nejen z Some Ideas not only from practical Physics Seminars Miroslav Jílek1

Transkript

1 Několik nápdů. nejen z kroužků fyziky Some des not only from prcticl Physics Seminrs Miroslv Jílek1 Absird This pper describes severl ides from progrm of prctícl semínr for high school sfudents interested in which is t MFF UK in Prgue. The ides nd experiments described here cn /Je lessons nd seminrs or nyonewho is motivted. V popisuji stručně několik námětů n experimentální práci se v hodinách námětů z činnosti kroužků fyzikálních seminářích. Většin fyziky, které byly letos třerun rokem pořádány pro středoškolské studenty n KDF MFF UK v Prze. Frr",.,""".,., kroužků s fotodokumentcí většího rrmožstv:í které v elektronické fonriě pro presi studenti měli možnost vyzkoušet bl:íže prozkoumt, se je ztím možné shlédnout studijní mteriál týkjící se zentci n internetu. N web-stránkách srážek rotcí byl zprcován n zákldě části progrmu strších ročníků kroužků fyziky. se stává stále více rozšířeným s eventuelně s projektorem, k vlstnímu zkoumání okolního svět. ve celá řd n tomto místě uvádím pouze několik je dlší rncruj,pn zdokonlování. LC'-'HNl<lU pro účinně které sloužit může měření nebo tenkou kpilárou s milimetrovou v těsné blízkosti od.kál)mlrnn se snžíme kpičky prvítku z možné vzdálenosti. Zvětšenou fotogrfii si prohlédneme n obrzovce nebo lépe n počítči můžeme tk poměrně přesně odhdnout velikost kpky i prů měr protženého "krčku" před odkápnutím. Z velikosti kpky obvodu "krčku" určíme známou viz nprk kld Určení povrchového npětí kpliny kpkovou metodou v [2L povrchové npětí vody. Výhod této metody především v možnosti pozorování reálného tvru kpky během odkpávání Mgr. Miroslv Jílek, UK v Prze, Fkult mtemticko-fyzikální, Ktedr didktiky fyziky, Ke Krlovu 3, Prh 2, E-mil: miroslv.jilek@mtfyz.cz

2 Prohlížení mkrofotogrfie zvětšené n počítči můžeme použít tké pro zkoumání zdánlivě hldkých povrchů npříkld ppíru, kncelářské sponky, záplky... diskutovt npříkld vznik třecí síly n těchto površích. Drobné předměty povrchy můžeme smozřejmě dále fotogrfovt i pomocí lupy nebo mikroskopu, přičemž výsledek vidíme můžeme uprvovt mnohem rychleji než v přípdě klsické fotogrfie. těles Většin digitálních fotoprátů umožňuje nhrávání krátkých videoklipů s rychlostí snímkování npříkld 15 snímků z sekundu. Pomocí této funkce lze sndno zkoumt nejrůznější dynmické procesy. Výhodou oproti klsickému videu je jednodušší mnipulce s nhrným videoklipem, který není příliš velký, je možné ho okmžitě snímek po snímku n nebo v smotném fotoprátu. Jko příkld může sloužit zkoumání trjektorií vrhů těles. Libovolný míček nebo hodíme nebo před větší popsnou tbulí zdálky tento vrh zznmenáme jko video pomocí fotoprátu. Následným přehráváním videoklipu snímek po snímku sledujeme polohy míčku v úsecích (npř. ptnáctinách sekundy) tyto zznmenáváme n tbuli, což umožní zkreslit reálnou trjektorii vrhu tbule usndní určování n čistou tbuli lze cl ~.~~~cl" jednoduchou souřdnicovou sít). Ze vzdáleností míčkem z příslušné čsové okmžiky můžeme určovt průměrnou rychlost míčku v jednotlivých úsecích nebo mů žeme z nměřenou trjektorií Hbovolnědále prcovt. pád většího prostředí lehkého předmětu nejrůznější eventuelně členitou místnost s růz- nformce o objektu, focené z potkže situce je úhlu. ""'"rv.,> dosoučsně nhrájiného úhlu. Dlší zprsnímek snímku složit celou nimci. Počet sklávide. Pro tento proces si progrm. 21

