Powierzchnia oczywiście może być np. pomalowana farbą (inaczej mówiąc pigmentem) ale same farby nie są źródłem światła! Kiedy coś malujemy to wcale nie dodajemy koloru na podłoże (np. na białej kartce papieru czerwone jabłko z zielonym listkiem). Na białej kartce papieru kolory już są. Wszystkie. Tylko nie potrafimy ich rozróżnić ponieważ są ze sobą zmieszane. Nakładając farby w rzeczywistości stosujemy coś w rodzaju filtrów, przy pomocy których z mieszaniny kolorów wydobywamy jeden. Na przykład czerwony i zielony, czyli jabłko z listkiem.
Światło białe wcale nie jest białe, ponieważ zawiera w sobie wszystkie barwy tęczy. Odkrył to Izaak Newton, który eksperymentował ze szklanym pryzmatem, przez który przepuszczał światło białe uzyskując po jego rozszczepieniu siedmiobarwną tęczę. Koło Newtona to przyrząd, przy pomocy którego można wykonać proces odwrotny - spowodować, że barwy składowe tęczy zostaną zmieszane w wyniku czego uzyskana zostanie barwa, którą nazywamy białą. Układ barw na kole oraz ich proporcję są analogiczne do tych, jakie widzimy w tęczy.
Koła Newtona mogą być różnej wielkości, różne też są mechanizmy wprawiające je w ruch obrotowy. Modele, które są opisane w tym opracowaniu wykorzystują najprostsze, mechaniczne sposoby wprawienia ciała w ruch obrotowy. Może je z powodzeniem wykorzystać przy okazji omawiania innego temu z tej serii, a mianowicie zasady działania żyroskopu.
EKSPONATY POKAZOWE i POMOCE NAUKOWE: pryzmat szklany, płyta CD, źródło światła białego (lub światło słoneczne), reflektory RGB do składania barw, biały ekran do projekcji, przedmioty w podstawowych kolorach (np. piłki czerwona, niebieska, zielona)
NARZĘDZIA: piła do drewna, wkrętak, wiertarka stołowa lub ręczna, wiertła śr. 1.4 mm, 1.8 mm, 2 mm, nożyczki, nóż introligatorski, pistolet do kleju na gorąco (z zapasem kleju), pinezka do tablic korkowych, wybijak do skór śr. 3 mm, młotek.
MATERIAŁY:
- listwa drewniana 10 x 50 mm, dł. 100 mm
- listwa drewniana 10 x 20 mm, dł. 160 mm
- krążek drewniany śr. 20 mm
- tektura 1.5 mm, format 90 x 90 i 35 x 35 mm
- tektura 2.0 mm, format 90 x 90 i 70 x 70 mm
- wykałaczka
- rurka gumowa
- gwóźdź śr. 1.5 mm, dł. 30 mm
- rurka z tworzywa
- sznurek, dł. 700 mm i 1100 mm
- wkręt do drewna 3 x 25
- taśma klejąca, dwustronna
- wydruki barwne na papierze 200g
MONTAŻ:
1. Z arkusza z wydrukami wyciąć (pozostawiając margines ok. 5 mm) kółko o średnicy 60 mm i nakleić je przy pomocy taśmy dwustronnej na tekturę o gr. 2 mm.
2. Wyciąć starannie kółko naklejone na tekturę, a w środku wykonać otwór przy pomocy pinezki.
3. Z rurki gumowej odciąć dwa odcinki o długości ok. 5 mm.
4. Wsunąć wykałaczkę w otwór, ustawić prostopadle do powierzchni krążka i zablokować od dołu i góry odcinkami rurki gumowej.
5. Z arkusza z wydrukami wyciąć dwa krążki o średnicy 80 mm i białym polem wewnątrz. Jeden należy wyciąć dokładnie wg linii, drugi – tak jak w przypadku pierwszego krążka – z pozostawionym marginesem ok. 5 mm.
6. Nakleić przy pomocy taśmy dwustronnej na tekturę o gr. 2 mm najpierw jeden krążek (z pozostawionymi marginesami) i wyciąć starannie wraz z tekturą.
7. Na tak przygotowany element nakleić z drugiej strony tektury wycięty uprzednio krążek tak, aby powstała „kanapka” z tekturą wewnątrz.
