Fizikos ir inžinerijos laboratorijoje vykdomos STEAM krypties edukacinės programos:
1-4 klasėms
Edukacinė programa „Elektros srovė - nuo kibirkšties iki grandinės֧“.
10–12 (II–IV gimnazijų) klasėms
I programa Tiriamasis-praktinis darbas „Uolienų šiluminės savybės ir jų praktinis pritaikymas (Smėlio elementas)“
II programa Tiriamasis-praktinis darbas „Maisto energetinė vertė, šilumos kiekis. Maisto produktų tyrimas. Geležies, kalcio, magnio jonų nustatymas maisto produktuose“
III programa Tiriamasis-praktinis darbas „Interferencija“ 10-12 (III-IV gimnazijų) klasėms
IV programa Tiriamasis-praktinis darbas „Vario elektrocheminė danga: sukibimo, struktūros ir sklaidumo analizė“
V programa Tiriamasis-praktinis darbas „Difrakcija“
VI programa Tiriamasis-praktinis darbas „Kosminių dalelių detekcija“
VII programa Tiriamasis-praktinis darbas „Uolienų šiluminės savybės ir jų praktinis pritaikymas“
PROGRAMŲ ANOTACIJOS
Edukacinė programa „Elektros srovė - nuo kibirkšties iki grandinės֧“. Mokiniai supras, kas yra elektros srovė, kaip ji teka, ir praktiškai sukonstruos paprastą elektros grandinę naudojdami jungiamuosius laidus, diodo lemputę, vaisius ar daržoves. Mokiniai patys atras atsakymus, eksperimentuos, kels klausimus, susipažins su sąvokomis „baterija, laidas, lemputė, jungiklis“. Prijungus multimetrą bus išmatuojama įtampa ir tekančios srovės stipris, palyginama su kitų mokinių gautais rezultatais, aptariama nuo ko tai priklauso. Programa skatina mokinių smalsumą, loginį mąstymą, hipotezių formulavimą.
I. Tiriamasis-praktinis darbas „Uolienų šiluminės savybės ir jų praktinis pritaikymas (Smėlio elementas)“ 10–12 (II–IV gimnazijų) klasėms
Medžiagos savybė kaupti ir ilgą laiką išlaikyti šilumą yra plačiai naudojama tiek gamtoje (pvz., vandenynų didelė šiluminė talpa apsaugo atmosferą nuo didelių temperatūros svyravimų), tiek kasdieniame žmogaus gyvenime (židinio masyvūs konstrukciniai elementai skleidžia sukauptą šilumą dar ilgai po to, kai ugnis užgesta). Medžiaga taip pat gali kaupti ir „šaltį“. Abi šios savybės tampa labai aktualios šiomis dienomis dėl mūsų pačių veiklos sukeltų klimato pokyčių. Vienas iš jų svarbiausių pasireiškimų – pastoviai didėjantis ekstremalių klimatinių reiškinių (sausros, liūtys, stiprūs vėjai ir pan.) skaičius. Tam, kad jie būtų suvaldyti, sprendžiama sudėtinga technologinė užduotis – palaipsniui sumažinti žmogaus veiklos nulemtą CO2 emisiją iki nulio. Apie pusę pagaminamos energijos sunaudojama šildymui ir šaldymui. Tuo tarpu gamtinės kilmės „šilumos“ ir „šalčio“ energijos yra daug mus supančioje aplinkoje. Šiuo metu naudojamos ir vystomos technologijos, leidžiančios įvairiais metų laikais kaupti minėtas energijos rūšis, o vėliau jas atitinkamai panaudoti. Smėlis yra kaip tik tokia terpė, kurioje esant šiltiems orams galima kaupti šilumą, o vėliau ją įvairiais būdais panaudoti buityje ir gamyboje, taip mažinant iškastinio kuro deginimą ir CO2 išmetimą į atmosferą. Šis darbas skirtas susipažinti su minėto šilumos kaupimo būdo ypatumais ir praktiniu jo panaudojimu.
