Π.Π.Γ προετοιμασία Α΄γυμνασίου

ονομάζονται τα σωματίδια του φωτός. Δεν έχουν μάζα αλλά μεταφέρουν ενέργεια.

Ένα μικρό βίντεο για τον τρόπο που δημιουργούνται τα φωτόνια ... 

Μία δύναμη μπορεί…

•  να αλλάξει την κινητική κατάσταση ενός σώματος, δηλαδή να αυξήσει ή να μειώσει την την ταχύτητά του ή να αλλάξει την κατεύθυνση της κίνησής του ή
• να παραμορφώσει ένα σώμα μόνιμα ή προσωρινά.

Οι δυνάμεις ασκούνται με επαφή ή από απόσταση.
Τις δυνάμεις δεν τις βλέπουμε, καταλαβαίνουμε ότι αυτές ασκούνται από τα αποτελέσματά τους.

Δυναμόμετρα είναι τα όργανα που χρησιμοποιούμε, για να μετράμε τις δυνάμεις.

Μονάδα μέτρησης της δύναμης είναι το 1N ( Newton). Διευκολύνει η αναλογία ότι 1Νewton είναι το βάρος ενός σώματος που έχει μάζα 100 γραμμάρια.

Όταν η ένταση του ήχου είναι μεγάλη, το τύμπανο του αφτιού μας ταλαντώνεται με μεγάλο πλάτος. Η συνεχής ταλάντωσή του με μεγάλο πλάτος προκαλεί πόνο. Το τύμπανο χάνει σταδιακά την ευαισθησία του. Άνθρωποι που εργάζονται σε περιβάλλον δυνατών θορύβων χάνουν την ικανότητα να ακούν πιο σιγανούς ήχους. Το πρόβλημα της έντονης ενόχλησης από τους θορύβους ονομάζεται ηχορρύπανση. 

Αντιμετωπίζουμε τους ενοχλητικούς ήχους με την ηχομόνωση, τα ηχοπετάσματα ...

Ο ήχος απορροφάται όταν συναντάει μια μαλακιά και πορώδη επιφάνεια. Συγκεκριμένα απορροφάται ένα μέρος του (το μεγαλύτερο) κι άλλο ένα μικρότερο μέρος ανακλάται.
Οι επιφάνειες που έχουν μεγάλες προεξοχές, απορροφούν πολύ περισσότερο τον ήχο κατά τη διάρκεια της ανάκλασης.
Τα υλικά που χρησιμοποιούμε για να περιορίσουμε τους ήχους και κατά προτίμηση τους θορύβους ονομάζονται ηχομονωτικά (φελιζόλ, υφάσματα, χαλιά...). Αυτά απορροφούν το μεγαλύτερο μέρος των ηχητικών κυμάτων και ανακλούν ένα πολύ μικρό μέρος.

Από τη σκοπιά του μικρόκοσμου σημαντική είναι η μάζα των μορίων από τα οποία το υλικό αποτελείται αλλά και η μεταξύ τους απόσταση. Υλικά σώματα με μόρια μεγάλης μάζας, όπως για παράδειγμα ο μόλυβδος, απορροφούν το ηχητικό κύμα, καθώς τα μόρια αυτά δεν μπορούν εύκολα να ταλαντωθούν.  Όταν οι αποστάσεις μεταξύ των μορίων είναι μεγάλες, η ταλάντωση δεν είναι εύκολο να μεταδοθεί από το ένα μόριο στο άλλο, οπότε δεν είναι εύκολη η διάδοση του ηχητικού κύματος.

Το αφτί είναι το όργανο ακοής του ανθρώπου. Αποτελείται από το εξωτερικό, το μέσο και το εσωτερικό αφτί. 

Πτερύγιο
Το mερύγιο και ο ακουστικός πόρος αποτελούν το εξωτερικό αφτί. Το πτερύγιο «συγκεντρώνει» το ηχητικό κύμα και «οδηγεί» την ενέργεια στον ακουστικό πόρο.

Ακουστικός πόρος
Μέσα από τον ακουστικό πόρο το ηχητικό κύμα «οδηγείται» προς το τύμπανο.

Τύμπανο
Το τύμπανο είναι μία λεmή, ανθεκτική μεμβράνη. Το ηχητικό κύμα αναγκάζει το τύμπανο να ταλαντωθεί. Ανάλογα με το ηχητικό ερέθισμα η ταλάντωση αυτή είναι διαφορετική. 

