Balónek v mikrovlnce

Transkript

1 Jméno: Školní rok: Balónek v mikrovlnce Třída: Experimentální úloha číslo: Úkol: Dobrá kuchařka uvařené knedlíky po vytažení z vody rychle nakrájí nebo alespoň propíchá. Proč to ale musí udělat? Pomůcky, které jsem použil/la: Nafukovací balónek, voda, provázek, mikrovlnná trouba Postup: Místo knedlíku budeme ohřívat balónek s vodou. Naplň balónek vodou (stačí malé množství) a zauzluj ho. Umísti balónek do mikrovlnné trouby a nastav střední stupeň ohřevu. Zapni ji a zůstaň u ní. Přibližně po jedné minutě se začne balónek rychle nafukovat. Nech ho trochu nafouknout a vypni mikrovlnnou troubu. Balónek se začne opět smršťovat. V žádném případě se nedotýkej nafouknuté balonku je velmi horký. Nenech balónek příliš nafouknout, aby neprasknul a pára se nedostala k elektrickým obvodům mohla by se poškodit mikrovlnná trouba, nebo by ses mohl zranit elektrickým proudem. Měření: Objem vody se zvyšující teplotou se zvětšuje/zmenšuje. Při teplotě varu, se začne voda rychle vypařovat a balónek se. Pára má větší/menší objem než voda. Pokud porušíme bezpečnostní pravidla a nafouknutý balónek propíchneme, pára, stlačená stěnou balónku, se uvolní a popálí nás. Stejně se stane, když řidič auta zavaří motor, zastaví auto a otevře uzávěr chladiče. Přeměněná voda v horkou pára v chladiči řidiči způsobí velké popáleniny. Proč je ale horká pára nebezpečnější než horká voda? Zkus do závěru práce napsat odpověď a zamysli se nad počínáním kuchařky v úvodu. Závěr:

2 Jméno: Školní rok: Voda v mrazničce Třída: Experimentální úloha číslo: Úkol: Rodina Kaválkova má chatu, kterou navštěvuje pouze v létě. Před zimou vždy vypustí vodu z vodovodního potrubí i z ústředního topení. Není to zbytečné? Pomůcky, které jsem použil/la: Voda, mrazák, odměrná nádoba Postup: Nalij do odměrné nádoby trochu vody. Zjisti, kolik vody v nádobě je. Umísti nádobu s vodou do mrazničky. Nech ji tam přes den, ale občas vodu s ledem promíchej. Až v nádobě bude pouze led, zjisti kolik ho v nádobě je. Měření: Protože voda při zmrznutí svůj objem zvětšuje/zmenšuje, její hustota se zmenšuje/zvětšuje, proto led zůstává/nezůstává na hladině. Když led zůstává/nezůstává na hladině, chrání vodu před dalším promrzáním a ryby a další živočichové v ní mohou žít i přes zimu. Kdyby však měl led větší/menší hustotu než voda, klesl/neklesl by ke dnu. Rybníky a jezera by zamrzly až ke dnu a živočichové by v takových nádržích nemohli trvale žít. Voda se také dostává do prasklin ve skalách a kamenech, tam zmrzne a skálu roztrhne. Skoro u všech kapalin při tuhnutí se objem zmenšuje, u vody se. Molekuly vody se totiž v ledu naskládají velmi neúsporně. V závěru zkus zdůvodnit počínání rodiny při odjezdu z chaty. Závěr:

