Zmapování objektů na simulovaném dně oceánu (experiment)

Transkript

1 Zvyšování kvality výuky v přírodních a technických oblastech CZ.1.07/1.1.28/ Zmapování objektů na simulovaném dně oceánu (experiment) Označení: EU-Inovace-F-8-11 Předmět: fyzika Cílová skupina: 8. třída Autor: Mgr. Monika Rambousková Časová dotace: 1 vyučovací hodina Forma: dvojice, skupiny Anotace: tento experiment je možné zařadit do učiva o zvukových jevech, pomocí měření moderními čidly si ověří, že odraz zvuku lze využít na měření hloubky v oceánech a mořích Cíl: změřit pomocí čidla Vernier Go!Motion hloubku moře na simulovaném dně oceánu a zmapovat objekty na dně Pomůcky: počítač s programem Logger Lite, sonar Go!Motion, lať délky asi 120 cm, izolepa, nízká krabice (např. od kuřat), různé předměty, které by se mohly nacházet na dně oceánu (např. hračka loď nebo ponorka) Motivace: V pohádce Zlatovláska dostane Jiřík za úkol od krále vylovit prsten ze dna jezera, aby Zlatovlásku získal. Jiříkovi pomohla na oplátku ryba. Jak byste situaci vyřešili vy, když nemáte kouzelnou kamarádku rybu? Teorie: Sonar (z anglického SOund Navigation And Ranging - zvuková navigace a zaměřování) je zařízení na principu radaru, které místo rádiových vln používá ultrazvuk.

2 Používá se především pod vodou (ponorkami), protože rádiové vlny mají pod vodou výrazně menší dosah než na souši a zvuk naopak větší. Velmi významné použití dostaly sonary také ve zdravotnictví jakožto jedna z neinvazivních vyšetřovacích metod. Zdravotnické sonografy slouží při vyšetřování plodů a nenarozených dětí u těhotných žen, dále též v interním lékařství. Přírodní verzí sonaru je echolokace netopýrů a kytovců. Oceánografové, geologové a archeologové používají zvuk sonaru ke zkoumání objektů pod hladinou oceánů a moří. Sonar se skládá ze snímače, který vysílá a přijímá zvukové vlny. Signál je vysílán a odrazí se zpět od povrchu předmětu na dně moře. Vědci z času, za který zvuk sonaru dorazí tam a zpět od předmětu, a z rychlosti zvuku v mořské vodě určí hloubku ponořeného předmětu, příp. jeho velikost. Čím je předmět ve větší hloubce, tím déle trvá, než zvuk sonaru dorazí tam a zpět od předmětu na dně. Mapa dna oceánu se tvoří tak, že se vyšle série zahvízdnutí, které tvoří mřížku, a z času, za který se vrátí, se vypočítá hloubka v daném místě. Sonary používají různé frekvence ke zmapování různých věcí na dně oceánu. K těmto účelům byl sonar poprvé použit v první světové válce k detekci ponorek. Postup: 1. Žáci na počítači spustí program Logger Lite a připojíme sonar, Nastavíme čas a frekvenci měření. 2. Hlavici senzoru odklopí a posunou přepínač k obrázku míče. 3. Sonar připevní izolepou na konec latě. Lať položí na stůl, otočí sonarem dolů a stále přidržují. 4. Alespoň 40 cm pod sonar umístí krabici s různými předměty, která simuluje mořské dno.

3 5. Spustí měření, sonarem pohybují systematicky tak, aby zmapovali celé dno. 6. Po sběru dat vyberou část grafu, která představuje dno. 7. Graf vloží do pracovního listu v počítači. 8. V grafu označí oblast předmětu ze dna. 9. Do tabulky zapíší hloubky předmětů ze dna a vysloví závěr. Závěrečné zhodnocení: Pracovní list:

4 Název úlohy: EU-Inovace-F-8-11 Jméno: Datum: LABORATORNÍ PRÁCE č. Zmapování objektů na simulovaném dně oceánu Třída: Školní rok: Spolupracovali: Úkol: změřit pomocí čidla Vernier Go!Motion hloubku moře na simulovaném dně oceánu a zmapovat objekty na dně Pomůcky: počítač s programem Logger Lite, sonar Go!Motion, lať délky asi 120 cm, izolepa, nízká krabice (např. od kuřat), různé předměty, které by se mohly nacházet na dně oceánu (např. hračka loď nebo ponorka) Postup: 1. Na počítači spusťte program LoggerLite a připojte sonar, Nastavte čas a frekvenci měření. 2. Hlavici senzoru odklopte a posuňte přepínač k obrázku míče. 3. Sonar připevněte izolepou na konec latě. Lať položte na stůl, otočte sonarem dolů a stále přidržujte. 4. Alespoň 40 cm pod sonar umístěte krabici s různými předměty, která simuluje mořské dno. 5. Spusťte měření, sonarem pohybujte systematicky tak, abyste zmapovali celé dno. 6. Po sběru dat vyberte část grafu, která představuje dno. 7. Graf vložte do pracovního listu v počítači. 8. V grafu označte oblast předmětu ze dna. 9. Do tabulky zapište hloubky předmětů ze dna a vyslovte závěr. Vypracování: Graf:

5 Předmět Hloubka v m Doplňující otázky: 1) K jakým jiným účelům se používá měření vzdálenosti zasláním zvukového signálu?.. 2) Jaké předměty je náročné studovat na dně oceánu? Závěr:

6 Použitá literatura: inspirováno experimentem na Všechny uveřejněné odkazy [cit ]. Dostupné pod licencemi Creative Commons nebo public domain na Sonar [on line]. Nestr. [cit ] schéma principu sonaru [cit ] dostupné pod licencí Creative Commons na KOLÁŘOVÁ, R. BOHUNĚK, J., Fyzika pro 8. ročník základní školy Praha: Prometheus, spol. s r. o., s. ISBN Doc. Dr. Ing. RAUNER K. a kol., Fyzika 8 učebnice pro základní školy a víceletá gymnázia Plzeň: Nakladatelství Fraus, s. ISBN RNDr. Rojko M. a kol., Fyzika kolem nás Fyzika I pro základní a občanskou školu Praha: Scientia, spol. s r. o., s. ISBN