Ακουστικά οστίδια
Το τύμπανο και τα οστίδια αποτελούν το μέσο αφτί. Τα τρία μικροσκοπικά οστίδια συνδέουν το τύμπανο με τον κοχλία. Η παλμική κίνηση που κάνει το τύμπανο αναγκάζει τα οστάρια σε κίνηση, που μεταδίδεται προς τον κοχλία.

Κοχλίας
Ο κοχλίας είναι ένας σπειροειδής σωλήνας μέσα στον οποίο υπάρχουν μικροσκοπικές τριχίτσες και ευαίσθητα νευρικά κύπαρα. Το ηχητικό ερέθισμα εδώ μετατρέπεται σε ηλεκτρικό παλμό.

Ακουστικό νεύρο
Το ακουστικό νεύρο συνδέει τα ευαίσθητα νευρικά κύπαρα, που βρίσκονται στον κοχλία, με τον εγκέφαλο. Μέσα από το ακουστικό νεύρο μεταφέρεται το ηχητικό ερέθισμα στον εγκέφαλο.

Δες μια προσομοίωση... εδώ (είναι βέβαια στα αγγλικά, ευκαιρία να τα εμπλουτίσεις)

Ο ήχος για να διαδοθεί χρειάζεται ένα υλικό μέσο (δε διαδίδεται στο κενό). Η μηχανική ενέργεια τηςπηγής του ήχου μεταφέρεται στα γειτονικά μόρια του περιβάλλοντος (αερίου, υγρού ή στερεού), από αυτά στα διπλανά τους κ.ο. κ. Η κίνηση που κάνουν τα μόρια του περιβάλλοντος είναι ίδια με της πηγής, δηλαδή ταλαντώνονται με την ίδια συχνότητα. Έτσι δημιουργούνται ηχητικά κύματα (κύματα ελαστικότητας) που διαδίδουν τον ήχο.

 Δες μια προσομοίωση των κινήσεων αυτών ... εδώ

Δες στην πραγματικότητα τα ηχητικά κύματα ...

Ταχύτητα ηχητικών κυμάτων

 Η ταχύητα διάδοσης των ηχητικών κυμάτων είναι μεγαλύτερη στα στερεά απ΄ ότι στα υγρά  και στα υγρά απ΄ ότι στα στερεά. Στα στερεά τα μόρια βρίσκονται σε πολύ μικρές απσοτάσεις μεταξύ τους οπότε οι συγκρούσεις είναι συχνότερες απ΄ ότι στα υγρά, πόσο μάλλον στα αέρια. Γι΄ αυτό και ο ήχος ταξιδεύει πολύ πιο γρήγορα στα στερεά. 

 Δες μια προσομοίωση που συγκρίνονται οι ταχύτητες του ήχου στον αέρα στο νερό και στο ατσάλι. Βάλε μια απόσταση (distance) από 1 έως 99.999 μ. και πάτα το σφυρί... εδώ. 

ονομάζουμε τη μετατροπή της σε μορφές που δεν μπορούμε να αξιοποιήσουμε. Μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια του περιβάλλοντος.

Η ενέργεια από το πετρέλαιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί εύκολα. Όταν όμως χρησιμοποιούμε το πετρέλαιο για την κίνηση του φορτηγού, η ενέργεια υποβαθμίζεται. Μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια στη μηχανή του αυτοκινήτου ή στα ελαστικά, καθώς αυτά τρίβονται στο οδόστρωμα.Η ενέργεια που αποδίδεται με τη μορφή θερμότητας κατά την καύση του πετρελαίου προέρχεται από τη διάσπαση των μορίων του στα άτομα από τα οποία αυτά αποτελούνται. Στα μόρια του πετρελαίου έχει αποθηκευτεί ενέργεια που προήλθε από τον Ήλιο πριν εκατομμύρια χρόνια. Η ενέργεια αυτή ελευθερώνεται κατά την καύση, όταν οι δυνάμεις που συγκρατούν τα άτομα άνθρακα, υδρογόνου και οξυγόνου, από τα οποία αποτελούνται τα μόρια του πετρελαίου, παύουν να υπάρχουν και τα μόρια διασπώνται.

Τα καθαρά (καθορισμένα) σώματα χωρίζονται σε δύο κύριες κατηγορίες: στα στοιχεία και στις χημικές ενώσεις.

Χημικές ενώσεις ονομάζονται τα καθαρά σώματα που αποτελούνται από διαφορετικά άτομα.