3 Balónek v mikrovlnce, Voda v mrazničce Poznámky pro vyučující Jedná se o dva jednoduché domácí pokusy pro mladší žáky, při kterých zkoumají vlastnosti vody. Řešení: Objem vody se zvyšující teplotou se zvětšuje. Při teplotě varu, se začne voda rychle vypařovat a balónek se nafoukne. Pára má větší objem než voda. Pokud porušíme bezpečnostní pravidla a nafouknutý balónek propíchneme, pára, stlačená stěnou balónku, se uvolní a popálí nás. Stejně se stane, když řidič auta zavaří motor, zastaví auto a otevře uzávěr chladiče. Přeměněná voda v horkou pára v chladiči řidiči způsobí velké popáleniny. Proč je ale horká pára nebezpečnější než horká voda? Zkus do závěru práce napsat odpověď a zamysli se nad počínáním kuchařky v úvodu. Horká pára může předat více tepla okolním tělesům než voda, o stejné hmotnosti a teplotě. Kuchařka rozkrájí knedlíky, aby pára mohla z nich uniknout a nekondenzovala v nich na vodu a při tom nezmenšila svůj objem. Knedlíky by poté trochu splaskli. Protože voda při zmrznutí svůj objem zvětšuje, její hustota se zmenšuje, proto led zůstává na hladině. Když led zůstává na hladině, chrání vodu před dalším promrzáním a ryby a další živočichové v ní mohou žít i přes zimu. Kdyby však měl led větší hustotu než voda, klesl by ke dnu. Rybníky a jezera by zamrzly až ke dnu a živočichové by v takových nádržích nemohli trvale žít. Voda se také dostává do prasklin ve skalách a kamenech, tam zmrzne a skálu roztrhne. Skoro u všech kapalin se při tuhnutí objem zmenšuje, u vody se zvětšuje. Molekuly vody se totiž v ledu naskládají velmi neúsporně. V závěru zkus zdůvodnit počínání rodiny při odjezdu z chaty. Led by mohl roztrhnout potrubí.

4 Jméno: Školní rok: Je tání ledovců pro lidstvo opravdu nebezpečné? Třída: Experimentální úloha číslo: Úvod: Již delší dobu se mluví o oteplování planety a s tím souvisejícím roztáváním ledovců. Přímořské státy, jako je například Holandsko, se obávají zvednutí hladiny oceánu. Následky roztávání ledovců mohou být obrovské a těžko je někdo dokáže přesně odhadnout. Je to však pravda? Opravdu se může roztáváním ledovců zvednout hladina? Přesvědčme se o tom jednoduchým pokusem s kostkou ledu ve sklenici s vodou. Úkol: Zjisti, zda se změní výška hladiny vody ve sklenici, při roztání kostky ledu, který ve vodě ploval. Pomůcky, které jsem použil/la: Sklenice s vodou, kostky ledu, fix, pravítko Postup: Plove-li ledovec ve vodě, působí na něho gravitační a vztlaková síla. Aby se ledovec nepotápěl a zároveň nestoupal vzhůru, musí být tyto dvě síly v rovnováze. Vztlaková síla závisí, kromě hustoty kapaliny v okolí plovoucího ledu, také na objemu ponořené části ledovce. Ten tedy na hladině zaujme takovou polohu, aby velikosti vztlakové síly a gravitační síly byly stejné. Takové rovnosti je dosaženo, když je přibližně 90% ledovce pod hladinou. Led má menší hustotu než voda. Při roztání ledu o teplotě 0 C na vodu o teplotě 0 C se změní jeho hustota z ρ l = 917 kg/m 3 na ρ k = 1000 kg/m 3, objem se tedy zmenší, ale zároveň část ledu, který byl nad hladinou, bude po roztání smíchán s vodou. Nalij do sklenice vodu a přidej několik kostek ledu. Fixem na skleničku vyznač výšku hladiny. Nech celý led roztát a poté změř, jak se změnila výška hladiny. Pro přesnost pokus zopakuj. Do závěru poté napiš, zda se výška hladiny změnila, nebo zůstala stejná. Zamysli se, zda se opravdu může zvednout hladina moře při roztání ledovců. Závěr:

5 Je tání ledovců pro lidstvo opravdu nebezpečné? Poznámky pro vyučující Je tání ledovců pro lidstvo opravdu nebezpečné? Sice se v této experimentální úloze žáci nedostanou k vyřešení problému s oteplováním planety a táním ledovců, ale zjistí, jak se změní objem vody s kostkami ledu, které tají. Stoupne hladina, nebo naopak klesne? K tomu se žáci mají dobrat jednoduchým měřením. Řešení: Výška hladiny při roztání ledu se nezmění. Zůstane stejná. Kostka ledu tedy na hladině zaujme takovou polohu, aby nad hladinu vyčnívala část, která po roztání celé kostky doplní objem ponořené části. Objem ponořené části kostky ledu je tedy stejný, jako objem vody, která vznikne roztáním celé kostky ledu. Hladina moře se přesto roztáním ledovců zvedne. Závěr z pokusu platí pouze, když led plove ve skleničce se sladkou vodou, a má tedy po roztání stejnou hustotu jako okolní kapalina. Moře je ale slané a má tedy větší hustotu než roztátý ledovec, který je z většiny tvořen ledem ze sladké vody. Proto ve skutečnosti, když roztaje ledovec, není objem vody, která vznikne roztáním, stejný, jako objem ponořené části ledovce před roztáním. Samozřejmě mnohem větší dopad, než roztání plovoucích ledovců po moři, by mělo roztání pevninských ledovců.

