rumena pa manj. Poskus lahko izvedemo tudi tako, da z BATERIJSKO SETILKO (982, 1903, 2107) posvetimo v vodo v katero smo kanili nekaj kapljic mleka. (Kakšno nebo vidi (podnevi) astronavt na Luni?)

 

BelaInCrnaRok_m.jpg (4185 bytes)
Plocevinki_m.jpg (4182 bytes)SegrRazKot_m.jpg (3716 bytes)
  Da svetloba prenaša energijo občutimo na lastni koži, ki se segreje, ko jo absorbira. Če jo počrnimo npr. z grafitom, bomo to še bolj občutili. Če pa jo belo pobarvamo ali pa ovijemo z aluminijasto folijo, pa skoraj nič, ker jo odbija. še bolj je to očitno, če poskus naredimo z infrardečo žarnico. Tudi sončni kolektorji vpijajo svetlobo in grejejo vodo, pri sončnih celicah pa vpadna svetloba poganja električni tok. (glej tudi toploto zgoraj in terenske vaje)

  Z močno lučjo (reflektorjem) lahko segrevamo tudi vodo v počrnjeni in v svetleči pločevinki. Izmerimo začetno temperaturo, ki naj bi bila v obeh pločevinkah enaka in končno temperaturo po npr. 10 minutah v eni in drugi pločevinki. Nato izračunamo razliko temperatur v eni in drugi pločevinki in končno razliko razlik temperatur v obeh pločevinkah.

 

  Segrevanje je odvisno od kota pod katerim pada svetloba na površino telesa. Zato se poleti zemlja bolj segreva, pozimi pa manj. Segrevanje je odvisno tudi od časa obsevanja. Poskus lahko izvedemo tako, da poševno posvetimo z močno lučjo na črno pobarvano ploščo na stiroporni podlagi in s kontaktnim ali infrardečim termometrom izmerimo njeno temperaturo (na fotografiji po 10 minutah 39°C), nato pa še navpično in ponovno izmerimo temperaturo (na fotograiji 47°C, prav tako po 10 minutah obsevanja).

 

Luxmet_m.jpg (4646 bytes)   Candela je svetilnost v fiziološkem merilu svetila, ki seva enobarvno svetlobo s frekvenco 540.1012/s  s svetilnostjo 1/683 watta na steradian v fizikalnem merilu (včasih so rekli npr. 60 svečna žarnica, ker je svetila kot 60 sveč ali candel). Svetlost ploskovnega izvira navajamo v candelah/m2 (npr. 400 cd/m2 pri LCD računalniških zaslonih in 1000 cd/m2 pri plazma TV zaslonih).
  Svetlobni tok je energija, ki jo odda telo v časovni enoti s sevanjem. Merimo ga v Wattih. V fiziološkem merilu merimo svetlobni tok v lumnih. 1 lm oddaja svetilo 1 candele (pri vidni svetlobi 555 nm) (75W žarnica z volframsko nitko seva svetlobni tok v fiziološkem merilu 680 lm).
  Osvetljenost je svetlobni tok, ki pada na ploščinsko enoto (m2) in jo merimo v luxih = lumen/m2.
  680 luxov = 680 lumnov/m2 = 1 W/m2, kar je npr. primerna osvetlitev za branje. To kaže tudi fotografija Luxmetera (fotografi mu pravijo svetlomer). (glej tudi terenske vaje)

Senca, prosojnost, sivost.

polsenc_m.jpg (3107 bytes)
neostrasenca_m.jpg (2312 bytes)
sencamlekatusa_m.jpg (3264 bytes)
RazbitStek_m.jpg (2998 bytes)
Led_m.jpg (5003 bytes)
sencafolij_m.jpg (1846 bytes)
stopnjesivine_m.jpg (2484 bytes)

  Za neprozornimi predmeti nastane senca. Na robu sence razsežnega svetila nastane polsenca. Ta je izrazitejša, če je zaslon bolj oddaljen v primerjavi s svetilom (na drugi fotografiji z grafoskopom).

 

  Če v petrijevki na grafoskopu nalijemo črn tuš in belo mleko, bo za obema nastala senca, saj sta oba za svetlobo neprozorna.

 

  Tudi, če prozorna telesa zdrobimo postanejo neprozorna npr. steklo (šipa) je prozorno zdrobljeno ne, gladek led brez mehurčkov ali snega je prozoren in potopljen v vodo sploh ni viden, zdrobljen pa ni prozoren, tudi sneg ni prozoren, čeprav je iz prozorne vode.

 

  Za prosojnimi predmeti nastane delna senca. Če na grafoskop polagamo prosojnice stopničasto drugo na drugo, bo na zaslon padlo vedno manj svetlobe. Podoben učinek dobimo, če svetimo pod pravokotnim zaslonom z enim, dvema in več svetili, ki so vedno bolj oddaljena od njega. Senca zaslona bo vedno temnejša, iz čim manj svetil bo prihajala svetloba.

Odboj svetlobe
Na ravnih zrcalih se svetloba odbije pod enakim kotom kot pade nanj. To pokažemo z režo na grafoskopu, ki je vzporeden s tablo in zrcalom, ki ga v curku, ki oblizne tablo, postavimo pravokotno na tablo. Če spreminjamo vpadni kot, se bo enako spremenil tudi odbojni kot. Da je zrcalo osvetljeno ne vidimo (vidimo le sliko svetlobnega curka v njem). Če namesto ravnega zrcala ob tablo postavim zmečkan staniol papir, se bo od vsakega ravnega delca svetloba odbila po "odbojnem zakonu" tako, da je vsak odbojni kot enak vsakemu vpadnemu kotu. Podobno je vsak kristalček snega drugače postavljeno ravno zrcalce in lesketanje morja, jezera ali reke je tudi posledica odboja od premičnih zrcalc - gladine vode. Od belega papirja, ki je še bolj drobno naguban, pa se svetloba razprši v vse smeri in na njem lepo vidimo svetlobni curek. Od črnega zaslona se nič svetlobe ne odbije, temveč se vsa vpije. Nastopajoče na televiziji ali filmu napudrajo prav zato, da se ne svetijo, saj se od pudra svetloba odbija difuzno.
Slika v zrcalu je za dva opazovalca vzajemna. Če prvi vidi v zrcalu drugega, potem mora tudi drugi videti prvega. Ne moreš se skriti tako, da bi videl drugega, on pa tebe ne.
Prozorne snovi npr. steklo, okenska šipa, so lahko tudi zrcala, če je druga stran zelo slabo osvetljena. Podnevi je okno od zunaj skoraj zrcalo, saj v temno notranjost skoraj nič ne vidimo, če pa gledamo od znotraj ven, bomo steklo komaj opazili. Ponoči je situacija obratna; ven skoraj nič ne vidimo od zunaj v notranjost pa, zato običajno zvečer zagrnemo zavese ali spustimo žaluzije.
Na vodni gladini je odboj odvisen tudi od vpadnega kota. Večji ko je vpadni kot, manj svetlobe se odbije. To pomeni, če gledamo skoraj navpično v vodo, bomo dno dobro videli, ker se le malo svetlobe odbije, če pa gledamo poševno, se bo večina svetlobe odbila od vodne površine in dna ne bomo videli
RavnoZrc_m.jpg (2860 bytes)PolprZrcalo_m.jpg (2723 bytes)OdbojZak_m.jpg (2781 bytes)odbojnametalu_m.jpg (2816 bytes)OdbojNaFol1_m.jpg (3131 bytes)OdbojNaFol2_m.jpg (2816 bytes)OdbojNaBel_m.jpg (2769 bytes)OdbNaCrn_m.jpg (2678 bytes)soncenasnegu_m.jpg (4028 bytes)ZrcaljNaVod_m.jpg (3972 bytes)LesketVod_m.jpg (10158 bytes)ProzornoMorj_m.jpg (4539 bytes)SvetlVCurkuVod_m.jpg (6440 bytes)