Οι χημικές ενώσεις αποτελούνται από διαφορετικά άτομα. Συμβολίζονται με το συνδυασμό των ονομασιών των ατόμων που αποτελούν το μόριό τους. Τα γράμματα δηλώνουν το άτομο που εμφανίζεται στο μόριο και ένας αριθμός δίπλα στο γράμμα συμβολίζει το πλήθος κάθε φορά των ατόμων. Για παράδειγμα, το μόριο του νερού αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου Η και ένα άτομο οξυγόνου Ο , οπότε συμβολίζεται με H₂O . 

ονομάζεται το συστατικό το οποίο περιέχεται στο διάλυμα σε μεγαλύτερη ποσότητα.

Το νερό ως διαλύτης

Η ευκολία με την οποία διαλύονται οι ουσίες στο νερό οφείλεται στη σύνθεση του μορίου του. Το μόριο του νερού αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου (Η₂Ο). Τα άτομα αυτά είναι συνδεδεμένα με τέτοιο τρόπο, ώστε να μπορούν εύκολα τα μόρια του νερού να εισχωρούν στα μόρια ή στα άτομα άλλων ουσιών τα οποία διαλύονται σ' αυτό.

Διαλυμένες ουσίες ονομάζονται τα υπόλοιπα συστατικά του μίγματος εκτός του διαλύτη, βρίσκονται στο διάλυμα σε μικρότερη αναλογία από αυτόν.

Η ποσότητα μιας ουσίας που διαλύεται σε ένα διαλύτη δεν είναι απεριόριστη, εξαρτάται από τον όγκο και τη θερμοκρασία του διαλύτη. Όσο περισσότερος είναι ο διαλύτης και όσο αυξάνει η θερμοκρασία του, τόσο μεγαλύτερη είναι και η ποσότητα της ουσίας που μπορεί να διαλυθεί σε αυτόν. Για να εξηγήσουμε τη σχέση που υπάρχει ανάμεσα στην ποσότητα μιας ουσίας που διαλύεται σε ένα διαλύτη και στη θερμοκρασία του διαλύματος, μελετάμε και πάλι το μικρόκοσμο. Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, αυξάνεται και η ταχύτητα με την οποία κινούνται τα μόρια στα στερεά, στα υγρά και στα αέρια, οπότε και διευκολύνεται η ανάμειξή τους με τα μόρια του διαλύτη.

 Η διαλυτότητα εξαρτάται επίσης από το είδος του διαλύτη και της ουσίας. 

Οι φυσικές καταστάσεις που βρίσκονται τα σώματα είναι τρεις, η στερεά (τα μόρια βρίσκονται πολύ κοντά κι οι δυνάμεις μεταξύ τους είνα πολύ μεγάλες) η υγρή και η αέρια (τα μόρια βρίσκονται σε μεγάλες αποστάσεις κι οι δυνάμεις μεταξύ τους είναι μηδενικές). Όπως φαίνεται και στην εικόνα τα στερεά έχουν σταθερό όγκο και σχήμα, τα υγρά σταθερό όγκο αλλά παίρνουν το σχήμα του δοχείου και τα αέρια καταλαμβάνουν όλο το χώρο που τους διατίθεται.

Τα σώματα μπορούν να περάσουν από τη μια κατάσταση στην άλλη με απορρόφηση ενέργειας (θέρμανση) ή αποβολή ενέργειας (ψύξη). Όπως φαίνεται και στην εικόνα, στις περιοχές όπου συνυπάρχουν οι καταστάσεις η ενέργεια που απορροφάται χρησιμοποιείται για την εξασθένιση των διαμοριακών δυνάμεων, έτσι η θερμοκρασία μένει σταθερή. Όταν υπάρχει μια μόνο κατάσταση η απορρόφηση ενέργειας σχετίζεται με την αύξηση της κινητικής ενέργειας των μορίων.

Στην εικόνα φαίνονται οι μετατροπές των φυσικών καταστάσεων:

•  Εξάτμιση
• Βρασμός (εξαέρωση)
• Συμπύκνωση
• Πήξη
• Τήξη

Η λειτουργία των ηλεκτρικών κινητήρων στηρίζεται στις μαγνητικές ιδιότητες που αποκτούν οι αγωγοί, όταν μέσα τους ρέει ηλεκτρικό ρεύμα. Μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική.

Δες την αρχή λειτουργίας ενός κινητήρα ...