6 Jméno: Školní rok: Účinnost rychlovarné konvice Třída: Experimentální úloha číslo: Úvod: Když si chceme uvařit čaj, většina lidí k ohřevu vody vezme rychlovarnou konvici. Důvod je jasný. Je to rychlé a snadné. Jak je to ale s úsporností? Je rychlovarná konvice skutečně výhodná i z hlediska spotřeby energie? Úkol: Změř, s jakou účinností vaří vodu rychlovarná konvice, kterou máš doma. Pomůcky, které jsem použil/la: Teploměr, rychlovarná konvice, stopky, voda Postup: Rychlovarná konvice obsahuje topné těleso, uvnitř kterého je vodič. Díky procházejícímu proudu vodičem se topné těleso zahřívá a ohřívá vodu. Proud, procházející přívodními vodiči a vodičem v topném tělese, je stejný, ale odpor vodiče v topném tělese je mnohem větší než odpor přívodních vodičů, proto se především zahřívá topné těleso. J Měrná tepelná kapacita vody (c = 4200 kg K ) vyjadřuje, kolik tepla je potřeba k ohřátí 1 kg vody tak, aby se voda zahřála o 1 ºC. Teplo, které je potřeba k ohřátí 1,5 litru vody, se dá vypočítat podle vzorce Q = m c (t 2 t 1 ), kde m je hmotnost vody, c je měrná tepelná kapacita vody a (t 2 t 1 ) je rozdíl koncové a počáteční teploty. Hmotnost můžeme zjistit ze známého objemu a hustoty vody, m = V ρ. Teplo potřebné k ohřátí vody se poté vypočte podle vzorce Q = V ρ c (t 2 t 1 ). Změříme-li dobu (označíme ji písmenem τ ), po kterou se voda ohřívá, můžeme vypočítat výkon, P = Q / τ. Známe-li kromě výkonu také příkon (P 0 ) rychlovarné konvice, který je udán na štítku, můžeme zjistit ztráty a účinnost η = P / P 0. 1) Nalij do rychlovarné konvice 0,5 l vody. Je-li minimální objem vody, který se může v konvici ohřívat větší, nalij do konvice vodu po značku Min. a zjisti objem vody v konvici. Změř teplotu vody. Zapni rychlovarnou konvici a současně měř čas, dokud se rychlovarná konvice nevypne. Konečnou teplotu vody můžeš brát jako 100 ºC.

7 2) Nalij do rychlovarné konvice 1,5 l vody. Je-li maximální objem vody, který se může v konvici ohřívat menší, nalij do konvice vodu po značku Max. a zjisti objem vody v konvici. Změř teplotu vody. Snaž se, aby teplota vody v prvním i ve druhém měření byla stejná. Zapni rychlovarnou konvici a současně měř čas, dokud se rychlovarná konvice nevypne. Konečnou teplotu vody můžeš opět brát jako 100 ºC. 3) Zjisti příkon rychlovarné konvice. Je většinou napsán zespodu konvice. Není-li udán příkon přesně, ale jen v určitém rozmezí, vypočti průměrnou hodnotu příkonu. 4) Vypočti výkon a účinnost rychlovarné konvice v obou dvou případech a oba výsledky spolu porovnej. 5) Do závěru napiš zjištěnou účinnost rychlovarné konvice při vaření 0,5 l a 1,5 l vody. Ve kterém případě byla účinnost větší? Víš, čím je to způsobené? Můžeš se také zamyslet nad tím, co je úspornější. Vařit vodu v rychlovarné konvici, na plotýnce (či sklokeramické desce) v hrnci s pokličkou, nebo v hrnci bez pokličky. Měření: Hustota vody: ρ = 1000 kg/m 3, měrná tepelná kapacita vody: c = 4200 Teplota vody před začátkem prvního měření: t 1 = C Teplota vody před začátkem druhého měření: t 2 = C Objem vody při prvním měření: V 1 = l Objem vody při druhém měření: V 2 = l Příkon rychlovarné konvice: P 0 = W J kg K Čas, po který jsi vodu zahříval v prvním případě, než se začala vařit: τ 1 = s Čas, po který jsi vodu zahříval ve druhém případě, než se začala vařit: τ 2 = s Teplo potřebné k uvaření vody v prvním případě: Q 1 = J Teplo potřebné k uvaření vody ve druhém případě: Q 2 = J Výkon rychlovarné konvice v prvním případě: P 1 = W Výkon rychlovarné konvice ve druhém případě: P 2 = W Účinnost rychlovarné konvice v prvním případě: η 1 = Účinnost rychlovarné konvice ve druhém případě: η 2 = Závěr:

