Yansıma Deneyi

                                                                                                                                    

                                            SENARYO

Süs eşyası üreten bir firma yetkilileri üretimlerini gözden geçirdiğinde ürettikleri ürünlerde oldukça istikrarlı ve sıradan olduğunun sonucunu çıkartır. Satışları da artık durma noktasına gelmek üzeredir. Buna bir çözüm bulmak isteyen firma düşünür, pazar araştırması ve fikir alış-verişi yaptıktan sonra karar verirler. Çözümün yeni ve farklı ürünler oluşturmakta olduğunun sonucuna varırlar. Son trendin uzay ve sonsuzluk olduğunu saptadıktan sonra bizden bu konu hakkında yardım ister. İstekleri hızlı kolay ve etkileyici bir ürün oluşturabilmektir.

1. Müşteri Kim?

Süs eşyası üreten firma yetkilileri

2. Müşterinin bir çözüme ihtiyacı olan sorunu nedir?

Firmanın durma noktasına gelen satışları.

3. Problemin Çözümü neden önemlidir?

Uzay ve sonsuzluğu yansıtan yeni trend bir ürün oluşturarak durma noktasına gelen satışlarını artırmak.

4. Son Kullanıcılar Kimler?

Ürünü kullanacak olan müşteriler.

5. Çözümü Etkili Kılacak Kriterler nelerdir?

Ø  Uzay ve sonsuzluk kavramlarını iyi yansıtmalı

Ø  Hızlı üretilebilir olması

Ø  Malzemeler oldukça az olmalı

Ø  Bütçe ve zaman açısından ekonomik olmalı

6. Kısıtlamalar Nelerdir?

Ø  Malzemeler oldukça az olmalı

Ø  Bütçe ve zaman açısından ekonomik olmalı

                                    DENEY-1

Kazanım: F.5.5.2.1. Işığın düzgün ve pürüzlü yüzeylerdeki yansımalarını gözlemleyerek çizimle gösterir.

F.5.5.2.2. Işığın yansımasında gelen ışın, yansıyan ışın ve yüzeyin normali arasındaki ilişkiyi açıklar.

Kavramlar:

Yansıma:Işık kaynağından çıkan ışınların parlak bir yüzeye çarpıp geldiği ortama geri dönmesine yansıma denir. Düzgün yansıma ve dağınık yansıma olarak ikiye ayrılır.

Düzgün yansıma:Işığın üzerine düştüğü cismin yüzeyi düzgün ise yansıyan ışınlar belirli bir yönde yansır. Bu olaya ışığın düzgün yansıması denir.

Dağınık Yansıması: Işığın üzerine düştüğü cismin yüzeyi düz değil de pürüzlü ise ışınlar farklı doğrultularda yansır. Bu tür yansımalara dağınık yansıma denir.

Deneyin amacı: Öğrencilerin ışığın yansıma konusunu daha iyi öğrenebilmeleri için deney malzemeleriyle deneyi yaparak yaşayarak öğreneceğiz.

Deney malzemeleri:

Ø Düz ayna

Ø Lazer

Ø Açıölçer

Ø Buruşuk alüminyum folyo

Ø Bir bardak şeker

Ø Kurşun kalem

Hipotez:

1- Düzgün parlak yüzeyde yansıyan ışın bir noktada toplanır.

2- Dağınık parlak yüzeyden yansıyan ışın bir noktada toplanmaz

3- Yansıma durumunda gelen ışın ile yansıyan ışın aynı açıda değildir.

Yapılışı: İlk önce masanın üstüne düz aynayı koyuyoruz ve bu düz aynanın önüne açıölçerimizi yerleştiriyoruz. Daha sonra ise belirli bir mesafeden lazerimizi ilk önce aynaya dik bir şekilde tutup yansıyan ışık noktasının düştüğü yeri kalemle çiziyoruz. Lazerimizi dik tuttuğumuz yerden 20 cm aşağıdan tutup yansıyan ışık noktasının düştüğü yeri kalemle çiziyoruz. Bunları yaparken yansıyan ışığı daha net görebilmek için ortamı karanlıklaştırıp lazer ile ayna arasına şeker dökerek durumu gözlemledik. İkinci deneyimiz ise ayna yerine bu sefer buruşuk alüminyum folyo kullanıyoruz ve belirli mesafeden lazerimizi tutup yansıyan ışığı gözlemliyoruz.

