Ένα λάθος που πρέπει να διορθωθει.

 

Με αφορμή το ευχάριστο γεγονός της ένταξης στην διδακτέα και εξεταστέα ύλη, Φυσικής Γενικής παιδείας της Γ Λυκείου, ενός θέματος με καθαρά πειραματικό χαρακτήρα όπως η μέτρηση της ταχύτητας του φωτός με τη μέθοδος Fizeau, έρχεται στη επιφάνεια ένα άλλο πολύ μεγάλο θέμα. Αυτό της ανάδειξης του  χαρακτήρα των Φυσικών Επιστημών στο Ελληνικό εκπαιδευτικό σύστημα.

Ανοίγοντας λοιπόν το «επιλεγμένο» βιβλίο που διδάσκεται και την τρέχουσα σχολική χρονιά στην Γ Λυκείου στην σελίδα 17, διαβάζουμε ότι …. ο Fizeau εφάρμοσε το τέχνασμα της διακοπτόμενης φωτεινής δέσμης με τη βοήθεια του περιστρεφόμενου οδοντωτού τροχού και υπολόγισε πειραματικά τη συχνότητα περιστροφής f του τροχού μεταξύ δύο διαδοχικών διελεύσεων της δέσμης (βλέπουμε και πάλι φως). Έτσι η ταχύτητα είναι c=2lfN….

Παρουσιάζεται λοιπόν ένα θέμα λογιστικά σωστό, αλλά επιστημονικά εσφαλμένο για τον εξής λόγο: Όλες οι πειραματικές μέθοδοι και διατάξεις που έχουν κατά καιρούς χρησιμοποιηθεί από τους μεγάλους Φυσικούς, αφενός βασίστηκαν σε κάποια ιδέα και αφετέρου σε σημαντικές λεπτομέρειες. Μια τέτοια λεπτομέρεια στην περίπτωση της διακοπτόμενης δέσμης της μεθόδου Fizeau, είναι ο υπολογισμός της μικρότερης  συχνότητας f για την οποία έχουμε πλήρη διακοπή της δέσμης και όχι διέλευση!

Είναι  πολύ πιο αξιόπιστη η διαπίστωση της διακοπής της φωτεινής δέσμης (σκοτάδι) σε σχέση με την διαπίστωση  της διέλευσής της (φως).

Επομένως αν ο τροχός έχει Ν δόντια και κατά συνέπεια Ν διάκενα, ο χρόνος για τη μετατόπιση κατά ένα δόντι θα είναι t=1/2fN και η ταχύτητα c=4lfN.

Τα δεδομένα που έχουμε από το σχετικό πείραμα είναι l=8630 m, N=720 και f=12,6 Hz .

            Ανεξάρτητα με τη σημασία που έχουμε συνηθίσει να δίνουμε σε ανάλογα θέματα, αναδεικνύεται για άλλη μια φορά το περιεχόμενο και ο χαρακτήρας που έχει η διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών στο Σχολείο. Επανέρχεται στο προσκήνιο η γνωστή ερώτηση. «Γιατί διδάσκουμε Φυσικές Επιστήμες στο Σχολείο και τι επιδιώκουμε;»

            Αποδεχόμαστε την ασφάλεια του σχολικού πίνακα όπου όλα είναι δυνατό να γίνουν (…εφαρμόζουμε σταθερή δύναμη 50Ν…, ….φορτίο 10 C…., ….πηγή με ΗΕΔ 58V …,….σώμα μάζας  Kg …) και ξεχνούμε τη σκληρή πραγματικότητα (εκτός από την εξεταστική) όπου οι συνθήκες είναι τελείως διαφορετικές.

            Πιστεύω ότι η ρεαλιστική - εργαστηριακή προσέγγιση καθημερινών φαινομένων, όπου αυτό είναι δυνατό, καθώς και η διδασκαλία μεθόδων και στρατηγικών  ταξινόμησης, επεξεργασίας και αξιολόγησης απλών δεδομένων πρέπει να είναι ο σκοπός της διδασκαλίας μας που θα δημιουργήσει κίνητρα, θα μεταφέρει στοιχεία από την κουλτούρα των Φυσικών Επιστημών και θα δώσει ουσιαστικά εφόδια στους μαθητές μας. 

            Αλίμονο αν ενδιαφερόμαστε μόνο για το βαθμολογικό αποτέλεσμα των μαθητών, στο γνωστού περιεχομένου, εξεταστικό μας  σύστημα! Θα μετατραπούμε σταδιακά όλοι μας σε γρανάζια ενός απέραντου μηχανισμού δημιουργίας και ένταξης τυφλών σε ένα θαυμάσιο κόσμο χρωμάτων, κουφών σε ένα υπέροχο κόσμο ήχων και  ανόητων σε ένα κόσμο δημιούργημα σοφίας!  Και επιπλέον το πιο περίεργο είναι ότι όλοι, όχι μόνο είμαστε αντίθετοι με αυτά που συνήθως κάνουμε, αλλά πιστεύουμε τα ακριβώς αντίθετα! 

Είμαστε όμως υποχρεωμένοι να ελπίζουμε γιατί η ελπίδα πεθαίνει τελευταία.

 

Προεκτάσεις.

 

Σκόπιμο είναι στην προαναφερόμενη μέθοδο Fizeau, να επισημάνουμε ότι η δέσμη φωτός δεν διακόπτεται μόνο για μια συγκεκριμένη συχνότητα περιστροφής του δίσκου, αλλά και για άλλες συχνότητες περιστροφής. Αρκεί η επιστρέφουσα δέσμη να διακόπτεται από κάποιο δόντι και όχι απαραίτητα από το αμέσως επόμενο του αρχικού διακένου εξόδου της από τον τροχό.

Δηλαδή η διάρκεια της σύγχρονης περιστροφής του τροχού και κίνησης της δέσμης μπορεί να είναι : 1/2fN, 3/2fN, 5/2fN ., (2k+1)/2fN και επομένως (2k+1)/2fN = 2l/c. Τελικά c = 4lNf/(2k+1).

Μετρώντας αρκετές  συχνότητες f που συμβαίνει διακοπή της δέσμης, προσδιορίζουμε με μεγάλη ακρίβεια τη μικρότερη (κ=0) και στη συνέχεια την ταχύτητα c.

 

Αναφορές

 

1.      Γενική Φυσική Halliday – Resnick

2.      Α. Μάζης  ΟΠΤΙΚΗ – ΘΕΡΜΟΤΗΣ

3.      www.multimania.com/cyberzoide/fizeau/exp.htm

4.      http://www.colorado.edu/physics/2000/waves_particles/lightspeed_evidence.html

 

Ζησιμόπουλος Γιώργος

Φυσικός