Demonstracioni ogledi u obradi teme „njutnovi zakoni“

Демонстрациони

огледи

у

обради

теме

„

Њутнови

закони

“ 

 - 

дипломски

рад

 - 

Ментор

:   

Кандидат

: 

Др

Душанка

Обадовић

, 

ред

.

проф

.                       

Ђорђе

Ћипаризовић

Нови

Сад

, 2007. 

УНИВЕРЗИТЕТ

У

НОВОМ

САДУ

ПРИРОДНО

 – 

МАТЕМАТИЧКИ

ФАКУЛТЕТ

ДЕПАРТМАН

ЗА

ФИЗИКУ

Демонстрациони

огледи

у

обради

теме

 „

Њутнови

закони

“ 

2

САДРЖАЈ

           1.    

Увод

.....................................................................................................3 

  1.1. 

Демонстрациони

огледи

......................................................................4 

2.

О

Исаку

Њутну

...................................................................................5 

2.1. 

Ране

године

...........................................................................................6 

2.2. 

Математичка

истраживања

 ................................................................7 

2.3. O

птика

 ..................................................................................................8 

2 .4. 

Закон

гравитације

и

закони

кретања

.................................................9 

2.5. 

Њутнова

јабука

 ...................................................................................11 

 2.6. 

Каснији

живот

....................................................................................12 

3.   

Њутнови

закони

.................................................................................14 

3.1. 

Први

Њутнов

Закон

.............................................................................14 

         3.1.1. 

Обрада

наставне

јединице

први

Њутнов

закон

....................16 

          3.1.2. 

Огледи

............................................................................................17 

          3.1.2.1 

Кретање

куглице

дуж

различитих

подлога

..............................17 

                3.1.2.2. „

Инерција

 1“ – 

Новчић

у

чаши

.................................................19 

                3.1.2.3. „

Инерција

 2“ – 

Кидање

конца

...................................................20 

          3.1.2.4. „

Инерција

 3“ – 

Куглица

и

чаша

................................................22 

 3.2. 

Други

Њутнов

закон

............................................................................23 

 3.2.1. 

Инертност

.......................................................................................24 

          3.2.2. 

Општија

формулација

Другог

Њутновог

закона

 .......................25 

          3.2.2.1. 

Оглед

 – „

Флипер

“.......................................................................27 

      3.3. 

Трећи

Њутнов

Закон

..................................................................29 

3.3.1. 

Оглед

 – „

Лет

до

звезда

“................................................................30 

4. 

Услови

под

којима

закони

важе

.........................................................32 

 4.1. 

Инерцијални

сиастеми

референције

.................................................33 

       4.2. 

Неинерцијални

системи

референције

...............................................35 

5. 

Закључак

..............................................................................................42 

6. 

Литература

...........................................................................................43 

7. 

Кратка

биографија

..............................................................................44 

8. 

Кључна

документацијска

информација

............................................45 

Демонстрациони

огледи

у

обради

теме

 „

Њутнови

закони

“ 

4

1.1.

ДЕМОНСТРАЦИОНИ

ОГЛЕДИ

За

успешно

показивање

физичких

појава

, 

процеса

законитости

или

одговарајућих

објеката

као

и

начина

њиховог

рада

, 

користе

се

демонстрациони

огледи

. 

У

извођењу

демонстрационих

огледа

, 

поред

наставника

, 

потребно

је

да

буду

укључени

и

ученици

  [2]. 

Сврха

демонстрационог

огледа

је

у

томе

да

се

формира

један

облик

формалног

мишљења

, 

који

се

назива

експериментално

мишљење

, 

то

јест

мишљење

које

се

среће

при

извођењу

експеримената

када

треба

открити

све

оно

што

може

да

утиче

на

неку

појаву

и

шта

доводи

до

неке

појаве

 [3]. 

Чињеница

је

да

су

ученици

више

заинтересовани

за

реалне

појаве

и

објекте

него

за

апстрактне

описе

. 