8 Účinnost rychlovarné konvice Poznámky pro vyučující Úkolem v experimentální úloze je zjištění účinnosti rychlovarné konvice při vaření malého a velkého množství vody. K výpočtu účinnosti z naměřených hodnot jsou potřeba vzorce běžně používané na základní škole v nauce o teplu. Řešení: Ve druhém případě je účinnost větší. Výhodnější je uvařit vodu na čaj pro více lidí najednou než, aby si ji každý vařil sám. Obecně platí, že jedním ze zdrojů ztrát je vypařování vody. Když vaříme malé množství vody, může se vypařit mnohem více vody než, když vaříme ve stejné nádobě více vody a pro páru je jen malý prostor. To samozřejmě platí jen, vaříme-li vodu v uzavřené nádobě a voda se odpařuje do té doby, než se vzduch nad vodou nasytí a vznikne sytá pára. Proto má rychlovarná konvice, ačkoliv není dokonale uzavřená, větší účinnost než hrnec bez pokličky. Porovnáme-li rychlovarnou konvici s hrncem s pokličkou, má konvice topnou spirálu přímo ve vodě, a tak nemusíme nejdříve zahřívat hrnec, od kterého se poté zahřívá voda a zároveň také okolní vzduch. Spotřeba elektrospotřebiče závisí na mnoha faktorech. Při výběru nového spotřebiče můžeme ovlivnit, jak energeticky náročný výrobek si pořídíme. Rozhodování nám přitom usnadní tzv. energetický štítek, který je na většině větších elektrospotřebičů. Barevná stupnice označená písmeny A až G označuje výrobky od těch nejúspornějších po nejméně úsporné. Štítky uvádějí i další důležité informace.

9 Jméno: Školní rok: Měření tlaku Třída: Experimentální úloha číslo: Úkol: Zjisti, jaký tlak vyvoláš, stojíš-li na jedné noze, tlačíš-li palcem na desku stolu a stojíš-li na jedné noze a máš obuté lodičky s podpatky. Pomůcky, které jsem použil/la: osobní váhy, čtverečkovaný papír Postup a měření: 1) Jaký tlak vyvoláš, stojíš-li na jedné noze? Stoupni si na osobní váhu a zapiš si svoji hmotnost. Vypočti, jak velikou silou jsi přitahován k povrchu Země. Stejně velikou silou působíš na osobní váhu. Poté si zlehka namoč chodidlo a obtiskni ho na čtverečkovaný papír. Spočítej množství mokrých čtverečků. Zjisti, jaký je obsah jednoho čtverečku, a vypočti obsah plochy chodidla, které se při chůzi dotýká země. Z naměřených hodnot (obsah plochy a velikost síly) vypočti tlak, který vznikne, stojíš-li na jedné noze bez bot. hmotnost m = kg velikost síly, kterou jsi přitahován k povrchu Země F 1 = N velikost síly, kterou působíš na osobní váhu F 2 = N obsah jednoho čtverečku S 1 = m 2 počet mokrých čtverečků n = obsah plochy chodidla, která se při chůzi dotýká země S 2 = m 2 tlak p = Pa 2) Jaký tlak vyvoláš, stojíš-li na jedné noze a máš obuté lodičky s podpatky? Hmotnost a sílu můžeš použít z předchozího měření. Obkresli na čtverečkovaný papír podrážku bot. Spočítej množství čtverečků a vypočti obsah plochy podrážky. Z naměřených hodnot vypočti tlak, který vznikne, stojíš-li na jedné noze a máš obuté botky s podpatky. počet čtverečků n 2 = obsah plochy podrážky S 3 = m 2 tlak p 2 = Pa

