Strona: Szkoła Młodych Fizyków i Matematyków / Politechnika Młodego Odkrywcy

Szkoła młodych fizyków i matematyków na Wydziale Matematyki i Fizyki Stosowanej obejmuje przeprowadzenie zajęć pokazowych (3 tematy), warsztatowych (4 tematy) i wykładów (3 tematy) skierowane dla osób chcących poszerzać wiedzę z zakresu nauk matematyczno-przyrodniczych. Przewiduje się udział 10 grup uczestników. Cykl zajęć dla jednej 20-os. grupy obejmuje 4 spotkania w roku szkolnym, podczas których uczestnicy będą zagłębiać się w tajniki różnych dziedzin fizyki oraz poznają oblicze matematyki, które nie jest przedstawiane na lekcjach w szkole. Uczniowie wezmą udział w trzech 6 godz. spotkaniach realizowanych w salach WMiFS PRz oraz jednym 2 godz. spotkaniu w specjalistycznym laboratorium dostosowanym dla dzieci. Zajęcia pokazowe i wykładowe będą przeprowadzane dla grupy 20 os., natomiast na potrzeby warsztatów uczniowie zostaną podzieleni na dwie 10-os.grupy. Wezmą też udział w zajęciach w placówce zajmującej się na co dzień prowadzeniem warsztatów wyłącznie dla dzieci, przy wykorzystaniu laboratorium i rekwizytów dostosowanych do potrzeb tej grupy wiekowej. Tematyka zajęć poszerza wiedzę zdobytą w szkole. Dzięki różnorodnej i atrakcyjnej formie zajęcia przyczynią się do wzrostu zainteresowania uczniów, pomocy w nauczaniu dziedzin matematyczno-przyrodniczych oraz na zaangażowanie uczniów w samodzielne zdobywanie wiedzy.

W ramach Szkoły młodych fizyków i matematyków na Wydziale Matematyki i Fizyki Stosowanej przewidziane są następujące warsztaty i zajęcia:

• Pokaz fizyczny - Właściwości gazów,

• Pokaz fizyczny - Poznajemy ciecze,

• Pokaz fizyczny - Zabawy z elektromagnetyzmem,

• Warsztaty fizyczne - Właściwości gazów,

• Warsztaty fizyczne - Poznajemy ciecze,

• Warsztaty fizyczne - Zabawy z elektromagnetyzmem,

• Wykład matematyczny - Proste gry kombinatoryczne,

• Wykład matematyczny - Matematyka gier pozycyjnych - gry na szachownicy,

• Wykład matematyczny - Gry i algebra - analiza gry NIM.

Pokaz fizyczny - Właściwości gazów poświęcony będzie zagadnieniom związanym z powietrzem, jego składnikami i próżnią. Uczestnicy zapoznają się z pojęciem próżni, dzięki doświadczeniom z pompą próżniową. Dowiedzą się, że w próżni nie rozchodzi się dźwięk oraz, że woda może wrzeć w różnej temperaturze w zależności od ciśnienia. Zaobserwują, co dzieje się z pianką do golenia przy obniżaniu ciśnienia. Uczniowie poznają eksperyment z półkulami magdeburskimi oraz szereg doświadczeń dotyczących prawa Bernoulliego, m.in. "lewitowanie" piłki plażowej w strumieniu powietrza i szybkie dmuchanie kilkumetrowego rękawa kuchennego. Na zajęciach zaprezentowane będzie zjawisko konwekcji i uczestnicy zaobserwują latanie lampionu. Będą mieli też okazję zaobserwować pracę silnika odrzutowego oraz armaty powietrznej, strzelającej pociski z zadymionego powietrza.

Celem Pokazu fizycznego - Poznajemy ciecze jest pogłębienie wiedzy uczestników o właściwościach wody, a także niezwykłych i widowiskowych cieczy. Uczniowie zapoznają się z pojęciem napięcia powierzchniowego dzięki bańkom mydlanym. Realizowane będą bańki tradycyjne oraz kanciaste, a dodatkowo uczestnicy będą mogli zostać zamknięci w ogromnej bańce mydlanej. Pojęcie ciśnienia będą utrwalać przy doświadczeniu z nurkiem Kartezjusza. Zaobserwują również zjawisko implozji puszki aluminiowej. Nie zabraknie eksperymentów z ciekłym azotem, m.in. wbijanie gwoździa w deskę bananem, zanurzanie balonów w azocie, zanurzanie w azocie roślin i chrupek kukurydzianych.

Uczestnicy Pokazu fizycznego - Zabawy z elektromagnetyzmem zaobserwują ładunki elektryczne przy pomocy elektrometru Browna i balonu. Poznają właściwości gazów w polu elektrycznym dzięki kuli plazmowej i świetlówkom. Zapalą żarówkę z pomocą prądnicy oraz poznają prostą broń, wykorzystujące magnesy - działko Gaussa. Zaobserwują również, jak zachowuje się elektrolit w postaci ogórka kiszonego pod wpływem prądu elektrycznego. Dowiedzą się czym są prądy wirowe i jak je wytworzyć.

