Lëkundjet që shuhen. Lëkundjet e detyruara & Rezonanca

   " Edukimi është lëvizje nga errësira në dritë" (Allan Bloom)

Teknologjia ka transformuar mënyrën e mësimdhënies dhe të nxënit por duke transformuar procesin, ajo po transformon dhe rezultatin.

Në një botë dixhitale asnjë organizim nuk mund të arrijë rezultate pa përfshirjen e teknologjisë në çdo aspekt të praktikave të përditshme. Është koha e shkollës të maksimizojë sa më mirë impaktin e teknologjisë gjatë procesit mësimor.

Duke përdorur së bashku teknologjinë dhe qasjen konstruktiviste mësuesi siguron integrim dhe shfrytëzim më të mirë të mjeteve të teknologjisë në klasë në mënyra të përshtatshme dhe efektive, duke i dhënë mësimdhënies/nxënies mjetin e nevojshëm për të përmirësuar metodat e mësimit të cilat kanë në fokus të tyre nxënësin.

Matrica e situatës së të nxënit me bazë Tik-un:

Në tabelën e mësipërme është dhënë struktura e matricës së situatës së të nxënit me bazë Tik-un. Duke u mbështetur në rubrikat e kësaj matrice kam ndërtuar temën mësimore:

Klasa: 11

Lënda: Fizikë

Tema: Lëkundjet që shuhen. Lëkundjet e detyruara & Rezonanca

Përshkrimi kontekstual i situatës:

Në sistemet reale lëkundës është i pashmangshëm fërkimi, kështu që lëkundjet shuhen. Që të kemi vazhdueshmëri të lëkundjeve duhet që humbjet e energjisë të kompensohen nga burime të jashtme dhe ky kompensim të bëhet në mënyrë periodike. Kjo arrihet duke ushtruar mbi sistemin një forcë, e cila ndryshon sipas një ligji harmonik. Në këtë rast lëkundjet e sistemit quhen lëkundje të detyruara. 

Kështu, për shembull, mbi trupin e lidhur në një sustë mund të ushtrohet një forcë harmonike e jashtme, frekuenca e së cilës është f. Në këtë rast trupi do të kryej lëkundje të detyruara.

Dukuria e rritjes së amplitudës, kur faktori i shuarjes në një sistem lëkundës është i vogël dhe  , quhet dukuri e rezonancës. Për një sistem lëkundës, frekuenca   e lëkundjeve të lira, quhet frekuencë e rezonancës. Herëherë frekuenca e rezonancës përcaktohet si vlera e frekuencës   për të cilën amplituda e lëkundjeve të sistemit arrin vlerën maksimale.

 – frekuenca këndore e lëkundjeve të lira   - frekuenca këndore e forcës detyruese

●Veprimet në situatë:

1. Nxënësit ndahen në grupe sipas numrit të kompjuterave ose tabletave në klasë.

2. Mësuesi vrojton, nëse janë të pajisur të gjithë nxënësit me fletore për të mbajtur shënime.

3. Orienton nxënësit për mënyrën e kryerjes së veprimtarisë.

4. Zhvillon veprimtarinë praktike sipas hapave të përcaktuar paraprakisht (zgjedh linkun për të demostruar applet-in nga interneti dhe udhëzon nxënësit që të kryejnë të njëjtën veprimtari që ju kryeni me kompjuter). 

5. Klikoni në këtë link:  https://phet.colorado.edu/en/simulation/legacy/resonance 

6. Menjëherë shfaqet faqja e mëposhtme e Website-it

7. Në këtë faqe kemi edhe opsionin për të kthyer termat e applet-it në disa gjuhë të ndryshme.

8. Klikoni ” Play” dhe prisni të shfaqet ekrani i cili emërtohet ” Resonance” dhe nëpërmjet këtij demostrimi mësuesi dhe secili nxënës fillojnë punën njëkohësisht për të vëzhguar lëkundjet e detyruara të sistemit trup-sustë dhe shohin efektet e vlerave të ndryshme të frekuencave dhe amplitudave në rastin kur kemi një rezonatorë dhe në rastet kur rrisim numrin e rezonatorëve.

