ФИЗИКА
уџбеник за шести разред основне школе prvo izdawe
аутори
мр Срђан Вербић, др Божидар Николић
консултант
Наташа Каделбург
илустровали
Тихомир Челановић Душан Павлић Андреј Војковић
рецензенти
уредници лектор графичко обликовање припрема за штампу издавач
др Иван Аничин, Физички факултет, Београд Борислав Познатов, гимназија „Урош Предић“, Панчево Зоран Савић, ОШ „Стевица Јовановић“, Панчево Владимир Марић Наталија Панић Александра Марковић Душан Павлић Небојша Митић Креативни центар Градиштанска 8, Београд Тел./факс: 011/ 38 20 464, 38 20 483, 24 40 659 www.kreativnicentar.rs
за издавача штампа тираж copyright
мр Љиљана Маринковић Публикум 10.000 © Kreativni centar 2009
CIP - Каталогизација у публикацији Народна библиотека Србије, Београд 37.016:53(075.2) ВЕРБИЋ, Срђан Физика : за 6. разред основне школе / [аутори Срђан Вербић, Божидар Николић ; илустровали Тихомир Челановић, Душан Павлић, Андреј Војковић]. - 1. изд. - Београд : Креативни центар, 2009 (Београд : Публикум). - 85 стр. : илустр. ; 26 cm Тираж 10.000. - Регистар.
Ministar prosvete Republike Srbije odobrio je izdavawe i upotrebu ovog uxbenika u okviru uxbeni~kog kompleta za fiziku u {estom razredu osnovne {kole re{ewem broj 650-02-00376/2008-06.
ISBN 978-86-7781-678-0 1. Николић, Божидар [аутор] COBISS.SR-ID 155206924
6
Водич Најважније чињенице Кључни појмови у лекцији Додатне информације и објашњења Занимљивости Објашњења непознатих речи и симбола Задаци који помажу да се лакше схвати и запамти научено
■ На крају уџбеника налазе се четири листића. Носи их у школу пошто ћеш на неким часовима помоћу њих давати одговоре на питања која ти буде постављао наставник.
2
Пуштање у рад великог хадронског сударача, Церн, 8. септембар 2008
Uvod
Разбијање капљице воде
Откривање света подсећа на учење шаха. Ако пратимо партију коју играју два велемајстора и ако о шаху до тада ништа нисмо знали, прво ћемо уочити да постоје различите фигуре и почећемо да их разликујемо. Онда ћемо приметити да се све фигуре не крећу на исти начин. Фигуре имају своја имена и користе се по извесним правилима. У почетку ће нам се чинити да фигура, начина њиховог кретања и правила има превише, а онда ћемо у једном тренутку почети да схватамо правила. Захваљујући том знању на крају ћемо успети да предвидимо понеки потез играча које посматрамо. Слично томе, посао физичара јесте да уочавају и описују „фигуре“ које могу бити основни делови материје, као и већа физичка тела састављена од тих делова. Уз то, физичари описују њихова кретања, начине деловања и правила по којима се то одвија. А што више будемо знали, то ћемо поузданије моћи да предвиђамо шта ће се догађати у свету око нас и како ће се „понашати“ предмети које смо сами направили.
Цела наука није ништа више него преиспитивање свакодневних размишљања. Алберт Ајнштајн (1879–1955)
У В ОД
објективан опис физичка тела мерење физичке величине
Опис је објективан ако не зависи од осећања, расположења или предрасуда особе која даје тај опис. За разлику од објективног описа постоји и субјективан, који у великој мери зависи од тога ко га је направио.
