VIII. szemeszter, 4. előadás – 2006. március 13.

HOGYAN LEHET EGYSZERRE JÁTÉKOS ÉS TUDOMÁNYOS A FIZIKA?

Öveges József híres kísérletei néhány évtizeddel ezelőtt nézők tízezreit láncolták a televízió képernyője elé, és tettek sokakat a fizika „rabjává”. A professzor módszerét – a játékos-kísérletező fizikaoktatást – ma újra sok tanár követendő példának tartja. Ennek jegyében zajlott március 13-án a Mindentudás Egyeteme rendhagyó előadása, melyen a nézők számára fizikatanárok demonstrálták a fizika néhány fontos törvényét. A rendezvénynek az első magyar interaktív játszóház, az övegesi hagyományokat is követő Csodák Palotája adott otthont. Az alábbiakban a különleges rendezvényről készült beszámolónkat olvashatják.

A Mindentudás Egyeteme 130. előadásán Fábri György köszöntötte az elsősorban középiskolás diákokból álló közönséget „a kísérletek, a fizika, a játék és tudomány találkozásának fantasztikus palotájában”. Mint az ME tudományos igazgatója elmondta, a rendezvénysorozatnak kezdettől fogva célja volt, hogy a fizikáról érdekes, élményszerű, de tudományos diskurzust folytathassanak a résztvevők. A tavalyi Fizika Éve során az ME a Fizikai Szemlével és az Eötvös Loránd Fizikai Társulattal folyamatosan együttműködött annak érdekében, hogy a fizika csodái minden érdeklődőhöz, különösen a tanuló ifjúsághoz közel juthassanak. A március 13-i különleges rendezvény előadói szintén erre tettek kísérletet. A közönségnek először dr. Szabó Gábor akadémikus mutatkozott be. A róla készült rövid portréfilmből kiderült: az este főelőadója fizika iránti rajongását Öveges József professzornak köszönheti, akinek előadásait gyerekkorában személyesen is élvezhette. Mint mondta, nem az a lényeg, hogy mindenkiből természettudós váljék, azonban azt, hogy az ember a körülötte lévő világ megismeréséhez némi készséget szerezzen, állampolgári kötelességnek tartja. Manapság fizikaoktatás címén leggyakrabban száraz definíciók bemagoltatása zajlik – nem csoda, hogy a diákok elfordulnak a természettudományoktól, és a megtanult alapelvek nem épülnek be gondolkodásukba. Ezt legkönnyebben úgy lehet elkerülni, ha kísérletekkel, játékosan közelítünk az egyes problémákhoz.

Dr. Szabó Gábor előadása kezdetén arra a kérdésre kereste a választ, vajon érdemes-e egyáltalán természettudományokkal foglalkozni? „Hadd adjunk erre először egy nagyon anyagias választ” – fordult az előadó az egyik kivetítő felé, amelyen – a közönség meghökkenésére – George W. Bush tűnt fel. Az amerikai elnök 2006-os évértékelő beszédében (http://vg.hu/index.php?apps=cikk&cikk=113787) többek között arról beszélt, hogy az Egyesült Államoknak meg kell őriznie elsőségét az emberi kreativitás és tehetség terén versenyképességének megőrzése érdekében. Az elnök által meghirdetett „Amerikai Versenyképességi Kezdeményezés” célja az innovációnak a gazdaság minden területére kiterjedő támogatása, valamint az, hogy a gyerekek a matematika és a természettudományok terén biztos alapokat kapjanak. A program megvalósítása során nemcsak a fizikai alapkutatások és a magánszektor kezdeményezésére induló kutató-fejlesztő tevékenységek kapnak majd jelentős támogatásokat és kedvezményeket az elkövetkező tíz évben, de az emelt szintű matematikai és természettudományi órákat megtartó tanárok képzésére is nagy hangsúlyt fektetnek majd. 

A szó ezután az este során „fellépő” fizikatanárokhoz került, akik egyszerű, de érdekes kísérleteikkel demonstrálták a fizika néhány nagyon fontos eredményét, gondolatát.