Hapi i parë:

Fjala "rezonator" do të thotë një sistem i caktuar trup-sustë.

Nëse ka më shumë se një rezonator, një menu pull-doën e kombinimeve paraprakisht shfaqet në panelin e kontrollit në të djathtë.

Hapi i dytë:

1. Paneli rezonator jep informacione në lidhje me një rezonator të veçantë "të zgjedhur". Për të zgjedhur një rezonator tjetër, ose klikoni në kutizën blu ose vendosni numrin e rezonatorëve në kutinë e tekstit në krah të fjalës "rezonator".

2. Ju mund të ndryshoni masën dhe konstanten e elasticitetit të sustës të rezonatorit të zgjedhur me Sliders në panelin rezonator. Nëse ju do të ndryshoni masën apo koefiçientin e elasticitetit, teksti ne kutinë e menusë pull-doën ndryshon ne "Select Preset". Opsioni i "m dhe k të përziera" është kombinimi i parapërzgjedhur.

Hapi i tretë:

1. Jane dy frekuenca të ndryshme qe shfaqen në ekran në çdo kohë. Frekuenca në panelin rezonator është frekuenca natyrore e rezonatorit të zgjedhur. Frekuenca në kutinë rrotulluese ngjyrë gri është frekuenca këndore e forcës detyruese (frekuenca e ngacmuesit).

2. Frekuenca mund të ndryshohet (rrotullohet) me më shumë se

360. Arsyeja është për të lejuar përdoruesit të kenë më shumë saktësi në përcaktimin e frekuencës .

Hapi i katërt:

1. Ju mund të ndaloni (mund ta bëni Pause) Appletin dhe pastaj të përdorni Step për të parë gradualisht lëvizjen.

2. Klikojmë me maus “sloë motion” për të vëzhguar lëvizjen më ngadalë.

3. Vizorja, e cila është e graduar, shoqërohet me vija horizontale reference të cilat janë gjithashtu të graduara.

4. Klikoni butonin “Reset All” për të nisur veprimtarinë nga e para.

5. Për të parë efektet e frekuencave dhe amplitudave të ndryshme te rezonatorit, mund të jetë më e dobishme që të përdoren disa rezonatorë.   

Hapi i pestë:

1. Frekuenca e treguar është koha reale, në qoftë se Slider Sim Speed është vendosur në " normal ".

2. Frekuenca natyrore e një rezonatori e treguar në panelin

3. Ky sim supozon që një forcë frenuese e formës: Ff = -bv, ku v është shpejtësia dhe b është një konstante (konstantja e shuarjes) shfaqet në panelin e kontrollit. Të gjithë rezonatorët përdorin të njëjtën konstante shuarje(atë që është zgjedhur ).

Pyetje për t’u diskutuar me nxënësit:

1. Një fëmijë që është duke u lëkundur në një lisharëse lëvis para dhe mbrapa me një ritëm të qëndrueshëm. Çfarë e përcakton periodën e lëvizjes së fëmijës?

Përgjigje: Forca e gravitetit të tokës dhe gjatësia e zinxhirit të lisharëses. 

Pse: Një fëmijë që është duke u lëkundur në një lisharëse është një formë e lavjerrësit. Ashtu si në çdo lavjerrës, perioda e lëvizjes së fëmijës përcaktohet vetëm nga forca e gravitetit dhe gjatësia e lavjerrësit. Në këtë rast, gjatësia e lavjerrësit është përafërsisht sa gjatësia e zinxhirëve të lisharëses. Kështu një lëkundje e gjatë ka një periodë më të gjatë sesa një lëkundje e shkurtër.

2. Detyrë: 

Vizitoni një shesh lojërash dhe masni frekuencën natyrore të shilarëses. Ajo duhet të bëjë shumë pak dallim nëse personi në të është i shëndoshë apo i dobët. Bashkangjisni një copë të hollë filli me personin në shilarëse. Udhëzojini ata që të mos ndihmojnë në lëvizjen e shilarëses dhe më pas përpiquni ta bëni shilarësen të rezonojë duke tërhequr fillin pa e këputur atë. Nëse forca është zbatuar në kohë me frekuencën natyrore të lëkundjes kjo do ta bëjë shilarësen të rezonojë.