II. Tiriamasis-praktinis darbas „Maisto energetinė vertė, šilumos kiekis. Maisto produktų tyrimas. Geležies, kalcio, magnio jonų nustatymas maisto produktuose“ 10–12 (II–IV gimnazijų) klasėms; 9 kl.
Maisto energetinės vertės ir mineralinių ir organinių medžiagų tyrimai yra svarbūs vertinant maisto produktų kokybę ir jų poveikį žmogaus organizmui. Šiame darbe analizuojamas maisto produktų šilumos kiekis, nustatant jų kaloringumą bei energetinę vertę, taip pat tiriama geležies, kalcio ir magnio jonų koncentracija, maisto produkte sukaupta drėgmė, sausas svoris, peleningumas. Tyrimui naudojami fizikiniai ir cheminiai metodai. Gauti rezultatai leidžia įvertinti maisto sudėtį bei jo reikšmę subalansuotai mitybai. Šie tyrimai yra aktualūs siekiant skatinti moksleivius laikytis sveikos ir racionalios mitybos.
III. Tiriamasis-praktinis darbas „Interferencija“ 10-12 (III-IV gimnazijų) klasėms
Dar XVII a. egzistavo dvi teorijos, apibūdinančios šviesos prigimtį. Izaokas Niutonas manė, kad šviesą sudaro dalelės, o Kristoferis Hiūgenas šviesą laikė bangomis. Abi teorijos galėjo paaiškinti atspindį ir lūžį, tačiau difrakcijos ir interferencijos reiškinius buvo lengviau paaiškinti taikant Huygenso bangų modelį. XIX a. pradžioje Tomo Youngo atliktas dvigubo plyšio eksperimentas pateikė įrodymų, patvirtinančių banginę šviesos prigimtį. Tai pirmasis iš dviejų eksperimentų, kuriuose nagrinėjami susiję difrakcijos ir interferencijos reiškiniai. Pirmiausia palyginsite raštus, kurie susidaro lazerio šviesai praeinant pro vieną arba du plyšius ir patekus į ekraną. Tada sutelksite dėmesį į dvigubo plyšio interferencijos modelio analizę.
IV. Tiriamasis-praktinis darbas „Vario elektrocheminė danga: sukibimo, struktūros ir sklaidumo analizė“ 10-12 (III-IV gimnazijų) klasėms
Vario elektrocheminės dangos sukibimo, struktūros ir sklaidumo analizė yra svarbus tyrimas, leidžiantis geriau suprasti pramonėje taikomus medžiagų sintezės metodus. Šios dangos plačiai naudojamos detalių komponentų, puslaidininkių, lengvosios ir sunkiosios pramonės gaminiuose, todėl vario dangos savybių tyrimas turi tiek teorinę, tiek praktinę reikšmę. Be to, šis tyrimas padės mokiniams geriau suvokti kasdien mus supančius fizikos ir chemijos reiškinius, kurie lemia technologijų vystymąsi įvairiose srityse – nuo medicinos ir lazerių technologijų iki kompiuterinės įrangos bei kosmoso pramonės. Nors elektrocheminis vario nusodinimo procesas atrodo paprastas, jis remiasi sudėtingais fizikiniais ir cheminiais mechanizmais, kurių supratimas yra būtinas norint efektyviai valdyti paviršiaus inžinerijos technologijas. Tyrime bus nagrinėjami galvaninio proceso pagrindai, bei vario dangos užnešimo galvaniniu būdu ant skirtingų metalų – žalvario, vario, geležies, nerūdijančio plieno ir aliuminio metodikos. Vario dangos yra reikšmingos dėl kelių praktinių priežasčių: jos pagerina medžiagų atsparumą korozijai, elektros laidumą, litavimo savybes ir mechaninį patvarumą. Tyrime nagrinėjama proceso fizika plačiai taikoma galvanoplastikoje bei kuriant elektrai laidžius paviršius elektronikos komponentų gamyboje.
