U početku me brinulo kako ću tokom online nastave izvoditi eksperimente, ali sam našla način da razbijem tu barijeru – trudila sam se da odaberem zanimljive primjere, kako bih zaintrigirala đake. Tako potičemo kreativno rješavanje problema, komunikaciju među učenicima, interdisciplinarnost, upotrebu moderne tehnologije i niz vještina potrebnih u procesu cjeloživotnog učenja, a od učenica dobijem izuzetno pozitivne reakcije. Shvatila sam da eksperimenti pozitivno utiču na razvijanje motivacije, volje, pažnje.
Svaka nastavna jedinica, pa i mjerenje brzine svjetlosti, nosi svoju težinu, ali uz eksperiment je možemo pojednostaviti i učiniti da ne bude apstraktna. Često djeci govorim da kuhinju koriste kao laboratoriju, da istražuju u prirodi, izvode oglede, jer tako stiču znanja sopstvenom aktivnošću, a ta znanja su trajnija i primjenjivija od onih koja su preuzeta od nastavnica.
Pomoću Facebook grupe Izborna nastava fizike i Moodle platforme učenici trećeg razreda Gimnazije Živinice u kućnim uslovima izmjerili su brzinu svjetlosti pomoću mikrotalasne peći. Uputstva za rad našli smo na sajtu Marinina razumljiva fizika, upoznala sam ih sa zahtjevnošću eksperimenta i dala im upute za korištenje pribora. Bilo im je drago što ćemo iz fizike raditi eksperiment i što to neće biti samo postavljanje lekcije na platformu. Da bi shvatili princip rada mikrotalasne peći, oslonili su se na prethodno obrađenu lekciju Talasna optika, u okviru koje su stekli neophodna znanja o interferenciji talasa i zavisnosti brzine talasa od talasne dužine i frekvencije. Cilj eksperimenta bio je da se učenici bolje upoznaju s primjenom elektromagnetnih talasa u svakodnevnom životu, da im se probudi istraživački duh, da steknu vještine korištenja savremenih e-learning resursa i tehnologije.
Nakon što su pročitali uputstva počela je diskusija, smjenjivala su se pitanja i odgovori na platformi i Facebook grupi.
Imali su mnogo pitanja i zapažanja: Profesorice, ja samo ubacim tanjir s hranom da se podgrije. Šta se unutra događa – ne znam; Znam kada je mikrotalasna peć otvorena da ne radi, kada se zatvori liči mi na vakumsku komoru; Pretpostavljam da je, kada su vrata pećnice zatvorena, strujni krug zatvoren i pećnica radi.
Lagano ih navodim da i dalje istražuju i potvrde ili opovrgnu svoju pretpostavku. Pitam ih da li poznaju neku vrstu elektromagnetnih talasa?
Gledao sam naučnu emisiju na televiziji i slušao da su dugine boje na nebu, odnosno vidljiva svjetlost, jedna vrsta elektromagnetnih talasa, kaže jedan učenik.
Pitam ih da li su ikad razmišljali o elektromagnetnim talasima dok se hrana zagrijava?
Nešto unutar peći pucketa kada se hrana zagrijava. Možda neki nevidljivi talasi prolaze kroz hranu?, kaže jedan dječak, a njegova drugarica iz klupe odgovara mu da ako je peć mikrotalasna – onda su to mikrotalasi.
Mikrotalasna pećnica hranu zagrijava uz pomoć mikrotalasa, objašnjava mu ona.
Pitam ih šta su to mikrotalasi.
Mikrotalasi su vrsta elektromagnetnih talasa, kao što su i radiotalasi, koji se kroz prostor kreću brzinom svjetlosti, brzo će jedan od njih, a drugi dodaje da se događa da je hrana u tanjiru neravnomjerno ugrijana.
Pišem im da je ovo odlično pitanje za naš eksperiment i da ćemo pomoću odgovora izračunati brzinu svjetlosti.
Pokušala sam im jednostavno objasniti šta se događa u mikrotalasnoj peći: pri kuhanju u mikrotalasnoj peći mikrotalasi prodiru u hranu, te potiču titranje molekula vode i masti. Toplina u tom slučaju ne mora putovati prema unutrašnjosti, ona je posvuda odjednom zato što sve molekule titraju u istom trenutku. Ponekad mikrotalasi prodiru neravnomjerno, pa može doći do njihovog pojačanja i slabljenja u velike komade hrane (ne prodiru skroz do sredine), a postoje i vruće tačke kao posljedica interferencije talasa (slaganje talasa kada se dva ili više talasa potpomaže). Rastojanje između dva najbliža djelića u istoj fazi oscilovanja je talasna dužina (λ). Interferencijom dva koherentna talasa istog pravca prostiranja, a suprotnog smjera, nastaje stojeći talas. Kod stojećeg talasa postoje pravilno raspoređene tačke ,u kojima čestice ne osciluju. To su čvorovi talasa. Između čvorova talasa nalaze se tačke u kojima čestice imaju najveću amplitudu oscilovanja, i njih nazivamo trbusi talasa. Međusobni razmak čvorova stojećih talasa iznosi polovinu talasne dužine, što mi trebamo izmjeriti.
Priprema i izvođenje eksperimenta
Potrebni materijal: mikrotalasna peć, petero jaja i lenjir
Uzmite samo bjelanca, malo ih umutite viljuškom i stavite na ravan tanjir, ne manji od onog čiji je prečnik 12 cm. Ako mikrotalasna okreće tanjir dok grije, mora se prvo ukloniti sistem za obrtanje jer tanjir mora da miruje dok se grije. Stavite tanjir sa bjelancem u mikrotalasnu peć i uključite je na 30 sekundi. Gledajte kako se jaje peče i u trenutku kada primijetite da su se na određenim mjestima pojavili balončići – ugasite peć. Prema potrebi, produžite trajanje pečenja. Kada izvadite tanjir, izmjerite lenjirom rastojanje između dva mjesta, odnosno između dvije grupe balončića, što su dva maksimuma zračenja. To rastojanje predstavlja polovinu talasne dužine elektromagnetnog talasa. Na zadnjoj strani mikrotalasne peći, na etiketi proizvođača, piše kolika je frekvencija njenih talasa (to je obično 2450 MHz). Znajući frekvenciju i talasnu dužinu, lako dobijamo brzinu svjetlosti. Eksperiment treba ponoviti pet puta, kako biste imali manju grešku u mjerenju.
Rezultat mjerenja:
Od 1970. godine za mjerenje brzine svjetlosti počeli su se koristiti laseri. Brzina svjetlosti u vakuumu (c = 299.792,458 km/s) izmjerena je 1987. godine, pa možemo zaključiti da smo prilično dobro izveli eksperiment.
Kada su počeli da rade vježbu, rekla sam im da mi šalju slike, da vidim kako to izgleda. Pojedini su napravili čimbur, jedni nisu imali ravan tanjir, drugima se tanjir okretao u peći, jedni kažu da su školjku jaja potrošili, i tako dalje, ali je svima bilo jako zabavno, smijali smo se do suza jer je jedan učenik dobio brzinu svjetlosti duplo veću od konstantne. Na kraju mi kažu da nije nimalo lako izvoditi eksperiment i dokazati nešto, ali jeste veoma zabavno. Znam da će pamtiti ovaj čas, pa i neke brojeve, a to je bio cilj.