TrasiranOdboj_m.jpg (2495 bytes)
TrasirOdboj_m.jpg (2386 bytes)

  Učenci lahko "odkrijejo" odbojni zakon z zrcalom v stojalu na listu papirja. Predenj postavijo dva risalna žebljička na plosko stran, nato pa se postavijo pred zrcalo tako, da se bosta njuni slika v njem prekrivali.. Nato pred njiju postavijo še dva žebljička, ki se bosta prekrivala s slikama prvotnih dveh. S svinčnikom označijo lego zrcala in lege vseh štirih žebljičkov. Če točki prvotnih dveh povežejo in podaljšajo do zrcala, bodo ugotovili, da sta kota med premico skozi druga dva in zrcalom, ter prvima dvema in zrcalom enaka. Postopek naj ponovijo še pri drugačnem položaju prvih dveh žebljičkov. Kasneje jim razložimo, da običajno merimo kota med pravokotnico na zrcalo in vpadnim žarkom, ter med odbitim žarkom in vpadno pravokotnico, ki sta prav tako enaka. Če se žebljički premikajo, položimo list papirja na pluto ali stiroporno ploščo v katero žebljičke zapičimo, kot vidimo na fotografiji.

 

SOK_m.jpg (4923 bytes)
SOKzrcalo_m.jpg (3520 bytes)
OdbojniZak_m.jpg (2280 bytes)
odbojnazrcalu_m.jpg (2504 bytes)

  Za poskuse iz optike je včasih tovarna Vega izdelala šolski optični komplet. V njem je med drugim cev z 12 V avtomobilsko žarnico, ki jo napajamo preko transformatorja - usmernika. Na nasprotnem koncu cev zapremo z zaslonko z režo. Sliko reže izostrimo z vrtenjem cevi tako, da je nitka v žarnici vzporedna z režo. Cev položimo na stojali na mizo pred stiroporno ploščo tako, da je reža pravokotna nanjo in se na listu papirja lepo vidi curek svetlobe, ki se odbije od zrcala. Če spreminjamo vpadni kot, se bo spreminjal tudi odbojni kot tako, da sta vedno enaka. Spet lahko na listu papirja narišemo vsaj dve točki v vpadnem in dve v odbojnem žarku, ter obrišemo zrcalo.






Podjetje Dipro izdeluje optični komplet z 12 V, 50 W halogensko žarnico v cilindru z režami na obodu. V curke postavljamo figure (senca), zrcalo (odboj), PVC polkrog (lom), barvne filtre,...






Dobijo se tudi laserji, s katerimi še laže in brez težkih transformatorjev pokažemo odboj žarka ali treh vzporednih žarkov od ravnega zrcala, ki so po odboju tudi vzporedni. Podobno kot pri odboju zvoka, lahko tudi pri odboju svetlobe naredimo poskus z dvema papirnatima tulcema, ki morata biti na zrcalo postavljena pod enakim kotom, da skozenj lahko spustimo snop svetlobe.

 

60stopinj_m.jpg (3218 bytes)
calejdoskop_m.jpg (4357 bytes)

  Z dvema ravnima zrcaloma lahko pomnožimo denar. Če položimo kovanec med dve pokončni zrcali, ki sta na enem robu gibljivo zlepljeni z lepilnim trakom, bomo v njima videli več slik kovanca. število slik je odvisno od kota med zrcaloma. Čim manjši je kot, tem več je slik. V vzporednih zrcalih vidimo neskončno mnogo slik (npr. v dvigalu z zrcaloma na nasprotnih vzporednih stenah). Če zrcali položimo na kotomer, lahko učenci odkrijejo pravilo, da je produkt števila slik kovanca in originala s kotom enak 360°. Če je vmesni kot 0°, to je takrat, ko sta zrcali vzporedni, je slik neskončno mnogo. Če postavimo zrcali z vmesnim kotom 60°, bomo videli 5 slik + original = 6 (6 x 60° = 360°). Več o obratnem sorazmerju glej v "Bistrenju z naravolovjem". V kalejdoskopu so tri zrcala z vmesnim kotom 60° (enakostranični trikotnik).

Odboj svetlobe na ukrivljenih zrcalih
S konkavnim - vbočenim zrcalom lahko dobimo na zaslonu realno povečano ali pomanjšano sliko predmeta. V njem lahko vidimo navidezno obrnjeno in pomanjšano sliko predmeta, če je ta dlje od gorišča zrcala in povečano pokončno sliko, če je predmet bliže od gorišča zrcala. Da je slika večja od predmeta, lahko pokažemo z vbočeno polpropustno plastiko. V lunaparkih so skrivne sobe z ukrivljenimi zrcali, danes pa se dobijo plastična zrcala in folije, ki ih prilepimo na trši karton ali mehkejšo leseno ploščo in jih poljubno upogibamo.  Pri odboju na cilindričnih zrcalih pride do tako imenovane kaustike. To lahko opazimo v skodelici ali na kozarcu, ko se odbiti žarki ne sekajo v eni točki, temveč zvezno.