Они

више

воле

оно

што

могу

да

виде

, 

него

оно

што

треба

да

замишљају

, 

више

оно

што

је

у

покрету

него

што

је

статично

. 

Зато

демонстрациони

огледи

чине

наставу

занимљивијом

и

интересантнијом

 [2]. 

У

нашим

школама

запостављена

је

експериментална

страна

наставног

процеса

, 

као

један

од

разлога

наводи

се

недостатак

наставних

средстава

за

извођење

експеримената

. 

Захваљујући

једноставним

огледима

, 

који

могу

да

се

реализују

помоћу

материјала

који

се

налазе

свуд

око

нас

, 

односно

не

захтевају

скупу

апаратуру

, 

постиже

се

да

су

сви

ученици

активни

и

задовољни

и

сагледавају

лепоту

извођења

наставе

[4].  

Демонстрациони

огледи

у

обради

теме

 „

Њутнови

закони

“ 

5

2.

О

ИСАКУ

ЊУТНУ

Да

би

потврдио

своја

оргинална

гледишта

о

начину

падања

тела

, 

Галилео

Галилеј

 (Galileo Galilei), 

око

 1590. 

године

, 

први

повезује

три

начина

истраживања

природе

: 

посматрање

, 

размишљање

и

експеримент

. 

По

први

пут

мери

масе

тела

, 

пореди

пређена

растојања

и

интервале

времена

и

то

понавља

више

пута

да

би

нумерички

описао

уочену

правилност

појаве

и

утврдио

да

ли

је

његово

гледиште

исправно

. 

Сто

година

касније

Исак

Њутн

 (Isaac Newton) 

је

имао

на

располагању

довољно

бројних

података

о

понашању

природе

па

је

могао

да

развиј

прву

општу

математичку

теорију

, 

која

је

могла

да

опише

и

предвиди

понашање

у

великом

броју

реалних

, 

једноставних

ситуација

 [5]. 

„

Исак

Њутн

био

је

  e

нглески

физичар

, 

математичар

, 

астроном

, 

алхемичар

и

природни

филозоф

, 

који

је

данас

за

већину

људи

једна

од

највећих

личности

у

историји

науке

. 

Рођен

је

 4. 

јануара

 1643. 

у

Енглеској

, 

а

преминуо

 20. 

марта

 1727. 

у

Лондону

. 

Његова

студија

Математички

принципи

филозофије

природе

  (

Philosophiae 

Naturalis Principia Mathematica

), 

објављена

 1687, 

која

описује

универзалну

гравитацију

и

три

закона

кретања

, 

поставила

је

темеље

Класичне

 (

Њутнове

) 

механике

и

послужила

као

пример

за

настанак

и

развој

других

модерних

физичких

теорија

. 

Изводећи

из

овог

свог

система

Кеплерове

законе

кретања

планета

, 

он

је

био

први

који

је

показао

да

се

кретања

тела

на

Земљи

и

кретања

небеских

тела

потчињавају

истим

физичким

законима

. 

Уједињујућа

и

детерминистичка

моћ

његових

закона

довела

је

до

револуције

у

науци

и

до

даљег

напретка

и

уздизања

хелиоцентризма

. 

У

механици

, 

Њутн

је

такође

указао

на

један

нови

, 

велики

, 

значај

принципа

одржања

импулса

и

момента

импулса

. 

У

оптици

, 

он

је

изумео

рефлексиони

(

огледалски

) 

телескоп

и

открио

да

се

пропуштањем

беле

светлости

кроз

стаклену

призму

она

разлаже

у

спектар

свих

боја

. 

Њутн

се

снажно

залагао

у

прилог

честичне

природе

светлости

. 

Он

је

такође

формулисао

емпиријски

закон

хлађења

, 

проучавао

брзину

звука

и

предложио

теорију

о

пореклу

звезда

. 