Podczas Warsztatów fizycznych - właściwości gazów , uczniowie będą mogli poznać właściwości powietrza i poszczególnych gazów takich jak tlen i dwutlenek węgla. Wykonają własne poduszkowce, latające na poduszce powietrznej. Sprawdzą właściwość poznaną na pokazie dotyczącą wrzenia wody, doprowadzą do wrzenia w temperaturze pokojowej za pomocą strzykawek. Zgłębią również prawo Bernoulliego w prostych eksperymentach z kartkami papieru i balonami. Nadmuchają balony nie siłą płuc, lecz mieszaniną octu i sody oczyszczonej. Dowiedzą się, jak ważny do spalania jest tlen, obserwując jak odwrócona szklanka "pije" wodę, a butelka "zjada" jajko. Tym sposobem utrwalą sobie wiadomości, poznane na pokazie dotyczącym gazów.

Aby ugruntować wiedzę poznaną na pokazie o cieczach, uczestnicy wezmą udział w Warsztatach fizycznych - Poznajemy ciecze. Uczniowie nauczą się, jak dzięki wodzie w kieliszku można wydobyć z niego całą gamę dźwięków. Wykonają lampę lawę oraz ocean w butelce, dzięki czemu poznają ciekawe zastosowania niemieszających się cieczy. Wykonają wodnego jeża przy pomocy ołówków, z którego nie uroni się ani kropelka wody. Poznają zasadę działania światłowodu, na podstawie światłowodu z wody. Sprawią, że początkowo tonąca w wodzie plastelina zacznie pływać. Z pomocą oleju zaobserwują refrakcję.

W ramach Warsztatów fizycznych - zabawy z elektromagnetyzmem uczniowie wykonają prosty silniczek elektryczny z magnesu, baterii i drutu miedzianego. Przekonają się, że warzywo takie jak ziemniak może generować prąd elektryczny. Zapoznają się także z pojęciem elektryzowania ciał oraz zaobserwują jakie linie pola można wytworzyć na opiłkach żelaza.

Celem zajęć Wykład matematyczny - Proste gry kombinatoryczne jest zapoznanie uczniów z przykładami gier kombinatorycznych oraz pojęciem gry bezstronnej (symetrycznej) i sposobem analizy takiej gry. Na zajęciach uczniowie dowiedzą się, co to jest gra kombinatoryczna i poznają podstawowe pojęcia z nią związane (gra bezstronna, normalne i odwrotne zasady gry), nauczą się również jak, wykorzystując metodę tzw. indukcji wstecznej, dokonać analizy prostej gry (np. różnych wariantów „gry w zabieranie”) oraz znaleźć zwycięską strategię, jeśli istnieje.

Celem zajęć Wykład matematyczny - Matematyka gier pozycyjnych - gry na szachownicy jest przypomnienie i utrwalenie pojęć poznanych na poprzednich zajęciach poprzez zastosowanie ich do analizy wybranych gier na szachownicy, a następnie pokazanie na przykładach innego rodzaju zwycięskich strategii – tzw. strategii przetrwania. W trakcie zajęć uczestnicy dowiedzą się co to jest pozycja końcowa, wygrywająca i przegrywająca w bezstronnej grze kombinatorycznej, nauczą się wyznaczyć takie pozycje oraz znaleźć (jeśli istnieje) ruch wygrywający lub innego rodzaju zwycięską strategię w prostych grach na szachownicy.

Celem zajęć Wykład matematyczny - Gry i algebra - analiza gry NIM jest zapoznanie uczniów z pojęciem rozwinięcia dwójkowego oraz innym sposobem dodawania liczb naturalnych – tzw. NIM-sumą, a następnie wykorzystanie zdobytych wiadomości do analizy klasycznej gry NIM. Po zajęciach uczestnicy będą potrafili znaleźć rozwinięcie dwójkowe dowolnej liczby naturalnej, wyznaczyć NIM-sumę dwóch liczb naturalnych oraz zbadać, czy dana pozycja (sytuacja) w grze NIM jest przegrywająca, czy wygrywająca i ew. znaleźć zwycięskie posunięcie.

Celem Warsztatów w eksperymentarium jest realizacja zajęć dydaktycznych w interesującej formie, z wykorzystaniem unikalnych rekwizytów dotyczących zagadnień popularno-naukowych z zakresu zamiany energii elektrycznej na mechaniczną. Uczniowie zbudują model generatora (prądnicy), który wykorzystuje fakt pewnej symetrii, z którą mogą pracować maszyny elektryczne. Niektóre silniki prądu stałego potrafią zamieniać energię elektryczną w mechaniczną i odwrotnie: mechaniczną w elektryczną, działając jak prądnica. W projekcie wykorzystany zostanie silniczek elektryczny prądu stałego przystosowany do pracy pod napięciem ~4.5 V (woltów). Silniczki takie są najczęściej używane w konstrukcjach rozmaitych zabawek elektromechanicznych, np. w modelach zdalnie sterowanych pojazdów. W tworzonym modelu generatora, silniczek taki będzie miała za zadanie zamieniać energię mechaniczną w elektryczną.