SlikaSKonkavnZrcal_m.jpg (5078 bytes)slikasvece_m.jpg (2066 bytes)svecavukrivljzrcalu_m.jpg (2487 bytes)obrnjvkonkavn_m.jpg (2586 bytes)konkavpoveca_m.jpg (2283 bytes)PolpKonkZrc_m.jpg (3253 bytes)VbocZrcal_m.jpg (4944 bytes)konkavnozrcalo_m.jpg (2007 bytes)VbocZrc2_m.jpg (4826 bytes)VbocZrc_m.jpg (5530 bytes)

V konveksnem - izbočenem zrcalu vidimo vedno navidezno pomanjšano in pokončo sliko predmeta, ki je bliže zrcalu kot predmet.
KonveksZrcalo_m.jpg (2708 bytes)PolpKonvZrc_m.jpg (3116 bytes)SOKizboczrcalo_m.jpg (2538 bytes)konveksnastekl_m.jpg (8508 bytes)

Lom svetlobe
Če svetloba pade na mejo dveh snovi, se je del odbije, del pa se jo "zlomi" v snov

Ugodno je, če je mogoče učilnico vsaj delno zatemniti.
Pod akvarij postavimo bel list papirja. Na eno steno ob dno akvarija nalepimo glavnik. Na dno akvarija položimo cilindrično zbiralno lečo. Pred akvarij postavimo baterijsko svetilko tako, da svetlobni curek preseva glavnik in lečo.
Opazujemo svetlobo iz baterijske svetilke in njen prehod skozi lečo. Na mesto, kjer se sekajo svetlobni curki postavimo plastičen zaslon. Leča predstavlja očesno lečo, zaslon pa očesno ozadje.
Narišite in opišite poskus. Posebej bodite pozorni na svetlobno pego na zaslonu.
Sedaj simulirajte gledanje v vodi. V akvarij previdno nalijemo vodo. Voda naj sega čez lečo. Opazujte potek žarkov in sliko na zaslonu. Narišite in opišite. Primerjajte z okoliščinami brez vode.
zaba_m.jpg (5176 bytes)lomsvetlobe1_m.jpg (3585 bytes)
lomvgosto_m.jpg (2357 bytes)SOKlomizgost_m.jpg (1755 bytes)SOKpopolniodboj_m.jpg (2794 bytes)planparalel_m.jpg (3078 bytes)SOKprizma_m.jpg (4067 bytes)LomSvetlZLas_m.jpg (3103 bytes)LomPalic_m.jpg (3076 bytes)lomsvetlobe.jpg (5054 bytes)

Popolni odboj. Ko svetloba prehaja iz gostejšega v redkejše sredstvo, se lomi od vpadne pravokotnice. Če vpadni kot povečujemo, bo pri določenem kotu lomni kot 90° in svetloba se pri še večjem kotu lahko le še odbija od mejne ploskve.
V kozarec nalijte vodo. Kozarec postavite ob rob mize, ob kozarec postavite različne raznobarvne predmete. Opazujte vodno gladino v kozarcu iz različnih smeri. Kozarec počasi dvigajte in opazujte.
Z besedo in sliko pojasnite opažanja.
Z laserjem lahko pokažemo popolni odboj na vodni gladini, če posvetimo od strani od spodaj v posodo z vodo v katero smo za kratek čas potopili košček mila. Dosežemo lahko tudi večkratni popolni odboj. "Vodniki" ali "prevodniki" za svetlobo, pa tudi druga elektromagnetna valovanja, so optična vlakna iz katerih svetloba ne more "uiti" in delujejo na osnovi popolnega odboja.
PopOdb_m.jpg (2519 bytes)popolniodbojnavodi_m.jpg (3313 bytes)PopOdbRib_m.jpg (4453 bytes)PopolniOdb_m.jpg (3228 bytes)OpticVlak_m.jpg (3371 bytes)

Leče in preslikave
Zbiralna leča nima ravno najprimernejšega imena, saj svetlobe v splošnem ne zbira, temveč se takoj za lečo snop svetlobe najprej oža in je najožji v gorišču, nato pa se spet razširja, kar lahko pokažemo, če na konveksno lečo posvetimo z ene strani, na drugi strani pa skozi središče leče postavimo nanjo pravokoten prosojen pergamentni papir na katerem se lepo vidi sled svetlobnega snopa. Res pa je, da če zaslon postavimo vzporedno z lečo v njeno gorišče, bo okrog njega zaslon temnejši. Namesto stekla ali plastike, lahko uporabimo vodo v okrogli plastenki ali plastični polkrogli (npr. od okraskov za novoletno jelko). Če npr. na sončevi svetlobi stoji okrogel akvarij, obstaja nevarnost, da v gorišču zagori vnetljiva snov. Gorišče izbočene leče določimo najpreprosteje tako, da z njo preslikamo zelo oddaljen(e) predmet(e) npr. skozi okno na zaslon (svetlo steno) v temnejši učilnici. Razdalja med lečo in izostreno (obrnjeno in pomanjšano) sliko je goriščna razdalja. Dioptrija leče je obratna goriščni razdalji v metrih. Leča z goriščno razdaljo 33 cm ima dioptrijo 3, leča z dioptrijo 4 ima goriščno razdaljo 1/4 m = 25 cm.
"Dalekovidni" učenci morajo za opazovanje bližnjih predmetov uporabljati zbiralno lečo, "kratkovidni" pa za opazovanje oddaljenih predmetov očala z razpršilno lečo. Če taka očala osvetlimo z grafoskopom bomo na tabli opazili razliko. Na fotografiji levo so očala z razpršilnima lečama, na desni po z zbiralnima. Razliko lahko tudi otipamo, saj so zbiralne leče na sredini debelejše - konveksne, razpršilne pa tanjše - konkavne.
Običajno opazovani predmet oddaja glede na okolico premalo svetlobe. Zato za opazovan predmet vzamemo raje svetilo. Učitelj lahko uporablja svečo, ker lahko z njo izvedemo najustreznejše poskuse, učenci pa ne smejo uporabljati odprtega ognja, zato naj uporabljajo baterijsko svetilko, ki ji odstranimo zgornji del. še bolje je, če uporabljamo več LEDiod s katerimi lahko pokažemo zrcalno in obrnjeno sliko. Če je leča bliže predmetu - svetilu, kot je njena goriščna razdalja, ne moremo dobiti slike na zaslonu. Če je svetilo v goriščni razdalji leče, dobimo na zelo oddaljenem zaslonu obrnjeno in zelo povečano sliko. Če lečo še oddaljujemo od predmeta, se bo slika na vedno bližjem zaslonu pomanjševala. In če je leča zelo daleč od predmeta, lahko na zaslonu v goriščni razdalji dobimo obrnjeno in pomanjšano sliko, podobno kot prej opisano sliko skozi okno. S svetlečimi LEDiodami lahko pokažemo, da je slika ostra le v določeni razdalji, ostale slike diod pa niso ostre. Če pogledamo skozi oddaljeno lupo oddaljen predmet vidimo njegovo obrnjeno in pomanjšano sliko. Pri preslikavi rasežnega predmeta nastane težava, katero točko bomo preslikali v točko na zaslonu. Globinsko neostro siko lahko izboljšamo, če zmanjšamo zaslonko (s tem pa zmanjšamo njeno svetlost. Na zadnji fotografiji je najboj ostra slika zelene LEDiode in najmanj rdeče. Glej spodaj camero obscuro in fotoaparat.
zbiranjerazsirzlupo_m.jpg (1702 bytes)
leca_m.jpg (2349 bytes)plastenkaleca_m.jpg (2458 bytes)vodaleca_m.jpg (3241 bytes)preslizleco_m.jpg (3351 bytes)slikasvecezlupo_m.jpg (2208 bytes)preslikavasvece_m.jpg (2449 bytes)ocala_m.jpg (3483 bytes)PogledSkoziLup_m.jpg (3450 bytes)