Природа и физичке величине Наука се бави, пре свега, описивањем природе. Физика се бави истраживањем основних појмова, појава и процеса у природи и тражи њихове најједноставније и најбоље описе. Међутим, није сваки опис довољно добар да би био научан. Људи су приликом описивања увек субјективни: оно што је за некога лепо за другог је ружно, што је за некога мало за другог је велико. Задатак науке, а посебно физике, јесте да те описе учини што објективнијим. Објективно описујући природу, у оквиру физике утврђујемо оне опште правилности по којима се без изузетка понаша све што постоји у природи, неживо и живо, мало и велико. Објекти којима се физика бави и који чине природу називају се физичка тела. Све што је подложно посматрању, има масу и заузима одређени део простора можемо назвати физичким телом. Сва физичка тела сачињена су од атома и молекула. Атоми и молекули су основни делићи супстанце од које су изграђена практично сва тела у природи. Поступак који науку чини објективном јесте мерење. Ако измеримо, на пример, неко тело и утврдимо да има пет килограма, описи мало и велико више нам неће бити битни. Мерењем смо, уместо описа речима, добили број који је за све људе исти. Мерење би, уколико га сваки пут изведемо на исти начин, требало да нам увек да исту бројну вредност. Описи велико и мало не морају да се односе само на масу тела. Они могу да се односе на запремину, као и на висину. Те особине физичких тела меримо на неки други начин. Све ове особине о којима говоримо јесу физичке величине. Њима описујемо предмете, појаве или процесе у природи. Физика описује природу уз помоћ физичких величина и њихових међусобних односа. Физика се истовремено бави и проучавањем метода за истраживање природе.
4
Све оно што можемо да измеримо код различитих физичких тела јесу неке физичке величине: на пример, дужинa, време, брзинa, површинa, масa, температурa, запреминa итд. Да би мерење заиста било објективно, требало би да се договоримо на који начин се мере поједине физичке величине и како се изражавају резултати мерења. Мерењем свакој физичкој величини придружујемо број, а односе између физичких величина представљамо математичким релацијама. Због тога се физика у својим истраживањима највише ослања на резултате мерења и математику.
Успешност научних теорија огледа се у њиховој могућности да предвиде резултате или догађаје на основу раније измерених података и описа појава или процеса. Најуспешније теорије у историји науке настале су у оквиру физике и по томе је физика без премца међу свим природним и друштвеним наукама. Захваљујући тим научним резултатима данас можемо да пошаљемо свемирски брод у било који део Сунчевог система, да конструишемо рачунар, да претварамо хемијске елементе један у други или да утврдимо молекулску структуру живота, с једне, и структуру васионе, са друге стране.
Модел молекула ДНК +
+
+
Возило на површини Месеца
Микропроцесор
+
+ +
Судар два атомска језгра
5
У В ОД
Мерење и јединице мере мерење јединица мере универзалност
Реч универзално значи да неки појам увек и на сваком месту има потпуно исте особине.
Мерење дужине стопама
Дужина метра некада је била одређена у односу на стварне димензије наше планете. Метар је био дефинисан као десетомилионити део растојања од пола до екватора. Због тога обим Земље износи приближно 40 000 километара.
6
Мерење је вештина коју учимо још од малих ногу. Без мерења не можемо да направимо два иста гола за мали фудбал, да направимо торту по рецепту или да знамо кад се завршава час. Искуство у мерењу растојања учи нас томе да голови широки пет стопа нису увек исти. Људи имају различита стопала. Због тога би за мерење дужине требало да користимо увек исте, универзалне стопе. Таква стопа би онда за нас представљала јединицу мере. Уместо стопа, данас користимо метар као универзалну јединицу мере за дужину. Метар је свугде исте дужине: и код нас, и у Јапану, и на Месецу. Исти ће бити докле год се буде користио.
Мерење неке величине јесте поступак којим ту величину упоређујемо са одговарајућом јединицом мере и утврђујемо колико је пута она већа, односно мања, од јединице мере. Мерењем можемо да утврдимо колико пута један школски час траје дуже него један минут, колико је пута маса јабуке већа од масе тега од једног грама или колико пута је висина стола већа од једног центиметра. Реченицу: „Висина стола је 80 центиметара“ можемо краће да запишемока ој еднакост: h = 80 cm Називи и ознаке које смо овде користили имају следећа значења: висина стола
физичка величина
h
ознака физичке величине
80
бројна вредност
центиметар
јединица мере
cm
ознака јединице мере
У неким земљама користи се јединица за дужину која се назива стопа. То није нека произвољно изабрана стопа, већ универзална јединица која износи тачно 30,48 cm. Мере неких предмета одређене су у стопама. На пример, висина кошаркашког обруча је тачно 10 стопа. Израчунај колико је то у метрима.
