Füüsika õpetaja raamat Füüsika õpetaja raamat : (Newton või Galilei, aasta oli siis 1943)

Newton või Galilei, aasta oli siis 1943

Füüsikaklasside riiuleilt võib leida vanu raamatuid. Kellelgi on olnud kahju neid vanapaberiks saata. Mõnest võib leida toredaid näiteid või ülesandeid, mis veidi kaasajastatud sõnastuses kõlbavad kasutada väga hästi. Newtoni seadused on ju ikka alles. Pole ka tähtsuseta, et need õpikud või ülesannete kogud võivad meenutada tänastele õpetajatele nende oma koolipäevi. Harvem tuleb ette selliseid õpikuid, mis enam otseselt midagi meelde ei tuleta. Õpetajad, kes nende järgi õpetasid, on lahkunud. Võib-olla on veel alles mõni õpilane, kes neist õppis? Võimalik, aga eks ole ajad olnud meie inimestele üsna keerukad ja rasked.

E. Klikson – J. Lang, Füüsika gümnaasiumi I ja II klassile – Tartu Eesti Kirjastus 1943. Eessõnas seletavad autorid, et õpik on võrreldes 1938. aasta õppekavades mõelduga muudetud lihtsamaks, näitlikumaks, ja konkreetsemaks. Peatükke on lühendatud või lihtsustatud matemaatilise elemendi redutseerimise ja rakendusliku elemendi suurendamise suunas. Põhjuseks on uus kava, mille kohaselt langeb kogu füüsikaõpetus gümnaasiumis varasemale ajale.

Kliksoni ja Langi õpik on lihtne ja mahult üsna tagasihoidlik, st õhuke. 220 leheküljele mahuvad teemad: mõõtmisi ja mõõduühikuid, mehhaanika põhimõisteid, vedelikud ja gaasid, soojus, hääl, valgus, magnetism, elekter. Küllap vastas see nn uuele kavale, mille järgi Saksamaa okupeeritud ida-aladel õpetus pidi käima.

Mehaanika osa kõige pikem peatükk on „Tung ja töö” (kaasaegses terminoloogias: „Jõud ja mehaanilline töö”). Newtoni seadusi ei nimetata. Käsitlus algab Galilei inertsiseadusega ja läheb kiiresti edasi jõu mõõtmise (dünamomeetri) ja mehaanilise töö juurde. Ära on trükitud lühike Galilei elulugu. Newton ei ole õpikust päris välja jäänud. Tema veelgi lühem elulugu on paigutatud raamatu tagumisse ossa, valguse peatüki juurde.

Kuigi Newtoni seadusi otsesõnu ei esitata, on nende rakendamise harjutuseks antud väga tore küsimustik, mis kõlbab tänapäevalgi õpilastele esitada. Meie igapäevased tegemised ja kõnelemise viis on vahepeal veidi muutunud ja seepärast kulub mõne küsimuse juurde ära väike kommentaar.

Inerts, küsimused harjutamiseks

1) Seo tükk niiti näiteks tooli külge ja vea pikkamisi. Tool nihkub edasi. Äkitselt tõmmates katkeb niit. Mispärast?

2) Kui raudteerongid kiirel sõidul kokku põrkavad, purunevad vagunid. Mispärast? [1]

3) Miks pole alati võimalik rongi piduriga enne õnnetust peatada?

4) Millest on tingitud maavärisemise hävitav (purustav) mõju?

5) Pane pabeririba laual seisva veeklaasi või mõne teise väiksema asja alla ja tõmba äkki ära. Mida paned tähele ja kuidas seda seletada? Tõmba pikkamööda – mida märkad siis?

6) Kui sõiduk äkki liikuma hakkab, langevad reisijad tahapoole. Äkilisel seismajäämisel toimub vastupidine nähtus. Mispärast?

7) Mispärast tuleb tolm kloppimisel või raputamisel riietest välja?

8) Kui veega täidetud klaasi äkki liikuma või seisma panna, läheb vett üle ääre. Mispärast ja kuhu poole?

9) Me teame, et Maa pöörleb oma telje ümber läänest itta. Mispärast langeme meie maapinnalt üles hüpates samale kohale tagasi, aga mitte üleshüppamiskohast lääne poole? [2]

10) Kuhu poole tuleb liikuvalt sõidukilt maha hüpata, et mitte maha kukkuda? [3]

11) Mispärast koputatakse varre pihta, kirvest või luuda varre otsa pannes?

12) Mispärast ei saa raudteerongi järsku seisma ega liikuma panna?