8. Wybić w krążku dwa otwory o śr. 3 mm wybijakiem.
9. Przez powstałe otwory przewlec odcinek sznurka (1100 mm) i związać końce.
10. Przyciąć z listwy 10 x 50 mm podstawę o długości 100 mm. Zaznaczyć i wywiercić na środku otwór wiertłem o śr. 2 mm.
11. Przyciąć z listwy 10 x 20 mm kolumnę długości 160 mm. W odległości 10 mm od jednego końca wywiercić otwór wiertłem o śr. 1.4 mm.
12. Przymocować wkrętem do drewna 3 x 25 kolumnę do podstawy.
13. Z arkusza z wydrukami wyciąć (pozostawiając margines ok. 5 mm) kółko o średnicy 80 mm i nakleić je przy pomocy taśmy dwustronnej na tekturę o gr. 1.5 mm.
14. Wyciąć starannie kółko naklejone na tekturę, a w środku wykonać otwór przy pomocy pinezki.
15. Narysować i wyciąć z tektury o gr. 1.55 mm koło o śr. 30 mm, w środku wykonać otwór przy pomocy pinezki.
16. Wywiercić w krążku drewnianym koncentryczny otwór wiertłem o śr. 1.8 mm.
17. Wbić w koło z naklejonym wydrukiem gwóźdź 1.5 mm tak, aby jego łeb był widoczny od strony wydruku. Od strony tektury nałożyć i umocować klejem na gorąco kolejno: krążek drewniany i koło o śr, 30 mm. Gwóźdź powinien wystawać tworząc oś obrotu koła.
18. Rurkę z tworzywa przyciąć do ok. 3-4 mm długości i nałożyć na oś.
19. Całość zamontować na kolumnie umieszczonej na podstawie wykorzystując otwór o śr. 1.4 mm. Koło powinno dać się luźno i bez oporów obracać.
20. Na krążek przymocowany do koła Newtona nawinąć ok. 700 mm sznurka.
Doświadczenia z modelami Kół Newtona polegają na wprowadzeniu w szybki ruch obrotowy. Kilka minut ćwiczeń z przyrządami i można nauczyć się sprawnie rozpędzać bączka, krążek na linkach oraz statywie z napędem bezwładnościowym. Im szybciej wiruje krążek – tym lepszy efekt mieszania barw.
Najwięcej ćwiczeń wymaga krążek wirujący na linkach: należy opanować technikę rozciągania (z wyczuciem, żeby nie zerwać sznurka!) linek w taki sposób, aby (wstępnie splecione) rozplatały się wprawiając krążek w ruch obrotowy a następnie splatały się ponownie. Najmniej trudności w uruchamianiu urządzenia sprawić powinien model z krążkiem umieszczonym na pionowej kolumnie, aby go rozpędzić wystarczy na kółko pasowe nawinąć sznurek (dł. 700 mm) a następnie, przytrzymując za podstawę, szybkim ruchem pociągnąć za jeden koniec wprawiając krążek w szybkie obroty.
Wszystkie eksperymenty z modelami Kół Newtona ilustrują zjawisko mieszania barw składowych światła białego. Tak jak wspomniano wcześniej, modele wirujących urządzeń można z powodzeniem wykorzystać też do prezentowania zasady działania żyroskopu oraz napędów bezwładnościowych. Model nr 1 – bączek – może zostać też wprawiony w ruch w pozycji „do góry nogami” czyli krążkiem barw odwróconym do dołu, widać wtedy wyraźnie stabilność wirującego szybko ciała mimo małego punktu podparcia.
Poniższe doświadczenia można wykonać w części wprowadzającej albo na zakończenie zajęć przy prezentacji wykonanych modeli Kół Newtona.
Barwa to złudzenie, a kolorów nie ma! Jest tylko światło, fala elektromagnetyczna, dzięki której kolory możemy zobaczyć. Czerwona piłeczka pozostanie czerwoną, jeśli tylko w świetle, które na nią pada znajduje się fala elektromagnetyczna o odpowiedniej długości. Jeśli w strumieniu światła zabraknie fali, którą powierzchnia mogłaby odbić i wysłać do naszych oczu, czerwona piłka przestanie być czerwoną.
Co to zatem znaczy, że jakiś przedmiot widzimy jako czerwony? Najprościej mówiąc jego powierzchnia pochłania wszystkie barwy światła… oprócz czerwonej. Bo tylko ta jest odbijana od powierzchni… Do doświadczenia potrzebne są oświetlacze (reflektory) RGB, przy pomocy których można mieszać barwy podstawowe światła.