Veriler: İlk deneyimizde lazerimizi aynaya dik açıdan tuttuğumuzda ışığın aynı tuttuğumuz yere geri yansıdığını gördük ve kalemle çizdik  bu durumda dik açı normalimiz olmuştur. Daha sonra bu normalden 20 cm aşağıda tuttuğumuz lazer ışını aynaya geldiğinde normale 20 cm açıyla geldiği için yansıyan ışında normale 20 cm açıyla yansımıştır. Bu ışınlar tek bir noktada toplandığı için kalemle kolayca çizdik. Bu deneyde yansımayı daha rahat görebilmek için ortamı karanlıklaştırdık ve lazer ile ayna arasına şeker dökmüştük ve gördük ki bu şeker taneleri bize gelen ve yansıma ışınlarında daha güzel bir şekil oluşturdu ve öğrencilerin daha çok dikkatini çekti. İkinci deneyimizde ise ayna yerine buruşuk alüminyum yerleştirdik ve lazerimizi tuttuğumuzda alüminyuma gelen ışın dağınık şekilde yansıdı. Bu durumda düz parlak yüzeyde yansıyan ışın tek bir noktada toplandığını buruşuk parlak yüzeyde yansıyan ışın dağınık yansıdığını ve yansıyan ışın normale gelen açıyla simetrik bir şekilde yansıdığını öğrendik.

Sorular:

1- Birinci hipotez doğrulandı mı neden?

2- İkinci hipotez doğrulandı mı neden?

3- Üçüncü hipotez doğrulandı mı neden

TASARIMIMIZ

1. Tasarımımızın ismi nedir?

Sonsuz görüntü aynası

2. Tasarım oluşturmak için nelere ihtiyacınız var?

Ø  2 adet aynı boyda kesilmiş cam

Ø  Aynalı cam filmi

Ø  LED dizisi

Ø  Strafor

Ø  Adaptör

3. Tasarımımızın özellikleri nelerdir?

Ø  Sonsuz görüntü oluşumunu bize gösteriyor.

Ø  Oldukça basit yapımı

Ø  Malzemelerin ekonomikliği

4.tasarımımızın yapılışı?

Tasarımımızı yapmaya başlarken ilk olarak straforumuzu kare biçimde aynanın boyutundan 3-4 cm kalın olacak biçimde kesiyoruz. Daha sonra içini de çıkartıyoruz. Şekil verilen straforumuzun içerisine LED dizisini yerleştiriyoruz.

Daha sonra LED dizimize adaptör bağlıyoruz. Daha sonra  her iki camların arka tarafına  aynalı cam filmini  yapıştırıyoruz. Sonrasında straforumuzun arka ve ön yüzüne karşılıklı olarak cam filmi iç kısma gelecek  şekilde  karşılıklı sabitliyoruz. Sonrasında LED lambalarımıza ışık verdiğimizde sonsuz görüntülü bir çerçeve yapmış oluyoruz.

5. Tasarımımızın daha iyi anlaşılması açısından ilgili görseller var mı?

    

                                   

                                               Takım Yansıtma Soruları

1. Çözümünüzün performansı hakkında neler öğrendiniz?

Tasarımımız güzel bir çalışma oldu. Tasarımımız sonsuz görüntü oluşumunu çok iyi bir şekilde göstermektedir. Görüntü oluşumu konusunda öğrencileri oldukça etkileyici bir çalışmaydı.

2.Ne işe yaradı ve iyi çalışmadı? Peki, nereden biliyorsunuz?

Tasarımımız iyi bir performans gösterdi. Bu performansı LED lambasına enerji verdiğimizde gördük. Sonsuz görüntü oluşumunu eğlenceli ve ilgi çekici bir tasarımla sunmuş olduk

3. Öğrendiğiniz bilime ve / veya matematiğe dayalı olarak çözümünüzde hangi iyileştirmeleri yapacaksınız? Bu değişiklikleri neden yapmak istediğinizi açıklayın

Tasarımımızda herhangi bir sıkıntı olmadı fakat strafor kısmını camın etrafını siyah bir malzeme ile kaplarsak daha iyi görebiliriz.