Ο Faraday απέδειξε πειραματικά  ότι  η κίνηση δηλαδή μαγνητών με τον κατάλληλο τρόπο να προκαλεί ηλεκτρικό ρεύμα. Τα πειράματά του οδήγησαν στην ηλεκτρική γεννήτρια.

Το 1820 ο Δανός καθηγητής Hans Christian Oersted κάνοντας πειράματα ηλεκτρισμού τη διάρκεια ενός μαθήματος έκανε τυχαία μια εκπληκτική ανακάλυψη. Η μαγνητική βελόνα μιας πυξίδας, την οποία είχε ξεχάσει κοντά σε έναν αγωγό, μετακινήθηκε, όταν μέσα από τον αγωγό άρχισε να ρέει ηλεκτρικό ρεύμα. Ο Oersted  έβγαλε το συμπέρασμα ότι ένας αγωγός αποκτά μαγνητικές ιδιότητες, όταν μέσα του ρέει ηλεκτρικό ρεύμα.

Τα βασικά στοιχεία του ηλεκτρικού κυκλώματος είναι:

• Ηλεκτρική πηγή
• Αγωγοί
• Διακόπτης και
• και η ηλεκτρική συσκευή

 Παράλληλη σύνδεση

Στην παράλληλη σύνδεση οι ηλεκτρικές συσκευές συνδέονται έτσι ώστε οι επαφές κάθε συσκευής να συνδέονται απευθείας με τους πόλους της πηγής. Έτσι δημιουργούνται πολλά, ανεξάρτητα ηλεκτρικά κυκλώματα, οπότε, ακόμη και αν αποσυνδέσουμε μια συσκευή, οι υπόλοιπες εξακολουθούν να λειτουργούν. 

Σύνδεση σε σειρά

Στη σύνδεση σε σειρά οι ηλεκτρικές συσκευές συνδέονται η μία μετά την άλλη. Αν αποσυνδέσουμε μία συσκευή, η ροή του ηλεκτρικού ρεύματος διακόπτεται και οι υπόλοιπες συσκευές σταματούν να λειτουργούν.

Αγωγοί ονομάζονται τα υλικά μέσα από τα οποία είναι δυνατή η ροή του ηλεκτρικού ρεύματος.

Αγωγοί είναι όλα τα μέταλλα, όπως ο σίδηρος, το αλουμίνιο, ο χαλκός και άλλα. Αγωγός είναι και ο γραφίτης.

Πάντα οι αγωγοί περιβάλλονται από μονωτές για να αποφευχθεί ο κίνδυνος διαρροών ηλεκτρικού ρεύματος.

αναγκάζει τα ελεύθερα ηλεκτρόνια να κινηθούν προκαλώντας το ηλεκτρικό ρεύμα.

Ηλεκτρικές πηγές είναι οι μπαταρίες που χρησιμοποιούμε στα μικρά κυκλώματα και στις ηλεκτρικές συσκευές και οι γεννήτριες των εργοστασίων της ΔΕΗ που χρησιμοποιούνται στο τεράστιο κύκλωμα του δικτύου της χώρας μας. Οι ηλεκτρικές πηγές, οι μπαταρίες και οι γεννήτριες, δεν «παράγουν» ηλεκτρόνια, αλλά αναγκάζουν τα ελεύθερα ηλεκτρόνια των αγωγών να κινούνται ομαδικά προς μια κατεύθυνση. 

Οι ηλεκτρικές πηγές παρἐχουν την απαραίτητη ενέργεια που μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια των ηλεκτρονίων. Αυτή είναι η ηλεκτρική ενέργεια.

ονομάζεται ένα καλώδιο ή σύρμα, όταν είναι τυλιγμένο με σχήμα ελατηρίου.

Όταν το πηνίο διαρρέεται από ρεύμα αποκτά μαγνητικές ιδιότητες και ασκεί δυνάμεις σε άλλους μαγνήτες ή σε πηνία που επίσης διαρρέονται από ρεύμα

αποτελείται από ένα πηνίο, στο εσωτερικό του οποίου έχει τοποθετηθεί ράβδος από σίδηρο.

Οι μαγνητικές ιδιότητες του ηλεκτρομαγνήτη είναι πολύ πιο έντονες από αυτές του πηνίου.

Το τροφικό πλέγμα απεικονίζει τις τροφικές σχέσεις στη φύση, οι οποίες είναι πιο πολύπλοκες απ' ότι δείχνουν οι τροφικές αλυσίδες.