NARAVA V UČILNICI ali KAKO “ZGRADITI” MODEL
description
Transcript of NARAVA V UČILNICI ali KAKO “ZGRADITI” MODEL
NARAVA V UČILNICI ali
KAKO “ZGRADITI” MODELMojca Čepič
Pedagoška fakulteta Univerza v Ljubljani
O čem
• Kaj imenujemo model?• Katerim kriterijem mora zadostiti?• Kako ga naredimo?• Dva primera
– transport vode v drevesih– svetlobni curki pod vodo
Kaj je to MODEL v fiziki?
- miselni model
Kaj je to MODEL v fiziki?
- miselni model- grafična predstavitev
skica: G. Planinšič
Kaj je to MODEL v fiziki?
- miselni model- grafična predstavitev- matematični model
0
0 0
;
;
ray
ray
ray ray
dn xdxx
dk xdx
y k x x n x
Kaj je to MODEL v fiziki?
- miselni model- grafična predstavitev- matematični model- računalniški model (simulacija, animacija)
Kaj je to MODEL v fiziki?
- miselni model- grafična predstavitev- matematični model- računalniški model (simulacija, animacija)- (mehanski) model, učilo
Na kaj moramo biti pozorni
• Lahko temelji na istih naravoslovnih konceptih kot pojav sam
• Lahko temelji na analognih pojavih• Z modelom je mogoče eksperimentalno
pokazati za pojav značilne koncepte • Strokovni temelji ne smejo presegati znanja
učencev • Z modelom lahko načrtno eksperimentiramo
POJAV – svetlobna mreža- opazovanje- opisovanje dogajanja- ugotavljanje možnih razlag za dogajanje- oblikovanje hipotez(e)- preverjanje hipotez(e) MODEL
Kaj potrebujejo listi?
• kisik• hrana
• svetloba• ogljikov dioksid• voda
“prebava” oz.celično dihanje
fotosinteza
Kaj vemo o transportu vode?
Ksilem – sistem mrtvih cevi z radijem od 10 do 100 µm.
Vlek vode – kaj skrbi fizika?
Ksilem – sistem mrtvih cevi z radijem od 10 do 100 µm.NI AKTIVNE POMOČI STRUKTURE
• Ksilemski radiji od 10 do 100 µm.Kapilarni dvig dosega 3 m.
cos2rg
h
kapilarni vlek
Vlek vode – kaj skrbi fizika?
izhlapevanje
- stik voda-zrak- relativna vlažnost
dm Sdt
Če je ksilem iz mrtvih celic, ga je mogoče modelirati iz “mrtvih” komponent.
J.M. Vilalta, JBE (2003)
Kaj potrebujemo za laboratorijsko drevo?- Membrana
- Cev
- Vodni rezervoar
Merilna oprema:TermometerHigrometerTehtnicaBarometer
Kako torej narediti model drevesa?
List
Korenine
Rezultati
y = -0,0006x + 0,0048
y = -0,006x + 0,022
y = -0,025x + 0,006
-3,5
-3,0
-2,5
-2,0
-1,5
-1,0
-0,5
0,00 100 200 300 400 500 600
t [min]
m-m0 [g]
ventilator off ventilator on control beaker
Izhlapevanje
Susman et al, Phys. Ed. 2011
Rezultati
Vpliv vlažnosti in temperature
-0,02
-0,01
0,00
0,01
0,02
0 100 200 300 400 500t [min]
dm/dt [g/min]
20
25
30
35
40
RH [%] T [°C]
flow rate T RH
Curki svetlobe pod vodo
Svetlobni curki v meglenem jutru
Mreža svetlobnih lis
Ali imata kaj skupnega?
- Sipanje svetlobe na majhnih delcih
Toda
- Svetlobni curki nastajajo zaradi odprtin med listi- Vodna površina je prosojna v celoti
Mreža svetlobnih lis
- valovita površina deluje kot leče
DK Lynch, W Livingstone,Light and color in nature, 2001
Zakaj potem svetlobni curki?
- Zakaj najdemo svetlobne lise na različnih globinah?
- Zakaj se nadaljujejo na navpičnih stenah?
Kaj ponuja razmislek?
Razmislek
Ukrivljenost površine se spreminja, zato tudi gorišče
32 2
322
2 4
1 '
''( )2cos
22 sin
28 cos
f xR
f x
f x A x
A x
RA x
1nf Rn
Geometrijski pristop
2cosf x A x
enačba površine
Naklon površine
- enačba površine:
- naklon površine:
2cosf x A x
arctan
d f xx
d x
Vpadni kot
- enačba površine:
- naklon površine:
- vpadni kot:
2cosf x A x
arctan
d f xx
d x
x x
Lomni kot
- enačba površine:
- naklon površine:
- vpadni kot:
- lomni kot:
Izvesti za vsako točko
2cosf x A x
arctan
d f xx
d x
x x
sinarcsin
xx
n
Kaj dobimo ?
Geometrijski pristop
Svetlobni curki
x0
Svetlobni profil
Model
Težave pri opazovanju v naravi- hitro spreminjanje situacije- nezmožnost vpliva na okoliščine
Model- omogočiti mora opazovanje- študij odvisnosti od spremenljivk- razmisleki morajo biti veljavni tudi za model
Dinamični model
Statični model
Zaključek
• Kaj imenujemo modeli• Modeli pojavov v naravi• Kriteriji postavitve modela• Dva primera
– Transport vode v drevesih– Curki svetlobe pod vodo
Hvala za pozornost