4. Ekibiniz tamamen yeni malzemelerle ve yeni bir bütçe ile mi başlayacak, yoksa daha fazla malzeme satın alacak ve mevcut tasarımınızı düzeltecek / değiştirecek ve önceki maliyetinize ekleyecek misiniz? Ekibinizin neden bu seçeneği seçtiğini açıklayın?

Ekibim şu anki malzemeleri kullanacak. Sadece üzerine birkaç olmayan(karton, süs eşyası… vb.) malzemeleri ekleyeceğiz.

5. Çözümünüz hangi yollarla sorunun kriterleri ve kısıtlarını karşılamaktadır?

Ø  Uzay ve sonsuzluk kavramlarını iyi yansıtmalı

Ø  Hızlı üretilebilir olması

Ø  Bütçe ve zaman açısından ekonomik olmalı

6.Çözümünüz hangi yönlerden henüz kriterleri ve kısıtlamaları yerine getirmiyor?

Ø  Bütçe ve zaman açısından ekonomik olmalı

Ø  Malzemeler oldukça az olmalı

Eğik Düzlemde Kuvvet

                                                                                                                              

                                                                   SENARYO

Kamyon ve Tır üreticisi bir firma yeni üretecekleri kamyon ve tırların boyu hakkında tereddütte kalıyor. Çünkü üretilen tırların ve kamyonlar çok çeşitli boylarda olduğu görülüyor. Nasıl karar vereceklerini düşünürler. Onlar için elzem olan konular ise malların daha kolay bindirilip indirilmesidir. Çünkü tıra yüklenecek olan mallar ağırdır. Mallar tır ve yeri birbirine bağlayan eğik düzlemle yüklenmektedir. Sizce eğik düzlemde ağırlığın hepsi hissedilir mi?  Hissedilmez ise ne kadarı hissedilir?

Bizde bu doğrultuda fabrikaya önemli olan kriterleri dikkate alarak bir maket hazırlayacağız.

1. Müşteri Kim? 

  Ø   Fabrika yetkilileri

2. Müşterinin bir çözüme ihtiyacı olan sorunu nedir?

Ø  Tır ve kamyonların doru yüksekliklerini tespit edememeleri.

3. Problemin Çözümü neden önemlidir?

Ø  Tır ve kamyon kullanıcılarının malları yüklerken daha kolay yükleyebilmeleri açısından önemlidir.

4. Son Kullanıcılar Kimler?

Ø  Tır'a ve kamyon kullanıcıları.

 5. Çözümü Etkili Kılacak Kriterler nelerdir?

Ø  Malları daha az kuvvetle yüklemek.

 6. Kısıtlamalar Nelerdir?

Ø  Kısıtlamamız yok.                                    

                                                                Deney-1

Kazanım: F.4.3.1.1. Kuvvetin, cisimlere hareket kazandırmasına ve cisimlerin şekillerini değiştirmesine yönelik deneyler yapar.

Kavramlar:

Kuvvet: Duran bir cismi hareket ettiren, hareket halindeki cismi durduran, cismin yönünü ve şeklini değiştiren etkiye kuvvet denir.

Deneyin amacı: Eğik düzlemde hareketli arabaya hareket ettirecek kuvvetin neler bağlı olduğunu deney ile gözlemlemek.

Deney malzemeleri:

Ø  Eğik düzlem tahtası

Ø  Dinamometre

Ø  Naylon ip

Ø  Uçlu bağlama parçası

Ø  Statif çubuk

Ø  Yarıklı ağırlık takımı

Ø  Döküm ayak

Ø  Eğik düzlem arabası

Ø  Bunzen kıskacı

Ø  Açıölçer

Hipotez:

1- Eğik düzlemin açısını azalttığımızda arabanın aşağı yöndeki kuvveti azalır.