10 3) Jaký tlak vyvoláš, působíš-li palcem ruky co největší silou na desku stolu? Tlač palcem co největší silou na osobní váhy a zapiš si hmotnost. Stejně jako v případě za a) vypočti sílu, kterou jsi působil na váhy. Namoč si zlehka palec a obtiskni ho na čtverečkovaný papír. Spočítej množství mokrých čtverečků a vypočti obsah plochy obtisku palce. Z naměřených hodnot vypočti tlak, který vznikne, působíš-li palcem ruky co největší silou na desku stolu. hmotnost m 2 = kg velikost síly, kterou působíš palcem na osobní váhu F 3 = N počet mokrých čtverečků n 3 = obsah plochy otisku palce S 4 = m 2 tlak p 3 = Pa Do závěru experimentální úlohy zapiš všechny výsledky měření. V kterém případě jsi vyvolal největší tlak? Závěr:

11 Měření tlaku Poznámky pro vyučující V této experimentální úloze si žáci změří tlak, který vyvolají, když stojí nohou na zemi, mají-li obuté boty s podpatkem, nebo tlačí-li prstem do desky stolu. Sílu (respektive hmotnost), kterou působí na podložku, měří pomocí osobních vah a obsah plochy zjišťují pomocí čtverečkovaného papíru. Úkolem je zjistit, v kterém případě vyvolají větší tlak. Řešení: Největší tlak je v případě c, může však být i v případě b. Postaví-li se nám někdo na nohu v obyčejných botách, nebude nás to moc bolet. Horší to bude, šlápne-li nám podpatkem na nohu kamarádka. Poté zajisté ji nepochválíme. A co teprve řekneme člověku, který nám na nohu podpatkem dupne. To radši zde ani nebudeme psát. Snad horší už jen může být, když nám na nohu dupne horolezec v mačkách.

12 Jméno: Školní rok: Na skok k parašutistům Třída: Experimentální úloha číslo: Úkol: Zjisti, jak závisí doba pádu tělesa na jeho hmotnosti. Úvod: Při volném pádu rychlost tělesa neustále narůstá, dokud těleso nespadne. Volný pád je však pád těles ve vakuu. Jak ale padá ve skutečnosti těleso třeba ve vzduchu? Doba pádu tělesa na zem ve vakuu záleží pouze na výšce, v které jsme těleso upustili. Padá-li těleso ve vzduchu, poté na něho působí kromě gravitační síly ještě okolní vzduch odporovou sílou, jejíž směr je proti směru pohybu tělesa. Aristoteles si myslel, že doba pádu tělesa ve vzduchu závisí na hmotnosti. Jablko přece dopadne na zem ze stromu rychleji než list. Pokrývač spadne rychleji než kočka. Závisí ale skutečně doba pádu ve vzduchu na hmotnosti tělesa? Pomůcky, které jsem použil/la: Umělohmotná krabička od filmu či od Kinder vajíčka, stopky Postup: Vezmi umělohmotnou krabičku od filmu či od Kinder vajíčka a minimálně ve výšce tří metrů nad zemí (pro přesnost je lepší z větší výšky) ji upusť. Změř dobu, za kterou krabička dopadne na zem. Měření pro přesnost proveď pětkrát. Samozřejmě krabičku vždy upusť ve stejné výšce nad zemí. Vypočítej průměrnou dobu pádu. Poté krabičku naplň celou vodou. Objem ani tvar krabičky se nezměnil. Hmotnost je však větší. Ze stejné výšky nad zemí jako v předchozím případě ji upusť. Možná se krabička při dopadu otevře, proto radši pokus nedělej nad kobercem, ale nad místem, kde nebude vadit trochu vody. Změř dobu, za kterou krabička s vodou dopadne na zem. Měření opět proveď pětkrát a vypočti průměrnou doba pádu. Výsledky měření zapiš do tabulky a do závěru napiš, zda závisí doba pádu tělesa na jeho hmotnosti. Můžeš se i zamyslet, či se pokusit vyhledat na internetu, na čem jiném ještě může záviset doba pohybu tělesa při pádu ve vzduchu. Měření: Číslo měření Prázdná krabička Doba pádu t (s) Krabička s vodou Průměr Závěr:

13 Na skok k parašutistům Poznámky pro vyučující S volným pádem a pádem těles ve vzduchu se žáci na základní škole příliš nesetkávají a právě na toto téma je experimentální úloha zaměřena. Úkolem je zjistit, zda při pádu těles ve vzduchu závisí doba pádu na hmotnosti tělesa. Žák porovnává dobu pádu dvou stejných krabiček, avšak jedna je prázdná a druhá naplněná vodou. Řešení: Doba pádu tělesa na zem ve vakuu záleží pouze na výšce, v které jsme těleso upustili. Hmotnost tělesa nemá na dobu pádu vliv. Čím má těleso větší hmotnost, tím na něho Země působí větší gravitační silou. Ačkoliv velikost gravitační síly na hmotnosti tělesa závisí, doba pádu tělesa ve vakuu na hmotnosti nezávisí. Je to podobný případ, jako u rozjezdu aut. Aby se naložený nákladní automobil rozjel na rychlost 50 km/h musí motor vyvinout mnohem větší sílu, než motor u osobního auta, který se rozjíždí na stejnou rychlost. Hmotnosti a síly jsou různé, ale rychlost nakonec stejná. Padá-li však těleso ve vzduchu, poté na něho působí kromě gravitační síly, ještě okolní vzduch odporovou sílou proti směru pohybu tělesa. Poté doba pádu tělesa již na hmotnosti závisí. Odporová síla závisí například na tvaru tělesa, obsahu průřezu tělesa kolmo ke směru pohybu a rychlosti tělesa. V našem případě je rychlost tělesa i obsah průřezu malý, proto je odporová síla také malá a doba pádu prázdné i plné krabičky je skoro stejná. Většího rozdílu dob bychom dostali, kdyby padající těleso bylo větší a padalo by z mnohem větší výšky. Závislost odporové síly na obsahu průřezu využívají například parašutisti nebo plachtící veverka. Při pádu se nezabijí, nýbrž lehce dopadnou na Zem.

14 Jméno: Školní rok: Na stavbě Třída: Experimentální úloha číslo: Úkol: Změř výšku budovy. Úvod: Stavitelé již ve starověku potřebovali umět vyměřovat. Dnes se při stavbě budov používá jak tradičních vyměřovacích pomůcek, tak i moderních přístrojů. Na stavbě tak můžeme vidět pásmo s olovnicí a vodováhu, poté laserová měřítka a nakonec také teodolity. Je však i mnoho metod, jak změřit délku nebo výšku odhadem nebo pomocí jednoduchého výpočtu. Například o Thaletovi z Milétu se říká, že dokázal změřit výšku pyramid pomocí jejich a svého stínu. Stačila mu k tomu jednoduchá úvaha. Bude-li jeho stín stejně dlouhý, jako je on vysoký, poté stačí změřit délku stínu pyramidy a okamžitě víme, jak vysoká je pyramida. Samozřejmě nemusíme čekat, až bude délka stínu stejně vysoká, jako jsme my. To věděl už i Thales. Stačí využít podobnosti trojúhelníků. Pomůcky, které jsem použil/la: Tyč, pásmo, budova, u které si můžeme zjistit nebo víme výšku Postup: Zabodneme-li tyč svisle do země, poté si můžeme představit trojúhelník, jehož dvě strany, které jsou na sebe kolmé, jsou tyč a stín tyče. Stejně si můžeme představit druhý trojúhelník, jehož dvě strany, které jsou na sebe kolmé, jsou stěna budovy a její stín. Tyto trojúhelníky jsou podobné a pro podobnost trojúhelníků platí: a / b = a / b. Odtud a = a / b b Tyč zabodni svisle do země a změř délku stínu a výšku tyče. Poté změř délku stínu budovy, jejíž výšku chceš změřit. Pomocí podobnosti trojúhelníků, vypočítej výšku budovy. Do závěru napiš zjištěnou výšku budovy a porovnej ji se skutečnou výškou, kterou znáš, nebo jsi ji vyhledal v literatuře či na internetu apod.

