Luonnontieteen opettajan itse tekemä! Liikkuva Scratch-digimateriaali, joka selkeyttää pituus- ja poikittaisaallot
Tervehdys! Olen tiedevalmentaja Ken Kuwako. Minulle jokainen päivä on uusi koe.
Maailmamme on täynnä aaltoja: ääntä, valoa, maanjäristyksiä ja jopa älypuhelinten radiosignaaleja. Fysiikan tunneilla monet kuitenkin kokevat aaltoliikkeen opiskelun haastavaksi, kun siirrytään mekaniikasta eteenpäin.
Tämä johtuu siitä, että ajattelutapa on muutettava täysin. Emme enää seuraa kappaleen liikkumista paikasta toiseen, vaan meidän on ymmärrettävä näkymätön ilmiö: se, miten pelkkä värähtely eli energia etenee.
Tässä postauksessa esittelen Kansallisen luonnontiedemuseon näyttelyitä sekä itse kehittämiäni digitaalisia oppimateriaaleja, joiden avulla aaltojen maailma avautuu intuitiivisesti. Aloitetaan tarkastelemalla, miltä aallon dynaaminen liike todellisuudessa näyttää.
Mehiläistanssi paljastaa poikittaisen aaltoliikkeen salat
Jotta aaltoliikkeen hahmottaminen olisi helpompaa, olen kehittänyt Scratch-ohjelmointiympäristöllä visuaalisia työkaluja aaltojen ominaisuuksien ymmärtämiseen. Olen julkaissut jo noin 40 erilaista materiaalia, joita kuka tahansa voi kokeilla ilmaiseksi tällä sivustolla. Tänään esittelen niistä yhden suosikkini: mehiläisillä höystetyn oppaan aaltojen maailmaan.
Katsotaan ensin tätä poikittaista aaltoliikettä (transversaalinen aalto) esittelevää harjoitusta:
Mehiläisten kuljettama poikittainen aalto
Tämän työkalun hienous on siinä, että voit hidastaa liikkeen nappia painamalla. Kun aalto etenee oikealle, huomaat selvästi, että jokainen yksittäinen mehiläinen liikkuu todellisuudessa vain ylös ja alas. Mehiläistanssin avulla on helppo sisäistää, että itse aine pysyy paikallaan, vaikka värähtely siirtyykin eteenpäin.
Pitkittäisen aaltoliikkeen hämmennys haltuun mehiläisten avulla!
Seuraavaksi pureudumme pitkittäiseen aaltoliikkeeseen (longitudaalinen aalto), joka aiheuttaa monille päänvaivaa. Esimerkiksi ääni on tällaista aaltoliikettä. Haastavaksi asian tekee se, että paperilla nämä aallot piirretään usein poikittaisina aaltoina, mikä sekoittaa monen ajatukset.
Ymmärrä pitkittäinen aalto mehiläisten katseen avulla
Tässä mallissa mehiläisen katseen suunta (oikealle tai vasemmalle) kertoo, mihin suuntaan liike tapahtuu. Näin näet yhdellä silmäyksellä, missä kohtaa mehiläiset pakkautuvat tiheään (tiivistymä) ja missä ne ovat harvassa (harventuma).
Graafien hallinta: Aalto valokuvana ja videona
Aaltoliikkeen opiskelun suurin kynnys on usein graafien tulkitseminen. On välttämätöntä ymmärtää ero tietyn hetken aaltomuodon (y-x-graafi) ja tietyn pisteen värähtelyhistorian (y-t-graafi) välillä.
Ota kaksi kuvaajaa haltuun samanaikaisesti
Syvemmän ymmärryksen saavuttamiseksi valmistan parhaillaan uusia materiaaleja.
Tällä hetkellä suunnittelen uutta hidastettua työkalua, jossa yksi aalto ilmestyy kerrallaan nappia painamalla. Tavoitteeni on, että voit itse kokeilemalla oppia, miten aallon nopeus, väliaineen (mehiläisten) liike ja aallonpituus liittyvät toisiinsa.
Ota yhteyttä ja lue lisää
Tiedettä ja oivalluksia helposti lähestyttävässä muodossa! Sivustoltani löydät hauskoja kotona toteutettavia kokeita ja selkeitä vinkkejä tieteen maailmaan. ・Tieteen vinkkilipas on nyt myös kirjana. Lue lisää täältä. ・Lisätietoa minusta (Ken Kuwako) löytyy täältä. ・Yhteistyöpyynnöt (artikkelit, luennot, tiedepajat, TV-työt jne.) voit jättää tänne. ・Seuraa uusimpia päivityksiä X-palvelussa!
Tiedevinkkien YouTube-kanavalla julkaisen videoita koetilanteista!