Zbiralno lečo lahko uporabljamo kot lupo ali "povečevalno steklo", če gledamo skozi njo predmete, ki so bliže kot je njena goriščna razdalja. Te slike ne moremo ujeti na zaslon. Če je predmet v goriščni razdalji, ga ne vidimo. Če je svetilo dlje od goriščne razdalje, vidimo njegovo obrnjeno sliko. Najprej povečano, v dvojni goriščni razdalji enako veliko, še dlje pa pomanjšano. Te slike lahko prestrežemo tudi na zaslonu (prosojnem pergamentnem papirju ali v vodi v katero smo kanili kapljico mleka ali mila) na tistem mestu na katerem vidimo sliko (glej zgoraj).
vodapovecuje_m.jpg (3088 bytes)povecsvecazlupo_m.jpg (2684 bytes)svecaskozilupo_m.jpg (3298 bytes)obrnjzlupo_m.jpg (2724 bytes)slikavmleku_m.jpg (3253 bytes)

S pomočjo šolskega optičnega kompleta ali treh vzporednih curkov laserske svetlobe lahko pokažemo potek žarkov skozi leče - tako imenovano geometrijsko optiko. Srednji žarek usmerimo skozi središče cilindrične leče, ki potuje nemoteno premočrtno. Skrajna dva pa se na meji leče dvakrat lomita in pri zbiralni leči sekata v gorišču, ki je tem bliže leči, čim bolj ukrivljene so ploskve in pri razpršilni ali konkavni leči, ki je na sredini tanjša, razširjata, kot da bi izhajala iz ene točke - gorišča na drugi strani leče. Včasih rečemo konkavni tudi pomanjševalna leča, saj predmete skozi njo vidimo pomanjšane. Če združimo zbiralno in razpršilno lečo z enako ukrivljenimi ploskvami, bodo žarki potovali skozi obe skupaj nemoteno vzporedno.
Dioptrija leče ni odvisna samo od ukrivljenosti površine leče, temveč tudi od lomnega količnika, ki je odvisen od lastnosti obeh snovi na meji. Če potopimo zbiralno lečo v vodo, se goriščna razdalja močno poveča, ker se svetloba manj lomi (glej film spodaj).
SOKzbiralna_m.jpg (3625 bytes)SOKrazprsilna_m.jpg (1850 bytes)PomnajsLec_m.jpg (3587 bytes)SOKzbirinrazpr_m.jpg (1764 bytes)

Kaustika

Pred izumom leče so preslikovali predmete s pomočjo camere obscure (obskurne sobe), to je temne sobe z majhno odprtino - luknjico skozi katero se je na nasprotni steni proicirala obrnjena slika svetle zunanjosti. Kasneje so sobo pomanjšali v škatlico, ki ima na eni strani luknjico, na drugi pa prosojen zaslon. Da vidimo sliko na prosojnem zaslonu, le ta ne sme biti osvetljen. To lahko dosežemo na dva načina. Ali delamo poskuse v temnem prostoru s predmetom - svetilom, ali pa v svetlem prostoru z zastrtim zaslonom. V prvem primeru je ugodno, če je svetilo nesimetrično npr. v obliki "1" ali črke L. Na en konec kartonske ali plastične cevi z gumico pritrdimo navaden papir na drugega pa prosojen paus papir. V navaden papir naredimo z iglo luknjico, ki jo obrnemo proti svetilu in na drugem koncu lahko z normalne zorne razdalje opazujemo na prosojnem zaslonu sliko svetila, ki je obrnjena in pomanjšana. Prvi fotografski aparati so bili parvzaprav camere obscure pri kateri so prosojen zaslon zamenjali s fotografsko ploščo. Današnji fotografski aparati imajo pred luknjico - zaslonko zbiralno lečo, ki zbere več svetlobe in izostri sliko zelo oddaljenega predmeta na zaslonu v goriščni razdalji. Odprtina je v tem primeru lahko večja. Celo, če v papir naredimo dve luknjici, bo zbiralna leča zbrala svetlobo iz ene točke predmeta skozi več luknjic v eno točko na zaslonu (iz druge točke predmeta skozi več luknjic v drugo točko slike predmeta na zaslonu). V temni veži lahko opazimo obrnjeno barvno siko premetov z ulice, ki se preslikajo skozi zastrto odprtino za pošto. V temni sobi lahko na steni nasproti rolet z luknjicami vidimo slike Sonca. Na nasednji fotografiji vidimo obrise drevesa med Soncem in luknjicami. Namesto skozi luknjice, lahko preslikamo Sonce skozi reže med listi drevesa na tla. Ob delnem sončevem mrku bomo videli na tleh vse polno "lunc", ki jih vidimo na naslednji fotografiji na tleh zatemnjene sobe skozi luknjice od rolet ob delnem sončevem mrku 29. marca 2006.
cameraobscura_m.jpg (2453 bytes)camera_m.jpg (5369 bytes)cameraobsc.jpg (3838 bytes)neg.foto.plosca_m.jpg (3764 bytes)lunce_m.jpg (3425 bytes)

Preprost daljnogled lahko naredimo iz neobdelane leče dioptrije 2 to je s 1/2 m goriščno razdaljo za objektiv, za okular pa vzamemo kakšno manjšo odpadno lečo z goriščno razdaljo 5 cm. Torej moramo odrezati (50 cm + 5 cm =) 55 cm dolgo kartonsko cev premera 6 cm, da lahko v izrezan plastični pokrov vstavimo večjo lečo. Manjšo lečo s trajno elastičnim kitom prilepimo na pododmetno dozo tudi premera 6 cm, v katero predhodno z luknjačem naredimo na sredini luknjo in ji rob malo pobrusimo, da jo lahko vtaknemo v kartonski tulec. Dozo lahko premikamo, za izostritev slike, zato odrežemo kartonsko cev še za kak centimeter (55 cm - 2 cm = 53 cm). Če na kartonsko cev nataknemo še "ovratnik" s polmerom približno 10 cm, lahko opazujemo na zaslonu sliko Sonca. Pri tem moramo paziti, da učenci ne pogledajo z daljnogledom direktno v Sonce.
daljnogled1_m.jpg (2482 bytes)daljnogled2_m.jpg (1884 bytes)