15 Měření: Délka zabodnuté tyče svisle do země: a = m Délka stínu tyče: b = m Délka stínu budovy: b = m Výška budovy: a = m Závěr:

16 Na stavbě Poznámky pro vyučující Ke zjištění výšky budovy existuje mnoho metod. V této práci si žáci vyzkouší měřit výšku budovy pomocí délky stínu budovy a délky stínu tělesa, jehož výšku známe. K výpočtu výšky budovy poté již stačí jednoduchý výpočet.

17 Jméno: Školní rok: Změř si svůj výkon Třída: Experimentální úloha číslo: Úkol: Zjisti svůj výkon. Úvod: Naši hokejisti podali skvělý výkon! Ty cyklistické závody nestály za nic. Závodníci nepodali žádný výkon. Ten zedník, co tady dnes stavěl, neudělal takřka nic. Jeho výkon byl nulový. Mnoho podobných vět můžeme slyšet běžně během dne. Hodnotíme úspěchy ostatních a leckdy používáme slovíčko výkon. Většinou však v lidovém významu. Výkon hokejistů je pro nás úplně něco jiného, než výkon cyklistických závodníků. Pomůcky, které jsem použil/la: Osobní váha (nebo znalost tvé hmotnosti), stopky, metr Postup: Ve fyzice výkon je fyzikální veličina, která nám říká, jak rychle byla vykonána práce. Respektive jaká práce byla vykonána za určitou dobu. Pro všechny se vypočte stejně, ať už počítáme výkon motoru, člověka, nebo zvířete. Výkon P = W / t, kde P je výkon, W je vykonaná práce a t je čas, za který byla práce vykonána. A jak by se dal výkon člověka změřit? Dá se to snadno alespoň přibližně zjistit. Jestliže stoupáš po schodech, zvětšuje se tvoje polohová energie, která závisí na výšce. Změna polohové energie je rovna práci, kterou jsi vykonal. Běžíš-li po schodech, nebo do kopce, vykonáš skoro stejnou práci, jako bys napřed jen stoupal svisle vzhůru a poté šel vodorovně, jenže práce při vodorovném pohybu je malá a můžeme ji zanedbat. Znáš-li poté ještě čas, jak dlouho jsi po schodech stoupal, poté již není problém vypočítat svůj výkon. Změř výšku dvou nebo třech poschodí (výšku od podlahy jednoho patra k podlaze například třetího patra) a zjisti svoji hmotnost. Poté co nejrychleji vyběhni po schodech nahoru co nejkratší cestou. Optimální je, když jsou schody blízko u sebe. Běž z místa, od kterého jsi měřil výšku, k místu, ke kterému jsi měřil výšku. Vystoupíš tedy přesně o tu naměřenou výšku. Buď sám, nebo s pomocí někoho dalšího změř čas, jak dlouho ti trvá vyběhnutí pater. Měření: Moje hmotnost m = kg Výška pater, které vyběhnu s = m Polohová energie E p = m g h, kde m je hmotnost, g je tíhové zrychlení a h je výška Moje polohová energie E p se při vyběhnutí pater zvětší o J. Čas t = s Vykonaná práce W = E p = J Výkon P = W Do závěru napiš, jaký byl tvůj výkon, a zkus se zamyslet, jestli by se tvůj výkon zvětšil nebo zmenšil, kdybys běžel například dvojnásobný (trojnásobný) počet pater. Můžeš to i proměřit. Snad tě ještě potěší, že tvůj výkon ve skutečnosti je větší, než jsi naměřil, protože jsi musel ještě překonávat i určité tření, které v měření zanedbáváme. Závěr:

18 Změř si svůj výkon Poznámky pro vyučující Jednoduchá laboratorní práce na procvičení a zažití vztahů pro výpočet výkonu, práce a polohové energie. Žák ke zjištění svého výkonu nejprve změří svoji hmotnost a poté dobu, za kterou vyběhne určitý počet pater, jejichž výšku známe. Práce, kterou žák při běhu vykonal je rovna změně jeho polohové energie. Výpočet výkonu je poté již velmi snadný, má-li žák změřenou dobu běhu.