Rozszczepienie światła. Pryzmat albo płyta CD oraz źródło światła białego. Na fotografii tęcza jaką można uzyskać rozszczepiając światło z diodowej latarki odbite od płyty.
Światło białe wcale nie jest białe, ponieważ zawiera w sobie wszystkie barwy tęczy. Odkrył to Izaak Newton, który eksperymentował ze szklanym pryzmatem, przez który przepuszczał światło białe uzyskując po jego rozszczepieniu siedmiobarwną tęczę. Koło Newtona to przyrząd, przy pomocy którego można wykonać proces odwrotny - spowodować, że barwy składowe tęczy zostaną zmieszane w wyniku czego uzyskana zostanie barwa, którą nazywamy białą. Układ barw na kole oraz ich proporcję są analogiczne do tych, jakie widzimy w tęczy.
Koła Newtona mogą być różnej wielkości, różne też są mechanizmy wprawiające je w ruch obrotowy. Modele, które są opisane w tym opracowaniu wykorzystują najprostsze, mechaniczne sposoby wprawienia ciała w ruch obrotowy. Może je z powodzeniem wykorzystać przy okazji omawiania innego temu z tej serii, a mianowicie zasady działania żyroskopu.
EKSPONATY POKAZOWE i POMOCE NAUKOWE: pryzmat szklany, płyta CD, źródło światła białego (lub światło słoneczne), reflektory RGB do składania barw, biały ekran do projekcji, przedmioty w podstawowych kolorach (np. piłki czerwona, niebieska, zielona)
NARZĘDZIA: piła do drewna, wkrętak, wiertarka stołowa lub ręczna, wiertła śr. 1.4 mm, 1.8 mm, 2 mm, nożyczki, nóż introligatorski, pistolet do kleju na gorąco (z zapasem kleju), pinezka do tablic korkowych, wybijak do skór śr. 3 mm, młotek.
MATERIAŁY:
- listwa drewniana 10 x 50 mm, dł. 100 mm
- listwa drewniana 10 x 20 mm, dł. 160 mm
- krążek drewniany śr. 20 mm
- tektura 1.5 mm, format 90 x 90 i 35 x 35 mm
- tektura 2.0 mm, format 90 x 90 i 70 x 70 mm
- wykałaczka
- rurka gumowa
- gwóźdź śr. 1.5 mm, dł. 30 mm
- rurka z tworzywa
- sznurek, dł. 700 mm i 1100 mm
- wkręt do drewna 3 x 25
- taśma klejąca, dwustronna
- wydruki barwne na papierze 200g
MONTAŻ:
1. Z arkusza z wydrukami wyciąć (pozostawiając margines ok. 5 mm) kółko o średnicy 60 mm i nakleić je przy pomocy taśmy dwustronnej na tekturę o gr. 2 mm.
2. Wyciąć starannie kółko naklejone na tekturę, a w środku wykonać otwór przy pomocy pinezki.
3. Z rurki gumowej odciąć dwa odcinki o długości ok. 5 mm.
4. Wsunąć wykałaczkę w otwór, ustawić prostopadle do powierzchni krążka i zablokować od dołu i góry odcinkami rurki gumowej.
5. Z arkusza z wydrukami wyciąć dwa krążki o średnicy 80 mm i białym polem wewnątrz. Jeden należy wyciąć dokładnie wg linii, drugi – tak jak w przypadku pierwszego krążka – z pozostawionym marginesem ok. 5 mm.
6. Nakleić przy pomocy taśmy dwustronnej na tekturę o gr. 2 mm najpierw jeden krążek (z pozostawionymi marginesami) i wyciąć starannie wraz z tekturą.
7. Na tak przygotowany element nakleić z drugiej strony tektury wycięty uprzednio krążek tak, aby powstała „kanapka” z tekturą wewnątrz.
8. Wybić w krążku dwa otwory o śr. 3 mm wybijakiem.
9. Przez powstałe otwory przewlec odcinek sznurka (1100 mm) i związać końce.
10. Przyciąć z listwy 10 x 50 mm podstawę o długości 100 mm. Zaznaczyć i wywiercić na środku otwór wiertłem o śr. 2 mm.
11. Przyciąć z listwy 10 x 20 mm kolumnę długości 160 mm. W odległości 10 mm od jednego końca wywiercić otwór wiertłem o śr. 1.4 mm.