Človeško oko
Preprost model človeškega očesa lahko naredimo iz okrogle steklene posode za akvarij, na katero pritrdimo s trajno elastičnim kitom zbiralno lečo z ustrezno goriščno razdaljo, ki zbere vzporedne žarke iz grafoskopa na nasprotni steni posode. Okrog leče izrežemo papirno zaslonko v vodo pa kanemo nekaj kapljic mleka ali fluoresceina, da se lepše vidi snop svetlobe. Na drugi fotografiji je "oko" brez leče pri katerem nastane slika izrezane puščice iz kartona na grafoskopu, daleč za mrežnico. Na tretji fotografiji je na levi dalnovidno oko, pri katerem nastane slika za mrežnico, ker je "pre kratko" in pred katerega moramo dati ustrezno zbiralno lečo, da slika nastane na mrežnici, na desni pa kratkovidno oko, pri katerem slika nastane pred mrežnico, ker je "podaljšano" in moramo pred očesno lečo dati razpršilno lečo, da dobimo ostro sliko na mrežnici (naslednja fotografija). Dobijo se tudi tovarniško izdelani modeli očes pri katerih lahko spreminjamo debelino očesne leče z vbrizgavanjem vode in pri katerem lahko spreminjamo tudi dolžino očesa. Pred očesom je stojalo za vstavljanje ustrezne leče (glej zgoraj očala).
oko1_m.jpg (3132 bytes)OkoBrezLec_m.jpg (2951 bytes)OkoKrDal_m.jpg (3477 bytes)OkoZOcal_m.jpg (3911 bytes)oko_m.jpg (2787 bytes)
   

  .      .

LinD_oko_m.jpg (2634 bytes)

  Če zapreš (pokriješ) levo oko in z desnim gledaš levo piko, ter približaš sliko obeh pik na približno 5 cm, bo desna pika izginila, ker svetloba od nje pade na slepo pego, kjer izhaja vidni živec in je manj receptorjev za svetlobo.
  Dve očesi imamo zato, da vidimo prostorsko - tridimenzionalno. Če opazujete prst na iztegnjeni roki, boste opazili, da se na oddaljenem ozadju premika, če izmenično gledate z levim in desnim očesom, čeprav se pri tem ne premikate. S paralakso lahko ocenimo tudi oddaljenost predmetov.
  Če nekaj cm pred enim očesom držite dlan, pred drugim pa cev npr. tulec od toaletnega papirja, boste zagledali preluknjano dlan.

Barve
   
Bela svetloba je sestavljena iz svetlob mavričnih barv
Mavrico lahko naredimo na več načinov. Klasičen je s stekleno prizmo. Dobro mavrico dobimo z močno svetlobo npr. iz diaprojektorja v katerega namesto diapozitiva vstavimo ozko režo. Z zbiralno lečo lahko mavrico spet zberemo v belo barvo.
Drug način je z vodno prizmo, ki jo naredimo v kadički s poševnim zrcalom na katerega posvetimo z ozkim curkom svetlobe iz grafoskopa.
Tretji način je z razprševanjem vode (če sije sonce in dežuje). Znotraj kapljice se svetloba odbije in jo vidimo, če gledamo proti kapljici s soncem za hrbtom. Včasih vidimo dvojno mavrico, ki nastane po dvakratnem odboju svetlobe znotraj kapljice, kar lahko pokažemo z okroglo čašo vode ali na okrogli stekleni plošči, ki predstavlja kapljo (na fotografiji je levo od izvira svetlobe primarna, desno pa sekundarna mavrica).
Četrti način je z uklonsko mrežico spet najbolje z diaprojektorjem. Dobijo pa se tudi igrače - očala z uklonsko mrežico, lahko pa pogledamo proti svetilu tudi skozi dežnik ali pa posvetimo na kompaktni disk CD. Razlaga uklona kot posledico valovne narave svetlobe je za osnovno šolo verjetno prezahtevna (glej spodaj valovanje)
Peti način je nastanek mavrice na tankih plasteh npr. olja na vodi, ali brezbarvnega laka za nohte, ki ga lahko z vodne gladine "poberemo" z grobim črnim papirjem, ali pa na milnih mehurčkih
rakete_m.jpg (4848 bytes)mavrsprizmo_m.jpg (4401 bytes)mavrica1_m.jpg (3444 bytes)dveprizmi_m.jpg (1880 bytes)zbranamavrica_m.jpg (2102 bytes)mavrica_m.jpg (3454 bytes)dvojniodbojvkapli_m.jpg (3249 bytes)OljeNaLuz_m.jpg (6151 bytes)mavricanaplasti_m.jpg (3815 bytes)mavricanaCD_m.jpg (2196 bytes)mavricaCD_m.jpg (3282 bytes)mehurcki_m.jpg (3807 bytes)
uklon_m.jpg (2360 bytes)uklonadezniku_m.jpg (2895 bytes)

Svet je pisan
Barve zaznavamo s čutnicami na očesni mrežnici, ki jim pravimo čepki in so manj občutljivi kot paličice za črno-belo svetlobo. To lahko opazimo, če v črni škatli skozi luknjico opazujemo različne barve. Če je škatla zaprta ne vidimo ničesar, če jo le rahlo odpremo, vidimo svetlejše in temnejše sive predmete (ponoči je vsaka krava črna) in šele če še malo bolj odpremo škatlo, zagledamo barve.
BarvevSkatli_m.jpg (4161 bytes)

Čepke imamo tri vrste: za rdečo, zeleno in modro barvo. Z različnimi intezitetami vzdraženja teh treh čutnic, dobimo obutek množice različnih barv.
Barvna televizija pričara množico barv s spreminjanjem jakosti le treh barv: rdeče, zelene in modre (RGB - red, green, blue), ki skupaj dajo belo.
TV_m.jpg (5263 bytes)RGBTV_m.JPG (6236 bytes)

Primite v roko nekaj barvnih svinčnikov in jih skrijte za hrbet. Premešajte jih. Glejte naravnost in počasi premikajte enega od svinčnikov iza hrbta v svoje vidno polje. Kakor hitro svinčnik zagledate, ustavite roko. Katere barve je svinčnik težko ugotovite, ker so čepki s katerimi zaznavamo barve, razporejeni bolj okrog sredine mrežnice, kot paličice.