Dr. Vida József főiskolai tanár – aki akkor kapta meg diplomáját, amikor Öveges professzor előadásait vetítette a televízió – olyannyira fontosnak tartja a kísérletező jelleget a fizika oktatása során, hogy kedvenc kísérleteit (http://www.sulinet.hu/fizika/vidakesz/vidaindex.html) az interneten is közzétette. Mint elmondta, tapasztalata az, hogy a tanulók ezeken az egyszerű demonstrációkon keresztül szeretik meg ezt a tantárgyat.

Első, az ME közönsége előtt bemutatott kísérlete „a rendíthetetlen vizespohár” címet kapta. A tanár úr az asztalon lévő gyufásdobozra egy vízzel telt poharat helyezett, majd föltette a kérdést: „Hogyan vehető ki a skatulya a pohár alól, ha sem a dobozt, sem a poharat nem érinthetjük meg kézzel?” A megoldást egy vonalzó szolgáltatta, melynek segítségével – egy határozott mozdulattal – kiütötte a dobozt a pohár alól, amely ily módon szinte ugyanabban a helyzetben koppant az asztalon. „A pohár tehetetlen tömege miatt nem veszi át a gyufásdoboz mozgását”– hangzott a tudományos magyarázat.

A következő kísérletből megtudhattuk, hogyan lehet „távirányítással” gyertyát oltani. A tanár úr egy gumilappal fedett, másik végén kilyukasztott konzervdobozt használt erre a célra. A dobozt füsttel töltötte meg, hogy a levegő útja szabad szemmel is követhető legyen. A gumilapot ütögetve a dobozból kis karikák törtek elő, amelyek eloltották a gyertyák lángját. – Az ilyen légörvénygyűrűk stabilitását és erejét leginkább a hurrikánoknál lehet lemérni, melyek ugyanezen az elven működnek – tette hozzá dr. Szabó Gábor. 

Dr. Vida József ezután a Bermuda-háromszög rejtélyének tudományos magyarázatával ismertette meg a közönséget. Egy vízzel töltött henger tetejére egy kis hajót helyezett, majd egy akváriumi levegőztető segítségével alulról buborékokat juttatott a hengerbe, mire a hajó a henger fenekére süllyedt. A Bermuda-háromszögben a tenger alatt vulkanikus tevékenységet fedeztek föl, amely megmagyarázza, miért süllyednek el a hajók a sokáig mítoszokkal körülvett területen. A vulkánok ugyanis nagy mennyiségű gázt juttatnak a tenger vizébe, amelynek „köszönhetően” a víz átlagsűrűsége kisebb lesz, így a hajók nem maradnak meg a víz felszínén.

Utolsó demonstrációja előtt a tanár úr javasolta a jelen lévő diákoknak: próbálják megnövelni szüleik adrenalin szintjét a kísérlet otthoni megismétlésével. Egy vízzel csordultig töltött pohárra gumilapot csúsztatott, majd megfordította, sőt: egy tapadókorong és egy zsinór segítségével meg is forgatta a poharat, és a gumilap rajta maradt annak ellenére, hogy a saját súlya, a gravitációs erő, és a víz hidrosztatikai nyomásából származó erő is nyomta lefelé.
Nem telhetett el az övegesi hagyományok előtt tisztelgő előadás anélkül, hogy a közönség ne találkozott volna a professzorral egy róla készült rövid portréfilm erejéig. „Jaj, szomorú vagyok, mert bizony nagyon sok tanár órájáról hiányzik a vidámság! Egyhangúak, és a gyerekek alusznak, vagy kitekintgetnek az ablakon. Hát én ezt meg akartam akadályozni”- hangzottak a fizikatanítás legendás megszállottjának szavai. 