12. Przymocować wkrętem do drewna 3 x 25 kolumnę do podstawy.
13. Z arkusza z wydrukami wyciąć (pozostawiając margines ok. 5 mm) kółko o średnicy 80 mm i nakleić je przy pomocy taśmy dwustronnej na tekturę o gr. 1.5 mm.
14. Wyciąć starannie kółko naklejone na tekturę, a w środku wykonać otwór przy pomocy pinezki.
15. Narysować i wyciąć z tektury o gr. 1.55 mm koło o śr. 30 mm, w środku wykonać otwór przy pomocy pinezki.
16. Wywiercić w krążku drewnianym koncentryczny otwór wiertłem o śr. 1.8 mm.
17. Wbić w koło z naklejonym wydrukiem gwóźdź 1.5 mm tak, aby jego łeb był widoczny od strony wydruku. Od strony tektury nałożyć i umocować klejem na gorąco kolejno: krążek drewniany i koło o śr, 30 mm. Gwóźdź powinien wystawać tworząc oś obrotu koła.
18. Rurkę z tworzywa przyciąć do ok. 3-4 mm długości i nałożyć na oś.
19. Całość zamontować na kolumnie umieszczonej na podstawie wykorzystując otwór o śr. 1.4 mm. Koło powinno dać się luźno i bez oporów obracać.
20. Na krążek przymocowany do koła Newtona nawinąć ok. 700 mm sznurka.
Doświadczenia z modelami Kół Newtona polegają na wprowadzeniu w szybki ruch obrotowy. Kilka minut ćwiczeń z przyrządami i można nauczyć się sprawnie rozpędzać bączka, krążek na linkach oraz statywie z napędem bezwładnościowym. Im szybciej wiruje krążek – tym lepszy efekt mieszania barw.
Najwięcej ćwiczeń wymaga krążek wirujący na linkach: należy opanować technikę rozciągania (z wyczuciem, żeby nie zerwać sznurka!) linek w taki sposób, aby (wstępnie splecione) rozplatały się wprawiając krążek w ruch obrotowy a następnie splatały się ponownie. Najmniej trudności w uruchamianiu urządzenia sprawić powinien model z krążkiem umieszczonym na pionowej kolumnie, aby go rozpędzić wystarczy na kółko pasowe nawinąć sznurek (dł. 700 mm) a następnie, przytrzymując za podstawę, szybkim ruchem pociągnąć za jeden koniec wprawiając krążek w szybkie obroty.
Wszystkie eksperymenty z modelami Kół Newtona ilustrują zjawisko mieszania barw składowych światła białego. Tak jak wspomniano wcześniej, modele wirujących urządzeń można z powodzeniem wykorzystać też do prezentowania zasady działania żyroskopu oraz napędów bezwładnościowych. Model nr 1 – bączek – może zostać też wprawiony w ruch w pozycji „do góry nogami” czyli krążkiem barw odwróconym do dołu, widać wtedy wyraźnie stabilność wirującego szybko ciała mimo małego punktu podparcia.
Poniższe doświadczenia można wykonać w części wprowadzającej albo na zakończenie zajęć przy prezentacji wykonanych modeli Kół Newtona.
Barwa to złudzenie, a kolorów nie ma! Jest tylko światło, fala elektromagnetyczna, dzięki której kolory możemy zobaczyć. Czerwona piłeczka pozostanie czerwoną, jeśli tylko w świetle, które na nią pada znajduje się fala elektromagnetyczna o odpowiedniej długości. Jeśli w strumieniu światła zabraknie fali, którą powierzchnia mogłaby odbić i wysłać do naszych oczu, czerwona piłka przestanie być czerwoną.
Co to zatem znaczy, że jakiś przedmiot widzimy jako czerwony? Najprościej mówiąc jego powierzchnia pochłania wszystkie barwy światła… oprócz czerwonej. Bo tylko ta jest odbijana od powierzchni… Do doświadczenia potrzebne są oświetlacze (reflektory) RGB, przy pomocy których można mieszać barwy podstawowe światła.
Rozszczepienie światła. Pryzmat albo płyta CD oraz źródło światła białego. Na fotografii tęcza jaką można uzyskać rozszczepiając światło z diodowej latarki odbite od płyty.