3. Siç edhe e dimë, çdo dukuri e fuqishme në natyrë ka anën e saj negative dhe rezonanca nuk mund të bëj përjashtim. A mund të më jepni disa shembuj përsa i përket efekteve negative të kësaj dukurie? 

Përgjigje:

1. E marrë nga një ekstrem, rezonanca i bën gjerat të thyhen në mënyrë katastrofike. Për shembull, kur një këngëtare e operas me një zë shumë të lartë arrin frekuencën e duhur, ajo mund të bëjë që një gotë vere të tingëlloj dhe të thyhet.

2. Rezonanca është evidentuar se mund të shkaktoj dhe shëmbjen e urave. Trupat ushtarake marshuese në shumicën e rasteve ndryshojne ritmin e marshimit që të parandalojne një shëmbje të urës. Një shembull mjaft i famshëm rezonimi është Ura e Ngushticave të Takomas në shtetin e Uashingtonit. Në 1940, vetëm pak muaj pas përfundimit të saj, erërat në Ngushticat e Takomas u harmonizuan me frekuencën rezonuese të urës duke shkaktuar lëkundjen e pa kontrolluar të urës së pezulluar. Brënda disa orëve ura u shëmb ( shikoni Katastrofa e Urës të Ngushticave të Takomës për fotografi dhe video të kësaj ngjarje).

Vlerësimi i situatës:

Situata konsiderohet e realizuar, nëse nxënësiY:

- punuan në kompjuterat apo tabletat e tyre dhe zbatuan saktë udhëzimet për të parë demonstrimin e applet-it;

- morën pjesë në diskutimet që mësuesi bëri për të shpjeguar konceptin e rezonancës gjatë lëkundjeve të detyruara të sistemit trup-sustë;

- shpjeguan se nga se varet frekuenca e lëkundjeve të sistemit trup-sustë;

- arritën të kuptonin faktin se pse masat kalojnë përmes platformës detyruese dhe nuk përplasen me të. Arsyeja është se ky sim është dizenjuar për të demonstruar lëkundje të thjeshta harmonike & lëkundje të detyruara. Goditjet me platformën do të prishnin modelin.

- përcaktuan se për tre grupazhet e paracaktuara (e njëjta k,e njëjta m, kombinimi i m & k), parametrat janë të tilla që frekuencat rezonuese janë 1.0 Hz, 1.5 Hz, 2.0 Hz, 2.5 Hz etj. Nxënësit duhet të përdorin rrotullën e frekuencës ngadalë në mënyrë të tillë që të shohin lëvizjen e rezonancës gjatë linjave të rezonatorëve. Në të kundërt ata do të hutohen pse frekuencat nuk ndryshojnë kur paracaktimi ndryshohet.

- arritën të shihnin në tërësi tre tipe të ndryshme sjelljesh:

1. N.q.s. frekuenca e lëkundjeve të ngacmuesit është shumë e vogël, rezonatori do të lëkundet afërsisht në mënyrë sinkrone me ngacmuesin dhe afërsisht me të njejtën amplitudë.

2. Nëse frekuenca këndore e lëkundjeve të forcës detyruese ω, i afrohet frekuencës këndore të lëkundjeve vetjake të rezonatorit , do të kemi dukurinë e zmadhimit të theksuar të amplitudës të lëkundjeve të rezonatorit ose sistemit (Rezonancë).

3. N.q.s. frekuenca e ngacmuesit është shumë e lartë, rezonatori do të lëkundet me një amplitudë shumë të vogël dhe afërsisht me fazë të kundërt.

4. Nëse koefiçienti i fërkimit është shumë i vogël, gjendja kalimtare do të jetë e rëndësishme. Ju duhet të prisni për pak kohë në këtë rast, të vini re tipet e reagimeve të përmendur.

(Elsida Seiti, mësuese fizike për Portalin Shkollor)