Fábri György a professzor egyik legfiatalabb követőjét, Nagy Anettet, a szegedi Radnóti Miklós Gimnázium fizikatanárát invitálta a közönség elé. A tanárnő a Szegedi Tudományegyetem Kísérleti Fizikai Tanszékén folytatott szakmódszertan-jellegű PhD-kutatást, amelyben bebizonyosodott, mennyire fontos a kísérlet szerepe a fizikatanításban. Elsőként Öveges professzor kísérletét mutatta be a közönségnek, melynek során az asztalon elhelyezett kis házból sípszóra egy játékkutya bújt elő. A gyerekek által nagyon kedvelt „mutatvány” magyarázata végül a laikus számára is érthetőnek bizonyult. A házban egy zsebtelepből álló áramkör található, valamint egy elektromágnes, amely magához vonzva tart egy laprugót abban az esetben, ha zárt az áramkör, továbbá egy érzékeny kapcsoló a ház falán. Amint megszakad az áramkör, az elektromágnes elveszti mágneses tulajdonságát, és a laprugó „kilöki” az előtte ülő kutyát a házából. A síp megszólaltatása során rezonancia keletkezik, melynek következtében a kapcsolót alkotó érintkezők ellibbennek egymástól, egy pillanatra megszakítva az áramkört. A kísérlet sikerének érdekében természetesen a házat úgy kell „megépíteni”, hogy az adott síphangra reagáljon, mely a normál beszédhanghoz áll közel.

Az este harmadik tanára, Härtlein Károly nem kis derültséget okozott a közönség soraiban, amikor „bemutatta”, mi mindent lehet a rezonanciával csinálni. A hang terjedési sebessége a kísérletet nagyban befolyásolja – mondta, majd a kezében tartott léggömbbe „szippantott” (mint utóbb kiderült: héliumot), s a rajzfilmekből ismert magas, elváltozott hangon folytatta magyarázatát.

Az este során nemcsak sípszót, de némi „zenét” is hallhatott a közönség: Nagy Anett néhány vízzel telt poháron egy ismert dalt játszott el – természetesen ezúttal is tudományos magyarázattal látva el a produkciót.

A tanárnő utolsó bemutatója során egy 1787-es kísérletet ismételt meg, melynek során a közönség megfigyelhette, milyen érdekes geometriai alakzatokba rendeződnek a fémlemezre szórt sószemek, ha a lemez szélén egy hegedűvonót húzunk végig.

Härtlein Károly vette át a szót, aki először egy hőtanhoz köthető kísérletet mutatott be. Egy léggömböt cseppfolyós nitrogénnel hűtött le, amitől a ballon a közönség szeme láttára ment össze, majd újra felvéve környezetének hőmérsékletét visszanyerte eredeti alakját.

A következő demonstráció előtt a közönségtől azt kérdezték, vajon hogyan lehet egy deszkán átlőni egy ceruzát úgy, hogy ne törjön ki a hegye. A nézőtéren ülők három lehetőségre szavazhattak: egy fúvócsőre, kalapácsra, illetve mágneses vízre és fogóra. Härtlein Károly – dr. Szabó Gábor segítségével – természetesen demonstrálta a helyes megoldást: egy nagynyomású széndioxiddal töltött tűzoltópalack végére illesztett „fúvócsőbe” helyezte a ceruzát, amely ily módon felgyorsítva épségben érkezett a deszka túloldalára.

A víz és a fény hullámtermészetét egyszerű módon bizonyító kísérletek következtek – mint dr. Szabó Gábor elmondta, ezek a felfedezések a fizikatörténet legmélyebb jelentőségű gondolatmenetei közé sorolhatók – különösen, ha tekintetbe vesszük, hogy a kvantummechanikában azóta felfedezték, hogy az elektronok is ugyanilyen módon viselkednek.

Az este utolsó szereplője, Piláth Károly, a budapesti Balassi Bálint nyolc évfolyamos gimnázium fizikatanára lépett a közönség elé. A tanár úrról megtudhattuk, hogy szabadidejében számítógépes mérőeszközöket fejleszt. Ennek megfelelően az informatikát és a fizikát összekapcsoló kísérleteket mutatott be: többek között cd-lemezből, webkamerából és néhány egyszerű háztartási eszközből spektroszkópot készített, mellyel változatos kíséreteket mutatott be. A közönség megtudhatta többek között, miként alkalmas az egyszerű spektrofotométer a borhamisítók leleplezésére.

Az este végén dr. Szabó Gábor azzal búcsúzott a nézőktől, hogy remélhetőleg a XXI. század „Öveges professzorai” elég bizonyítékot szolgáltattak arra, hogy kísérletezni önmagában is érdemes, hiszen ezek eredményei biztosítják nemcsak környezetünk megismerését, de a nagy jelentőségű kutatásokban való folyamatos előrehaladást is.