Aditivno (seštevalno) mešanje barv: če bel zaslon osvetljujemo z različnimi barvami je tem svetlejši, čim več je mavričnih barv. Če so zastopane vse, postane bel. Belo barvo dajo tudi curki  komplementarnih (dopolnilnih) barv kot npr. rdeča in modrozelena, oranžna in svetlo modra, ali treh barv: rdeče, zelene in modre. S seštevanjem rdeče in zelene dobimo rumeno barvo. Učenci lahko tudi sami s šolskim optičnim kompletom sestavljajo raznobarvne curke svetlob, še bolj preproste poskuse pa lahko naredimo z LEDiodami (rdečo, zeleno in modro - RGB).
3BarvnGrof_m.jpg (5049 bytes)

Barvne vrtavke. Če vrtavko pobarvamo z nežnimi mavričnimi barvami, se nam bo v dovolj močni beli svetlobi pri hitrem vrtenju zazdela bela. Tudi če jo pobarvamo rdeče in modrozeleno ali pa rdeče, zeleno in modro, bo postala bela. Bolje je, če jo pobarvamo v krožnih izsekih.
rdecemodravrt_m.jpg (2036 bytes)rdecemodrorumena_m.jpg (1920 bytes)rumenomodravrt_m.jpg (1846 bytes)rdecerumenavrt_m.jpg (2240 bytes)

Predmete vidimo obarvane zato, ker odbijajo le določene barve ostale pa vpijajo. Bel predmet odbije vse barve, črn pa vse vpije in nič ne odbija, zato črna ni barva. Zelene rastline vidimo zelene zato, ker odbijajo zeleno barvo. Če predmeti niso osvetljeni z belo barvo, jih lahko vidimo v drugačni barvi kot če so osvetljeni z belo svetlobo. Npr. zelen predmet v rdeči svetlobi vidimo kot črn saj rdečo barvo vpije, zelene pa ne more odbiti, ker je ni. Barvni papirji za tovrstne poskuse naj ne bodo gladki, temveč čim bolj hrapavi. Tudi Lubelija je v sončevi svetlobi modra, če pa jo osvetlimo s klasično žarnico na žarilno nitko pa vijolična.
rdecodboj_m.jpg (2836 bytes)zelenodboj-m.jpg (2743 bytes)BarvniPapir_m.jpg (3102 bytes)BarvnPapVRd_m.jpg (3069 bytes)VijoInModrRoz_m.jpg (5904 bytes)

Subtraktivno (odštevalno) mešanje barv pa dobimo, če belo svetlobo prepuščamo skozi barvne filtre. Čim več ko je filtrov, tem temnejši je zaslon (npr. pri barvni fotografiji) in črn, če so zastopani vseh barv. Črn zaslon dobimo tudi s prekrivanjem npr. zelenega in rdečega filtra, ker zelen filter prepušča samo zeleno barvo, rdeč pa samo rdečo. Na fotografiji srednji del reže prekrivata zelen in rdeč filter. Na zaslonu na levi vidimo celotno mavrico, nato del, ki ga prekriva zelen filter, nato del, kjer se prekrivata oba filtra, ki ni osvetljen, nato del, ki ga prekriva rdeč filter in na desni spet celotno mavrico.
OdstBarv_m.jpg (2812 bytes)

Slikarji uporabljajo pri mešanju barv barvni krog, ki ga sesavlja 12 barv in sicer 3 primarne, 3 sekundarne in 6 terciarnih. Primarne barve so rdeča (magenta + rumena), rumena (yellow) in modra (cian + magenta). Sekundarne barve so oranžna, ki jo dobimo z mešanjem rdeče in rumene, vijolična (rdeča + modra) in zelena (rumena + modra). Terciarne barve dobimo z mešanjem primarnih in sekundarnih barv. Mešanje barv je podobno odštevalnemu, saj posamezne barve vpijajo različne barve. Svetlejše (pastelne) barve dobimo z dodajanjem bele barve, temnejše pa z dodajanjem črne.
BarvniKrog_m.jpg (6000 bytes)PrimarneBarve_m.jpg (3616 bytes)

Tudi z Air Brush BLITZER AIR ART SET DESIGNER (377) barvnimi flomastri lahko z zrakom iz pumpice nabrizgamo različne barve na papir (snovno ali odštevalno mešanje barv).
Podobno lahko s prahom, ki ga dobimo iz barvnih kred zmešamo različne barve.
Obstajajo tudi različne igre z barvami npr. Barvni atelje ATELIER COULEURS (181) in BARVNE KROGLICE (2214), Color Roller.
AirBrush_m.jpg (4178 bytes)BarvneKred_m.jpg (2977 bytes)
Barvne sence: Če posvetimo z dvema enakima grafoskopoma na pokončno letev, bosta na zaslonu nastali dve (pol) senci. Če na grafoskopa položimo barvna filtra npr. zelenega in rdečega, bo zelen prepuščal le zeleno barvo in rdeč le rdečo. Na sredini zaslona, kamor padeta obe svetlobi, bomo dobili rumeno osvetljen zaslon. Če pred rumeno osvetljen zaslon postavimo npr. palico, bomo spet dobili dve senci, ena od senc bo osvetljena le z rdečo, druga pa le z zeleno svetlobo in bosta senci videti rdeča in zelena. Če odstranimo enega od filtrov (npr. zelenega), bi pričakovali, da bo zelena senca postala siva, v resnici pa jo bomo videli še vedno zeleno, ker je okolica sence osvetljena z belo in rdečo svetlobo, barvno nasprotje pa povzroči, da je (siva) senca videti zelenkasta. Tudi s šolskim optičnim kompletom lahko pričaramo s tremi raznobarvnimi curki svetlobe tri barvne sence.
BarvnSenc_m.jpg (4209 bytes)BarvneSenc_m.jpg (4216 bytes)