Ознаке физичких величина и јединица мере најчешће су латиничка или грчка слова.
Пијачни кантари морају да се баждаре да би продавци добили дозволу да их користе за мерење. То се изводи на следећи начин: кантар се тако подеси да, када ставимо тегове познате масе, он показује управо ту масу. Зашто је то важно?
Кош је висок 10 стопа
7
У В ОД
Поређења и процене процена
Да бисмо били у стању да измеримо било шта, требало би да умемо да поредимо различите величине на основу онога што опажамо или знамо о њима. На питање колика је ширина прозора у учионици тешко је одговорити без мерења. Међутим, ми знамо да та ширина не може бити већа од дужине зида на ком се тај прозор налази. То значи да и без мерења можемо да закључимо од чега је тражена величина мања. Исто тако можемо да кажемо и од чега је сигурно већа. На пример, сигурно је већа од ширине свеске. Пажљива и образложена поређења дају нам могућност добре процене неке величине и без њеног мерења. Процена је поступак којим на основу знања о објекту и уз помоћ сопствених чула грубо одређујемо вредност неке физичке величине. Веома је битно да увек направимо процену величине пре него што заиста почнемо да је меримо јер нам та процена најбоље говори на који ћемо начин и којим инструментом најбоље извршити мерење. Растојање између Београда и Новог Сада можемо да меримо на исти начин као и ширину гола, стопу по стопу, али то би веома дуго трајало. Боље је да прво проценимо то растојање, па да се онда одлучимо за подеснији начин мерења, на пример уз помоћ бројача пређених километара у аутомобилу.
Растојање између Београда и Новог Сада је приближно 100 километара. Процени колико би ти времена било потребно да стопу по стопу измериш то растојање.
... 30 001, 30 002... Нови Сад
90 km
8
Основне и изведене физичке величине Када, на пример, описујемо коцку, можемо да употребимо више различитих физичких величина, као што су дужина странице, маса, запремина, температура итд. Неке од тих величина међусобно су зависне, а неке нису. Температуру металне коцке никако не можемо да израчунамо на основу дужине њене ивице. Међутим, запремину можемо. Због тога кажемо да су температура и дужина ивице коцке међусобно независне физичке величине, а да су запремина и дужина ивице коцке међусобно зависне физичке величине. Физичке величине које су међусобно независне представљају основне физичке величине. Све остале, које можемо да одредимо комбинујући основне величине у разним математичким формулама, називамо изведене физичке величине.
основне физичке величине јединице мере Међународни систем мера
Тела која посматрамо понекад имају више димензија које су примери исте физичке величине. Тако, на пример, кутија има дужину, ширину и висину. Свака од тих димензија у ствари је дужина од једног до другог краја кутије и све се оне изражавају у истим јединицама мере. Разлика је само у правцу у ком меримо ту дужину.
Табела 1
Међународним договором утврђене су дефиниције јединица мера основних и изведених физичких величина. Килограм, метар, секунд, њутн итд. јесу јединице прописане Међународним системом мера (SI). Осим прописаних јединица, у употреби су и дозвољене јединице, као што су минут, тона, степен целзијуса итд.
а ин ир
дужина
ш
Основне физичке величине и њихове јединице мере Физичка величина Јединица мере Ознака јединице дужина метар m време секунда s маса килограм kg температура келвин K јачина светлости кандела cd јачина струје ампер A количина супстанце мол mol
висина
Основних физичких величина има само седам.
Јединице мере углавном су добиле називе по чувеним физичарима. Тако се јединица за силу зове њутн (N), за притисак – паскал (Pa), за температуру – келвин (K) итд. Међу дивовима науке налази се и Никола Тесла, по ком је назив добила јединица за магнетну индукцију – тесла (T). Обратите пажњу на то да се називи јединица пишу малим почетним словом. 9