3 Prostorové fotogrfie i vide si lze prohlížet bud přímo n monitoru počítče nebo, což je efektnější, promítná (v setmělé místnosti) pomocí projektoru. Podobného principu využívjí tké prostorová kin typu MAX, kde jsou le místo dvou brevných obrzů součsně promítány dv (posunuté) příčně polrizovné obrzy, které se prohlížejí pomocí brýlí s příčně polrizovnými skly. Zrcátkový dálkoměr Jednoduché zřízení pro měření vzdáleností lze vyrobit ze dvou ltí - npříkld 1 m dlouhých, zrcátk sklíčk (npříkld podložního sklíčk k mikroskopu). Ltě spojíme n jednom konci hřebíkem nebo šroubem, který slouží jko čep, kolem kterého se mohou ltě otáčet. Ke spodní lti připevníme těsně z čep pomocí dřevěného hrnolku zrcátko tk, by svírlo s ltí úhel 45 o. Sklíčko z jedné strny zčdíme v plmeni svíčky (některá míst mohou být zčzen více, některá méně) vytvoříme tk polopropustné zrcátko, které odráží nezčzenou plochou. Sklíčko umístíme opět pomocí mlého dřevěného hrnolku n opčný konec horní ltě, než je čep, okolo kterého se otáčí. Vzniklý dálkoměr je tedy tvořen dvěm rovnoběžnými zrcátky (jedním polopropustným) umístěnými (šikmo k ltím) n vzdálenost ltě od sebe. Při mírném pootáčení ltí vůči sobě se mírně mění úhel mezi zrcátky. Měření provádíme tk, že držíme spojené ltě sebou (jko příčnou flétnu) díváme se n vzdálený objekt skrz polopropustné sklíčko. Odrzem od sklíčk zároveň vidíme obrz objektu z druhého (bočního) zrcátk. Mírným posouváním volných konců ltě vůči sobě se nám ob obrzy posouvjí vůči sobě při jejich překrytí zznmenáme úhel, který svírjí ltě tedy i zrcátk. Měřený úhel je velmi mlý, proto si předem n konec jedné ltě nkreslíme část úhloměrné stupnice se středem vose otáčení ltí. Tuto stupnici můžeme pro přesnější odčítání vybvit jednoduchým noniem. pomocí dálkoměru vodorovně před Před měřením vzdáleností je třeb srovnt zrcátk, by byl přesně rovnoběžná při nulovém úhlu mezi ltěmi. To uděláme tk, že pozorujeme hodně vzdálený objekt (nejlépe Slunce z mrky nebo při zápdu) při překrytí obrzů si oznčíme nulový úhel. Vzdálenost pozorovného objektu určíme jednoduše z prvoúhlého trojúhelník jehož krtší odvěsnu tvoří spojnice mezi zrcátky, druhou odvěsnu předstvuje pprsek přicházející z měřeného objektu do ok skrz polopropustné sklíčko, přeponu předstvuje pprsek přicházející z objektu do bočního zrcátk. Úhel mezi přicházejícími pprsky (v Astronomii nzývný prlx) je díky zákonu odrzu dvojnásobkem úhlu sevřeného zrcátky. K určení vzdálenosti tedy stčí znát vzdálenost mezi zrcátky úhel, který svírjí. 22

4 Přesnost měření vzdáleností záleží především n přesnosti urúhlu mezi zrcátky. Při vzdálenostech kolem 100 m lze dosáhnout odchylky menší než 0,5 m. čení,,,, Obdobný princip měření vzdáleností se kromě stronomických měření vzdáleností využívá npříkld u dálkoměrů v některých strších typech fotoprátů nebo u velkých dálkoměrů umístě ných n námořních bitevních lodích. ",,' R námětu velká síl je to v Ještě jednodušší podobný model přibližující funkci dálkoměru zrcátky demonstrovl doc. L Dvořák n jednom ze strších ročníků seminářů pro budoucí učitele n Mlé viz tvořený dvěm obyčejnými k rozlousknutí vlšského ořechu? Louskáček podle změřit. hrnolku je ukončeno uzlem z kovovou f-'u',-ull."-vu klínkem s se vkládá mezi VVURU"" Po vložení ořechu do rukou louskáčku \..Uf-'HUll lnk středu směrem k sobě svírá rám s rozlousknutí ořechu je mnohem sobíme n lnko. Velikost nhoru. hrnolkem větší než kterou n lnko můžeme měřit nebo mincíře. Pokud zároveň změříme prd do které ntáhneme lnko nd rám délku siloměru vítkem mem určit L 23

5 Je zjímvé, že pevnost vlšského ořechu velmi závisí n směru, kterým se ho snžíme rozlousknout. Nejpevnější je, působíme-li silmi kolmo n rovinu dnou spojením obou polovin skořápky. Síl npínjící lnko může být v tkovém přípdě tk že dojde k jeho přetržení. Velikost síly potřebné k rozlousknutí ořechu lze tké ověřit pomocí osobní váhy, n kterou položíme dřevěné prkénko s ořechem přikryjeme druhým prkénkem. Horní prkénko potom postupně ztěžujeme nohou, dokud ořech neprskne. Hmotnost, kterou ukzuje váh těsně před prsknutím ořechu určuje tíhu způsobující rozlousknutí ořechu. Některé dlší nápdy relizovné n kroužcích pro středoškolské studenty jsou po v elektronické n co vše se dá zjistit z ohýbání viz s mikroskopy z kpky vody, dírjiné relizovné náměty kové štěrbinové zkoumání tepelné vodivosti látek dlší s podrobnějším popisem námětů uváděných v tomto příspěvku připrvovány pro umístění n webu. Litertur rotce. L SVOBODA, E Prh: 3. duše" n Mlé Hrštici. 4. science M. nrlll,,'rf~