Svetloba prenaša podatke
    Svetloba povzroča snovne spremembe

Valovanje
Včasih je bilo nekaj o valovanju v učnem načrtu za 7. razred bivše osemletne osnovne šole, potem ga več kot 15 let ni bilo, sedaj pa je ponovno v načrtu za 7. razred devetletke.
Valovanje izhaja iz nihanja, zato najprej pokažemo in razložimo nihanje kroglice obešene na nitki, uteži obešene na vzmeti, vozička, vpetega med dve vzmeti in mogoče še nihanje sučnega nihala - sučne vzmeti - "nemirke" v uri, ki jo je danes zamenjalo nihanje v kristalu kvarca. Kaj je nihajni čas, od česa je odvisen od česa ne? (Glej merjenje časa v N&Tv4.&5.r.) Pri nihanjih (pa tudi pri kroženju) s kratkimi nihajnimi časi raje govorimo o frekvenci, ki nam pove število nihajev (vrtljajev) v časovni enoti (sekundi). Nihanje in nato valovanje sta pojava, ki ju je nujno potrebno predstaviti z več zaporednimi slikami. V zatemnjenem prostoru jih lahko prikažemo s stroboskopsko svetilko, na šoli pa ne bi smel manjkati digitalni fotoaparat, ki lahko posname tudi nekaj sekundni film, ki ga lahko kasneje s počasnim posnetkom analiziramo. "Sliko" nihanja lako dobimo tudi z nihalom s preluknjano posodico, ki pušča sled na papirju, ki ga enakomerno vlečemo po tleh pod nihalom. Omenimo lahko tudi resonaco, ko nihalo močno zaniha, če ga vzbujamo z lastno frekvenco.
nitno_nihalo_m.jpg (1747 bytes)vzmetno_nihalo_m.jpg (1746 bytes)NihalaNaVzm_m.jpg (2699 bytes)sucno_m.jpg (2309 bytes)
nihvozicka_m.jpg (2229 bytes)nihanjevalovanje_m.jpg (3028 bytes)

Nato povežemo - sklopimo več enakih nihal in zanihamo eno. Drugo za drugim bodo zanihala tudi ostala. Z VZMETMI SKLOPLJENA NITNA NIHALA(615), ki morajo imeti dovolj velike mase in dovolj "mehke" vzmeti. Pri VOZIČKIH (2146) na kovinski drči povezanimi s prožnimi vzmetmi lahko spreminjamo maso posameznega vozička. Pri "VALOVNEM APARATU" (2164) so nihajoče palice pritrjene na prožni jeklenici. Da preprečimo neželeni "odboj" na koncu, na zadnje nihalo pritrdimo obešeno ploščico v glicerinu ki uduši nihanje. študent Oskar Krevh je za diplomsko nalogo izdelal VALOVNI APARAT (2428) s prečnimi nihali na dveh žicah, ki je bolj obvladljiv. Na enem koncu ga z ročajem zanihamo, na drugem koncu ga lahko trdno vpnemo, ali pa prosto s trakom.
skloplj_nihala_m.jpg (2175 bytes)vozicki_m.jpg (2153 bytes)vozicki_utez_m.jpg (2266 bytes)valovni_aparat1_m.jpg (2437 bytes)valovni_aparat_z2_m.JPG (2984 bytes)ValovniApar2_m.jpg (2085 bytes)ValApar5_m.jpg (1724 bytes)ValovnApar1_m.jpg (2038 bytes)

Valovanje na vrvi in dolgi vzmeti
Na navadni VRVI (1812,1814) bomo teže pokazali valovanje. Za to je boljša daljša GUMIJASTA VRV (597). V ta namen lahko npr. v "Astri" kupimo gumijasto okroglo tesnilo (npr. d = 6 mm), ki ga poceni prodajajo na metre. Dva učenca, najmanj 5 m narazen, naj jo rahlo napeto držita v rokah. Na enem koncu naj eden od učencev rahlo udari po vrvi od spodaj navzgor. Opazili bomo, kako po prožni vrvi potuje motnja - "hrib". Če hkrati udarimo na obeh koncih, se bosta "hriba" na sredini srečala in nemoteno nadaljevala potovanje do drugega konca. Če se srečata dve telesi npr. dve žogi, se bosta odbili. Če bomo na obeh koncih udarili v isti smeri, se bosta motnji na sredi ojačili, če pa v nasprotnih smereh, se bosta ob srečanju oslabili. Poskus lahko ponovimo tudi tako, da vrv položimo na gladka tla. Pri naslednjem poskusu naj eden od učencev enakomerno niha z roko v kateri drži vrv levo - desno. Opazili bomo, kako potuje valovanje. Valovna dolžina je razdalja med dvema hriboma ali med dvema dolinama (na fotografiji 60 cm). Frekvenco nihanja naj spreminja. Da ne potuje vrv pač pa valovanje poudarimo z mašnico na sredi vrvi, ki bo samo nihala prečno na smer potovanja valovanja. Zato takemu valovanju pravimo prečno ali transverzalno valovanje. Omenjene poskuse na tleh lahko ponovimo tudi z dolgo kovinsko vzmetjo - SLINKY (628).
valovanjenavrvi_m.jpg (3432 bytes)valovi_na_gumi_m.jpg (2780 bytes)val_na_vzmeti_m.jpg (2419 bytes)val_m.jpg (3700 bytes)
transverz_m.jpg (4753 bytes)

Z MAVRIČNO VZMETJO (1198) iz plastike pa lahko pokažemo še drugo vrsto valovanja. Rahlo napeto dolgo vzmet (bolje je, če dve mavrični vzmeti zlepimo drugo za drugo) na gladki podlagi naj učenec na enem koncu hitro sune v smeri proti učencu na drugem koncu. Opazili bomo kako motnja - tokrat zgoščina potuje po vzmeti. Vzmet lahko tudi na enem koncu hitro raztegnemo. Tej motnji bomo rekli razredčina. Če sedaj oba učenca vsak na svojem koncu hkrati povzročita motnjo, bomo spet opazili, da motnji nemoteno potujeta druga skozi drugo. Če bosta iste vrste se bosta ob srečanju ojačili, razredčina in zgoščina pa se bosta oslabili. Pri naslednjem poskusu naj eden od učencev, ki držita rahlo napeto vzmet, enakomerno niha roko naprej in nazaj v smeri vzmeti. Opazili bomo kako potuje valovanje od njega proti drugemu učencu. Da ne potuje vzmet pač pa le motnje - zgoščine in razredčine bomo spet opazili po privezani mašni na sredini vzmeti, ki bo samo nihala, tokrat v smeri širjenja valovanja, zato taki vrsti valovanja pravimo vzdolžno ali longitudinalno valovanje.
zgoscina_m.jpg (3677 bytes)
longitudinalno_m.jpg (4681 bytes)LongValovNaSlin_m.jpg (1360 bytes)

Valovanje na vodni gladini
Valovanje na vodni gladini lahko opazujemo na morju, ribniku ali jezercu, vendar moramo pri tem seveda spet paziti na varnost učencev. Najlepše krozne valove dobimo, če na gladko površino vode kanemo kapljo. Valove lahko povzročamo tudi s palico ali z zobom lesenih grabelj. Za dva sočasna izvira valovanj lahko starim lesenim grabljam "izpulimo" ali odžagamo še preostale "zobe" razen dveh, ki sta čim bolj narazen. Za ravno valovanje pa grablje obrnemo. Hitrost potovanja valov lahko tudi izračunamo. Na vodno gladino položimo npr. dve speti metrski plastični palici, ki smo jima na vsakem koncu (s trajnoelastičnim kitom) pritrdili dve stiroporni krogli, da bosta plavali na vodni gladini. Izmerimo čas potovanja motnje ob dvo metrtrski palici. 2m delimo s časom v katerem jo prepotuje motnja. Če na vodno gladino damo žogico ali čolniček, lahko opazujemo kako zaniha ko pride val do njega. Žogica se bo z valovi premikala po vodni površini, vendar približno 10 krat počasneje.
ValovNaMor_m.jpg (6379 bytes)kroznoval_m.jpg (3942 bytes)ravnovalovnaribniku_m.jpg (6313 bytes)dvakrogznaval_m.jpg (5279 bytes)ValoviZaRack_m.jpg (5585 bytes)