13) Kastega on kergem niita kui kuivaga. Kuidas seda seletada? [4]

14) Mispärast õunad puu raputamisel maha langevad? [5]

15) Miks roomad sagedasti katkevad, kui hobune äkitselt tõmbab? [6]

16) Tagaajamisel on kasulik suuna äkilise muutmisega end kaitseda. Mispärast?

[1] Kui rongid kokku sõidavad, purunevad vedurid. Ilmselt on küsitud, miks kiirel sõidul kokku põrkumise korral purunevad KA vagunid. Aeglasemal sõidul vagunid ei pruugi viga saada ja veduritest kaugemad (sõidusuunas tagumised) vagunid saavad alati vähem viga. Mispärast?

[2] Kui inimene ei hüppa mitte otse üles, vaid ida poole, siis lükkab ta hüppel maapinda lääne poole, vastu Maa pöördumise suunale. On hästi teada, et kui näiteks kinnitamata paadist kaldale hüpata, liigub paat kaldast eemale. Kui hulgakesi hüpata, võiks sedaviisi Maa pöörlemist aeglustada? 1943. aastal oleks see küsimus toonud füüsikatundi matemaatilist (mitte rakenduslikku) elementi. Tänapäeval on Google otsingusõnad „world jump day”.

[3] Küsimuses kasutatakse sõna „maha” kahes tähenduses. Sõidukilt maha hüppamine võib tähendada sõnasõnaliselt maapinnale ehk maha hüppamist, aga võib ka tähendada mingile teisele aluspinnale (näiteks rongist perroonile) hüppamist. Teine asi on see, et pärast maha hüppamist, tuleb tegelda sellega, et püsti jääda, mitte pikali maha kukkuda või kukumisel võimalikult vähe haiget saada.

Sõidukitest välja (või maha) hüppamine on keelatud ja tegelikult päris paljudel juhtudel ka peaaegu võimatu. Raske on ette kujutada, kuidas näiteks praegu Eesti raudteedel liikuvast rongist saab sõidu ajal maha hüpata, ilma üleriigilist skandaali põhjustamata.

[4] On üldiselt teada, et kastest või vihmamärga muru on pea võimatu niita. Kogu niidetud materjal kleepub niiduki kere siseküljele, ummistab väljaviskeava, takistab tera pöörlemist ja koormab ülearu mootorit. On huvitav märkida, et tegelikult on ligi pool tänastest gümnasistidest vähemalt kord elus ka vikatiga niitnud, lihtsalt raske on kohe selle peale tulla, et 1943. aastal ei muretsetud nii väga igalaupäevase õuemuru silumise pärast.

[5] Kaks ühes. Üks küsimus on see, miks õunad MAHA kukuvad. See suunab meid pigem gravitatsiooniseaduse poole. Teine on see, miks õunad puu RAPUTAMISEL kukuvad. Siit paisatab inertsiseadus. Õunad kukuvad lõpuks maha ka ilma raputamiseta. Mispärast?

[6] Loogarakend on nutikas insenerilahendus, mis aitas omal ajal hobuste jõudu ja osavust optimaalselt ära kasutada. Tehniline progress enne soojusmasinaid ja elektrimootoreid toetus üsnagi palju veoloomadele. Kui ei ole just erilist huvi hoburakendite ajaloo või hobuste vastu, võib selle, mitte just kõige lihtsama küsimuse ka vahele jätta.

Vana aja teadusmehed ei tundnud inertsiseadust. Alles kuulus itaalia teadusmees Galileo Galilei (1564–1642) esimesena avastas selle kõigi kehade üldise omaduse. Galilei oli matemaatika-, füüsika- ja täheteaduseprofessoriks Pisa ja Padova ülikoolis. Peale inertsiseaduse tegi Galilei terve rea teisi tähtsaid avastusi loodusteaduse alalt: avastas kehade vaba langemise seadused, pendli võnkumise seadused, tungide rööpküliku seaduse jne. Ka ehitas Galilei pikksilma, millega esimesena vaatles Päikest ja tegi kindlaks, et Päikese pinnal on tumedad laigud. Galilei pooldas ka avalikult Koperniku õpetust Maa liikumisest ümber Päikese. Selle eest pandi ta vangi ja sunniti vägivaldselt koguni lahti ütlema oma õpetusest. Kuulus Torricelli oli Galilei õpilane ja jätkas Galilei tööd.
Isaac Newton (sünd. 1643. a., surn. 1727. a.), inglise kuulsaim füüsik, avaldas teedrajava tähtsusega töid füüsika, astronoomia ja matemaatika alal. Esitas mehaanika põhilaused, gravitatsiooniseaduse, avastas valguse lahutamise jne.