Zestaw kilkunastu bezpłatnych programów ilustrujących wybrane
zagadnienia z fizyki i dzięki temu wspomagających naukę podstaw z
tej dziedziny.
Zakres tematyczny aplikacji obejmuje: Ruch
jednostajnie zmienny, Rzut ukośny, Praca wykonana przez siłę
zmienną, Drgania swobodne, Drgania tłumione, Składanie ruchów
falowych, Efekt Dopplera, Rozkład Maxwella prędkości cząsteczek,
Elektrostatykę, Soczewki, Interferencję światła, Dyfrakcję na
pojedynczej szczelinie, Dyfrakcję na dwóch szczelinach oraz Ciało
doskonale czarne, Rozpad promieniotwórczy.
Autorem (lub ew.
współautorem) wszystkich programów jest Zbigniew Kąkol - profesor
fizyki z AGH w Krakowie, znany m.in. z internetowego kursu
e-Fizyka, a także różnych publikacji naukowych.
PROGRAMY WCHODZĄCE W SKŁAD ZESTAWU
Ruch jednostajnie zmienny
Przedstawia ruch jednostajnie zmienny po linii prostej, w
zależności od prędkości początkowej i przyspieszenia. W trakcie
ruchu można śledzić prędkość, położenie i drogę przebytą przez
poruszające się ciało.
Rzut ukośny
Przedstawia prezentację graficzną rzutu ukośnego pozwalając
prześledzić ruch punktu materialnego w zależności od wartości
prędkości początkowej oraz kąta wyrzutu. W trakcie ruchu można
śledzić prędkość chwilową oraz jej składowe albo przyspieszenie i
jego składowe.
Praca wykonana przez siłę zmienną
Ilustruje obliczanie pracy wykonanej przez zmienną siłę F(x)
będąca, funkcją położenia. W programie całkowite przemieszczenie
dzielone jest na pewną ilość jednakowych odcinków, w których
zmienna siła przybliżana jest poprzez stałą wartość, a przybliżona
praca obliczana jest jako pole odpowiednich prostokątów. Za pomocą
suwaka można zwiększać liczbę podziałów i tym samym poprawić
dokładność przybliżenia, aż pole prostokątów osiągnie wartość
bliską wartości pola pod krzywą (całka).
Drgania swobodne
Pozwala śledzić ruch masy zawieszonej na nieważkiej sprężynie w
zależności od jej współczynnika sprężystości k, masy m zawieszonej
na sprężynie i od amplitudy ruch A. Na dwóch wykresach wykreślane
są zależności czasowe wychylenia x(t), prędkości v(t) oraz energii
kinetycznej, potencjalnej i całkowitej.
Drgania tłumione
Przedstawia ruch wahadła matematycznego w zależności od długości
wahadła, i amplitudy drgań oraz wartości współczynnika tłumienia. W
zależności od wybranej opcji można obserwować ruch drgający
tłumiony lub pełzający.
Składanie ruchów falowych
Pozwala obserwować wynik nakładania się dwóch poprzecznych fal
harmonicznych w zależności od ich stosunku amplitud oraz różnicy
faz. Ponadto można obserwować dudnienia (modulację amplitudy) oraz
powstawanie fal stojących.
Efekt Dopplera
W programie pokazany jest efekt Dopplera dla fal dźwiękowych, dla
przypadku ruchu źródła i obserwatora wzdłuż łączącej ich linii
prostej. Program pozwala prześledzić zmiany częstotliwości
odbieranych fal w zależności od prędkości źródła i odbiornika.
Można też zmieniać częstotliwość drgań własnych źródła. W programie
można prześledzić zmiany częstotliwości w przypadku gdy źródło i
odbiornik zbliżają się do siebie, oddalają się od siebie lub gdy
mijają się (zbliżanie i oddalanie się).
Rozkład Maxwella prędkości cząsteczek
Wykreśla Maxwella rozkład prędkości cząsteczek dla zadanej
temperatury, którą można zmieniać za pomocą odpowiedniego suwaka.
Możliwe jest porównanie rozkładów dla dwu różnych temperatur.
Elektrostatyka
Pozwala wyznaczyć linie sił pola elektrycznego i rozkład potencjału
pochodzący od zadanego statycznego rozkładu ładunków. W programie
można wybrać jeden z proponowanych układów ładunków (np. dipol) lub
utworzyć własny układ ładunków.
Soczewki
Pozwala prześledzić geometryczną metodę wyznaczania obrazu
wytwarzanego przez soczewkę skupiającą i rozpraszającą. W programie
można za pomocą odpowiednich suwaków zmieniać położenie przedmiotu
i soczewki. Można też zmieniać ogniskową soczewki poprzez zmianę
jej promienia krzywizny.
Interferencja światła
Pozwala obserwować wynik interferencji dwóch spójnych fal
świetlnych powstałych w wyniku przejścia płaskiej fali świetlnej
przez przesłonę z dwoma punktowymi szczelinami (doświadczenie
Younga). W programie można zmieniać odległość między szczelinami,
odległość szczelin od ekranu oraz długość fali i obserwować jak
obraz interferencyjny zależy od tych parametrów.
Dyfrakcja na pojedynczej szczelinie
Pozwala obserwować wynik dyfrakcji fal świetlnych powstałych w
wyniku przejścia płaskiej fali świetlnej przez przesłonę z jedną
szczeliną. W programie można zmieniać szerokość szczeliny,
odległość szczeliny od ekranu oraz długość fali i obserwować jak
obraz dyfrakcyjny zależy od tych parametrów.
Dyfrakcja na dwóch szczelinach
W programie prezentowany jest wynik równoczesnej dyfrakcji i
interferencji fal świetlnych powstałych w wyniku przejścia płaskiej
fali świetlnej przez przesłonę z dwoma szczelinami o skończonej
szerokości w wyniku czego w otrzymanym obrazie interferencyjnym
natężenia prążków nie są stałe (jak w doświadczeniu Younga) ale
zależne od obrazu dyfrakcyjnego pojedynczej szczeliny. Zmieniając,
za pomocą odpowiednich suwaków, szerokość szczelin a, ich wzajemną
odległość d, odległość szczelin od ekranu oraz długość fali i można
obserwować jak obraz dyfrakcyjny zależy od tych parametrów.
Ciało doskonale czarne
Wykreśla zależność widmowej zdolności emisyjnej ciała doskonale
czarnego od temperatury. Wartość temperatury można zmieniać, w
zadanym zakresie, za pomocą odpowiedniego suwaka. Program pozwala
zapisać wykres (dla danej temperatury) i porównać go z rozkładem
dla innej temperatury.
Rozpad promieniotwórczy
Ilustruje prawo promieniotwórczego rozpadu nuklidów. W programie
można obserwować jak nuklid promieniotwórczy spontanicznie ulega
przemianie w inny nuklid, a na wykresie można śledzić zmiany liczby
nuklidów w funkcji czasu. Za pomocą odpowiedniego suwaka można
zmieniać czas połowicznego rozpadu.
UWAGA!
Na stronie autora znajdują się również odnośniki do internetowego
kursu e-Fizyka