Valovanje na vodni površini v valovni kadi lahko opazujemo od strani skozi prozorno steno. 2 m dolgo VALOVNO KAD (2427) iz pleksi stekla je za diplomo izdelal študent Simon Kurinčič. V kadi lahko spreminjamo globino vode in opazujemo žogico, ki plava na površini. Ko pride do nje motnja naredi premik v obliki navpične elipse (in se približno 10 x počasneje giblje v smeri valovanja, kot samo valovanje).
valovnakad_m.jpg (3069 bytes)valovi4_m.jpg (2686 bytes)valovi1_m.jpg (2205 bytes)

V razredu lahko s preprostimi sredstvi prikažemo valovanje na vodni površini tako, da na GRAFOSKOP (2292) damo prozorno KAD (570), ki ima nagnjene robove, da preprečimo odboje. Odboje lahko omilimo tako, da ob robove zatlačimo plastelin tako, da se globina proti robu počasi manjša. V kadičko lahko kanemo tudi kapljico deterdženta in s tem zmanjšamo viskoznost in "odbojnost". Globina vode naj bo čim manjša. Na zaslonu izostrimo sliko površine vode (kakšnega mehurčka na njej). Koncentrične valove lahko povzročamo kar s prstom ali pa z manjšo kroglico, ravne pa z ravnilcem ali deščico. Valove lahko povzročimo tudi z udarcem ob steno kadi. Nedaleč od izvira imajo valovi obliko predmeta s katerim povzročamo valove. Na zaslonu so lepo vidni valovi po odboju od ovire.
KroznoValov_m.jpg (4011 bytes)krozno_m.jpg (3566 bytes)ravnovalov_m.jpg (3222 bytes)valovtrikotn_m.jpg (2956 bytes)0dboj50_m.jpg (2567 bytes)

Seveda obstajajo priprave za PROJEKCIJO VALOVANJA Z VIBRATORJEM (925) ali VALOVNA KAD (570), kjer lahko spreminjamo frekvenco nihanja in na katerega lahko natikamo točkast izvir valovanja ali ploščico za ravno valovanje. Svetilo lahko z vrtečim se zaslonom izmenično zastiramo z določeno frekvenco tako, da dobimo projekcijo "stoječega" valovanja. V pladenj z vodo lahko polagamo različne ovire kot na primer ravno ali ukrivljeno "zrcalo". Lom pokažemo tako, da spremenimo globino vode in s tem hitrost širjenja valovanja, pa tudi frekvenco in valovno dolžino tako, da položimo na dno kadičke stekleno ali prozorno plastično ploščico z robom poševno na smer širjenja valovanja. Debelina stekla naj bo vsaj pol globine vode. Na robu ovire lahko opazimo uklonski pojav (da se valovanje širi tudi "okoli vogala"), še bolje na drugi strani reže. V naravi vidimo, da se valovanje širi tudi za pomolom (okoli roba pomola). Z delci snovi, npr. s kroglicami, ki jih zakotalimo proti oviri, to ni mogoče. Interferenco (ojačitve dveh hribov ali dveh dolin in oslabitve na mestih kjer se "srečata" hrib in dolina) lahko pokažemo z dvema režama, pri katerih lahko spreminjamo njuno medsebojno razdaljo ali z dvema točkastima izviroma, ki jima lahko spreminjamo frekvenco nihanja in s tem razdalje med interferenčnimi črtami, vendar to že presega osnovnošolsko fiziko.
projekc_valovanja_m.jpg (3138 bytes)ravno_valov_m.jpg (3001 bytes)ValovNaGraf_m.jpg (3700 bytes)kroznosvetloz_m.jpg (2314 bytes)lom_m.jpg (2934 bytes)
UklonVBan_m.jpg (3738 bytes)UklonValov_m.jpg (3078 bytes)uklonluknjica_m.jpg (2301 bytes)interferenca_m.jpg (2608 bytes)

Zvok in svetloba sta valovanji.
Zvok je vzdolžno ali longitudinalno valovanje (delci sredstva po katerem se širi, nihajo v smeri razširjanja zvoka). Po brezzračnem prostoru (vakuumu) se ne more širiti.
Svetloba je prečno ali transverzalno valovanje (elektromagnetno nihanje je pravokotno na smer razširjanja valovanja). Včasih so mislili, da tudi svetloba potrebuje sredstvo po katerem se širi in ga poimenovali "eter". še danes kdaj slišimo, da se radijski valovi, ki so le nekaj daljši elektromagnetni valovi od svetlobnih, širijo po "etru". Že skoraj 100 let pa vemo, da svetloba ne potrebuje sredstva za razširjanje. Od Sonca do Zemlje potuje po praznem prostoru s hitrostjo 300.000 km/s  nekaj več kot 8 minut (Produkt valovne dolžine in frekvence je konstanten in znaša prav 3 . 108 m/s. To pomeni čim krajša je valovna dolžina, tem večja je frekvenca) (glej radijske valove v 9. razredu)

valovna dolžina v m frekvenca v Hz ime skupine
1011 - 108 3.10-3 - 3 nizkofrekvenčni valovi
108 - 104 3 - 30.000 zvočne frekvence v elektroakustiki
103 (1 km) 3.105 dolgi radijski valovi
102 3.106 (3 MHz) srednji radijski valovi
10 3.107 kratki radijski valovi
1 3.108 metrski radijski valovi
10-1 3.109 decimetrski radijski valovi
10-2 3.1010 centimetrski radijski valovi
10-3 3.1011 milimetrski radijski valovi
10-4  - 10-6 3.1012 - 3.1014 infrardeči žarki (svetloba)
400 - 800 nm 375 - 750 THz vidna svetloba
10-7 - 10-9 3.1015 - 3.1017 ultravijolična svetloba (žarki)
10-9 - 10-11 3.1017 - 3.1019 rentgenski žarki
10-12 - 10-13 3.1020 - 3.1021 žarki gama, kozmični žarki

SPLETNA STRAN JE šE V PRIPRAVI