V. Tiriamasis-praktinis darbas „Difrakcija“ 10-12 (III-IV gimnazijų) klasėms
Dar XVII a. egzistavo dvi teorijos, apibūdinančios šviesos prigimtį. Izaokas Niutonas manė, kad šviesą sudaro dalelės, o Kristoferis Hiūgenas šviesą laikė bangomis. Abi teorijos galėjo paaiškinti atspindį ir lūžį, tačiau difrakcijos ir interferencijos reiškinius buvo lengviau paaiškinti taikant Huygenso bangų modelį. XIX a. pradžioje Tomo Youngo atliktas dvigubo plyšio eksperimentas pateikė įrodymų, patvirtinančių banginę šviesos prigimtį. Tai antrasis iš dviejų susijusių eksperimentų, kuriame nagrinėsite susijusius difrakcijos ir interferencijos reiškinius.
VI. Tiriamasis-praktinis darbas „Kosminių dalelių detekcija“ 10-12 (III-IV gimnazijų) klasėms
Daugelis yra girdėję apie Žemės paviršių pasiekiančius kosminius spindulius. Kosminiai spinduliai – tai nuolatos Žemės paviršių bombarduojančios dalelės, atlekiančios iš kosmoso. Susidurdamos su Žemės atmosfera jos skyla į kitas, mažesnes daleles. Tų dalelių žmogus nejaučia ir nemato, tačiau lėkdama per debesį tokia dalelė jame palieka pėdsaką, kuris aiškiai matomas plika akimi. Tokių dalelių tyrinėjimui skirto didžiojo hadronų priešpriešinių srautų greitintuvo LHC (angl. Large Hadron Collider) detektorių dydis sunkiai suvokiamas - sveria tūkstančius tonų ir susideda iš daugybės dalių. Tačiau paprastą dalelių detektorių galima pasidaryti mokykloje ar net namuose. Vienas iš tokių – debesinė kamera, kuri pirmą kartą buvo sukurta JAV, Berklio universitete 1938 metais. Tokio tipo detektoriuje tam, kad gautume „debesį“, kuris ypač jautrus praskriejančioms dalelėms, naudojami alkoholio garai. Šio dalelių detektoriaus gamyba yra gan nesudėtingas procesas galimas panaudojant lengvai prieinamas priemones. Vilsono kamera - prietaisas skirtas skaičiuoti daleles ir stebėti jų judėjimo trajektorijas. Vilsono kameros veikimo principas pagrįstas persotintųjų garų kondensacija apie kondensacijos branduolius, kuriais būna dujų jonai, atirandantys išilgai dalelės trajektorijos.
VII. Tiriamasis-praktinis darbas „Uolienų šiluminės savybės ir jų praktinis pritaikymas“ 10–12 (II–IV gimnazijų) klasėms
Medžiagos savybė kaupti ir ilgą laiką išlaikyti šilumą yra plačiai naudojama tiek gamtoje (pvz., vandenynų didelė šilumos talpa apsaugo atmosferą nuo didelių temperatūros svyravimų), tiek kasdieniame žmogaus gyvenime (židinio masyvūs konstrukciniai elementai skleidžia sukauptą šilumą dar ilgai po to, kai ugnis užgesta). Kitas pavyzdys yra akmenų, kaip šiluminės energijos kaupiklių, naudojimas įvairių tipų pirčių ritualuose. Šiam tikslui naudojamų uolienų rūšių pasirinkimas yra didelis, o kokią pasirinkti, lemia daug veiksnių, tokie kaip uolienos šiluminė talpa, atsparumas terminiams ciklams, šiluminis laidumas, estetinė išvaizda ir dar eilė kitų. Šiame darbe bus nagrinėjama, kaip geriausiai pasirinkti uolienos rūšį, atsižvelgiant tik į kelis iš jų: uolienos savitąją šiluminę talpą ir tankį.
_____________________