У

математици

, 

Њутн

дели

заслуге

са

Готфридом

Лајбницом

 (Gottfried Leibniz) 

за

откриће

инфинитезималног

рачуна

. 

Он

је

такође

изложио

и

уопштену

биномску

теорему

, 

развијајући

на

тај

начин

тзв

. “

Њутнов

метод

” 

за

апроксимације

нула

функције

и

доприносећи

проучавањима

разлагања

функција

у

редове

. 

Демонстрациони

огледи

у

обради

теме

 „

Њутнови

закони

“ 

7

да

заврши

образовање

. 

Ово

је

и

учинио

у

својој

деветнаестој

години

, 

а

његов

школски

успех

у

завршној

години

био

је

задивљујући

. 

У

јуну

 1661, 

је

примљен

у

Тринити

колеџ

у

Кембриџу

. 

У

то

време

предавања

на

колеџу

заснивала

су

се

углавном

на

Аристотеловом

учењу

, 

али

Њутн

је

више

волео

да

чита

много

напредније

идеје

модерних

филозофа

, 

као

што

је

Рене

Декарт

, 

и

астронома

Галилео

Галилеја

, 

Николе

Коперника

и

Јоханеса

Кеплера

. 

У

 1665. 

години

, 

открива

генералисану

биномску

теорему

, 

и

почиње

да

развија

математички

апарат

који

ће

касније

прерасти

у

тзв

. 

инфинитезимални

рачун

. 

Убрзо

пошто

је

стекао

диплому

у

1665, 

Универзитет

се

затвара

, 

што

је

представљало

меру

предострожности

против

“

велике

куге

”. 

Због

тога

, 

следећих

 18 

месеци

Њутн

проводи

у

кући

своје

баке

, 

где

предано

ради

на

инфинитезималном

рачуну

, 

проблемима

из

оптике

и

проналажењу

закона

гравитације

. 

2.2. 

Математичка

истраживања

Њутн

и

Готфрид

Лајбниц

открили

су

инфинитезимални

рачун

независно

један

од

другог

, 

користећи

сваки

своју

сопствену

, 

јединствену

, 

нотацију

  (

као

што

су

већина

матеметичара

то

и

чинили

у

то

време

). 

Мада

је

Њутн

разрадио

свој

метод

годинама

пре

Лајбница

, 

он

није

објавио

о

томе

скоро

ништа

све

до

 1693, 

и

потпуни

увид

у

свој

инфинитезимални

рачун

пружио

је

тек

 1704. 

У

међувремену

, 

Лајбниц

почиње

да

објављује

потпуни

опис

свог

метода

 1684. 

Поврх

тога

, 

Лајбницова

нотација

и

“

инфинитезимални

метод

” 

постају

опште

прихваћени

на

континенту

, 

а

после

 1820-

те

, 

или

ту

негде

, 

и

у

Британској

империји

. 

Њутн

је

тврдио

да

он

није

био

рад

да

објави

свој

инфинитезимални

рачун

бојећи

се

да

би

због

тога

могао

бити

исмеван

. 

Почев

од

 1699, 

други

чланови

краљевског

друштва

оптужују

Лајбница

за

плагијат

, 

а

овај

спор

избија

пуном

снагом

у

 1711. 

Тако

започиње

горка

Њутнова

расправа

са

Лајбницом

око

приоритета

открића

инфинитезималног

рачуна

, 

која

ће

их

пратити

скоро

целог

живота

, 

све

до

смрти

овог

другог

 1716 

године

. 

Ова

расправа

створиће

поделу

између

математичара

Британије

и

континенталне

Европе

, 

која

је

можда

за

читав

век

успорила

напредак

математике

у

Британији

. 

Њутну

је

одато

признање

за

откриће

генерализоване

биномске

теореме

, 

важеће

за

било

који

експонент

. 

Он

је

открио

Њутнове

идентитете

, 

Њутнов

метод

, 

класификовао

је

криве

конусних

пресека

  (

полиноми

трећег

степена

са

две