2- Ağırlık artınca eğik düzlemden bırakılan arabanın aşağı yöndeki kuvveti azalır.

Deneyin yapılışı:  İlk önce eğik düzlem aracını dinamometre ile ağırlığını ölçüp bu değeri not aldık. Daha sonra eğik düzlem tahtasını bağlama parçasına deney resimlerindeki ikinci görsel gibi belirli bir açıyla tutturalım ve bu açıyı açıölçer ile ölçüp notumuzu alalım. Sonra ise deney resimlerindeki ikinci görsel gibi eğik düzlem aracımızı yerleştirip dinamometrenin ölçtüğü değeri not edelim. Bu yaptığımız düzenekte birinci deney olarak önce eğik düzlemin açısını değiştirmeden arabaya ağırlık takımlarından ekledik ve oluşan durumu gözlemledik. İkinci deneyimiz ise eğik düzlemin açısını düşürdük ve arabanın ağırlığını aynı bıraktık bu deneyde de oluşan durumu gözlemledik.

Deney resimleri:

1.Resim                                                            2. Resim

Bağımsız değişken:

1- Birinci deneyimizde arabanın ağırlığı

2- İkinci deneyimizde eğik düzlemin açısı

Bağımlı değişken:

1- İki deneyde de dinamometrenin ölçtüğü değer.

Kontrol değişken:

1- Birinci deneyimizde eğik düzlemi tutan parçalar ve eğik düzlemin açısı

2- İkinci deneyimizde ise arabanın ağırlığı

Deney verileri:  Hazırladığımız deney düzeneğinde birinci deneyde eğik düzlemin açısını değiştirmeyip arabanın ağırlığını arttırınca dinamometrenin arttığını gözlemledik çünkü arabanın ağırlığı ile yer çekiminin çarpımı kuvveti verir bu kuvvet bu düzenekte dinamometreye ters yöndedir. Ağırlık artınca arabanın yere doğru kuvveti artacağından dinamometre değeri artığını gözlemledik. İkinci deneyimizde ise eğik düzlemin açısını azaltınca arabanın azda olsa aşağı yönde kuvvetin azaldığını gördük çünkü açıyı azaltınca arabanın düzleme uyguladığı sürtünme kuvveti arttığını bu yüzden de arabanın aşağıya uygulanan kuvveti azalacağını ve dinamometre değerinin düştüğünü gözlemledik. Bu ölçtüğümüz dinamometre değerlerini dosyamıza not aldık.

Sorular:

1- Birinci hipotez doğru mudur?

Ø  Evet, doğrudur, Çünkü deneyimizde de olduğu gibi eğik düzlemin açısını azaltınca arabanın düzleme uyguladığı sürtünme kuvveti artar.

2- İkinci hipotez doğru mudur?

Ø  Hayır, Çünkü kuvvet: kütle ile yer çekimin çarpımıyla bulunur. Bu durumda arabanın ağırlığını arttırınca aşağı yöndeki kuvveti de artar.

                                                 TASARIMIMIZ

1. Tasarımımızın ismi nedir?

Ø  Kuvvet maketi

2. Tasarım oluşturmak için nelere ihtiyacınız var?

Ø  Mukavva

Ø  Açıölçer

Ø  Kalem

Ø  Makas

Ø  Renkli kalem

3. Tasarımımızın özellikleri nelerdir?

Ø  Tasarımımız kuvvetin eğik düzlemdeki, ağırlığının açıya oranla nasıl değiştiğini somutlaştırarak göstermektedir.

4.Tasarımımızın yapılışı?

Ø  Mukavvamızın üzerine açıölçer yerleştirerek eğik düzlemin açısına karar veriyoruz daha sonra eğik düzleme ağırlık ve dinamometre resmi çizerek ağırlığın her açıda nasıl etki ettiğini gösteriyoruz. Bu işlemlerin hepsini ayrı ayrı 20-30-45-60-90 açıları içinde yapıyoruz daha sonra bunları yine bir düzleme silikon yardımıyla sabitliyoruz. Tabi ki hepsini de düzlem etrafına ter yüzleri iç tarafta kalacak şekilde yerleştiriyoruz.