Zvyšování kvality výuky v přírodních a technických oblastech CZ.1.07/1.1.28/02.0055 Konstrukce malého vodního mlýnku (pracovní list) Označení: EU-Inovace-F-7-05 Předmět: Fyzika Cílová skupina: 7. třída Autor: Mgr. Monika Rambousková Časová dotace: 1 vyučovací hodina Forma: skupinová Anotace: tuto práci je vhodné zařadit do výuky při probírání učiva o otáčivých účincích síly, později je možné použít model k vysvětlení fungování vodní elektrárny, případně k měření výkonu zařízení Cíl: zkonstruovat model malého vodního mlýnku a vyzkoušet si praktickou ukázku otáčivých účinků síly Pomůcky: dřevěná lišta široká 30 mm, větší korková zátka (průměr 3,5cm), plastová fólie (krabička od zmrzliny nebo psací průhledná fólie), silnější špejle nebo kulatá tyčka od většího nanuku, nýt dlouhý 30 mm, gumové vodovodní těsnění, list pilky na železo, tavná pistole, nůžky, vrtačka, fotoaparát Teorie Síla může mít různé otáčivé účinky. Síla vodního toku může roztáčet vodní kolo a jeho energie může být využita různým způsobem. Vodní (kolový) mlýn je mlýn, poháněný proudem vody. Energie proudící vody je přenášena na hřídel prostřednictvím vodního kola. Starověký vynález, známý antickému světu již od 2. st. před n. l., se do středověké Evropy dostal z Orientu až během křížových výprav. Mlýn (latinsky "mola", německy "mühle") do Čech pravděpodobně přinesli mniši benediktýni. Nejstarší zmínky o vodních mlýnech u nás pocházejí z 12. století. Základem vodního mlýnu obecně je vodní kolo, poháněné energií vodního toku.
Během staletí vývoje vzniklo mnoho konstrukcí vodních mlýnů. K jejich základnímu dělení však slouží místo přívodu vody na mlýnské kolo: Horní náhon - voda dopadá na mlýnské kolo shora tak, aby "namočila" jen 1/2 kola. Jednotlivé lopatky kola mají tvar jakési "vaničky"; jejich funkcí je držet vodu během rotace co nejdéle. Jakmile se však kolo začne otáčet, jednotlivé vaničky poklesnou, a voda se z nich začne vylévat. V praxi tedy si lze představit horní náhon jako kolo, jehož jedna polovina je zatížena tíhou vody, zatímco druhá polovina je prázdná, což způsobuje jeho rotaci. Dolní a střední náhon - proud vody teče pod osou kola, kde pohání lopatky (velmi zjednodušeně řečeno) na principu "obráceného vesla". Vodní kola byla používaná k pohonu mnoha různých zařízení, nejčastěji: Hamr - Hamr je v podstatě středověká strojní kovárna, kde vodní kolo přes soustavu převodů zdvihalo obrovské kladivo (hamr), kovající rozměrné výkovky Pila. Vodní kolo se často používalo k pohonu pil, zejména k podélnému řezání klád na prkna. Čerpání vody z dolů. Vodní kolo se často používalo ve středověkém hornictví k čerpání vody z dolů či k zdvihání rudy. Prakticky až do 19. století bylo na našem území vodní kolo jediným zdrojem mechanické energie, pokud nepočítáme sílu zvířat nebo lidí (větrných mlýnů bylo v české krajině jen několik). Pokud naši předkové chtěli mechanizovat nějakou práci, téměř neměli jinou možnost než se usadit v blízkosti vodoteče, a pořídit si vodní kolo. Postup: Třídu je vhodné rozdělit do skupin po 4-5 žácích. Je nutné dbát na bezpečnost u vyřezávání a lepení nebezpečí říznutí a popálení. Pokud máte možnost, dělejte tuto práci ve školních dílnách, kde můžete uchytit lištu při vrtání do svěráku. 1. Žáci ve větší korkové zátce (průměr 3,5 cm) udělají listem pilky na železo 6 zářezů pro lopatky, uprostřed vyvrtají za pomocí učitele otvor a do něj vlepí jako osu silnější špejli. 2. Obdélníkové lopatky 3 2 cm vystřihnou z tužší plastové fólie a přilepí je tavnou pistolí do zářezů v zátce. 3. Do dřevěné lišty vyvrtají otvor a do něj zasunou dutý hliníkový nebo měděný nýt délky 30 mm jako ložisko osy vodního kola. Na osu nasunou zarážku z gumového vodovodního těsnění, zasunou ji s vodním kolem do otvoru nýtku a z druhé strany zajistí další zarážkou. Hotové vodní kolo vloží do proudu vody z vodovodu.
4. Svůj model vyfotografují a vloží do pracovního listu. Závěrečné zhodnocení:
Pracovní list: Název úlohy: EU-Inovace-F-7-05 Konstrukce malého vodního mlýnku Jméno: Datum: Třída: Školní rok: Spolupracovali: Úkol: vyrobit model malého vodního mlýnku Pomůcky: dřevěná lišta široká 30 mm, větší korková zátka (průměr 3,5cm), plastová fólie (krabička od zmrzliny nebo psací průhledná fólie), silnější špejle nebo kulatá tyčka od většího nanuku, nýt dlouhý 30 mm, gumové vodovodní těsnění, list pilky na železo, tavná pistole, nůžky, vrtačka, fotoaparát Postup: 1. Ve větší korkové zátce (průměr 3,5 cm) udělej listem pilky na železo 6 zářezů pro lopatky, uprostřed vyvrtej za pomocí učitele otvor a do něj vlep jako osu silnější špejli. 2. Obdélníkové lopatky 3 2 cm vystřihni z tužší plastové fólie a přilep je tavnou pistolí do zářezů v zátce. 3. Do dřevěné lišty vyvrtej otvor a do něj zasuň dutý hliníkový nebo měděný nýt délky 30 mm jako ložisko osy vodního kola. Na osu nasuň zarážku z gumového vodovodního těsnění, zasuň ji s vodním kolem do otvoru nýtku a z druhé strany zajisti další zarážkou. Hotové vodní kolo vlož do proudu vody z vodovodu. 4. Svůj model vyfotografuj a vlož do pracovního listu.
Vypracování: Fotografie hotového modelu Doplňující úkol: Vyhledej na internetu, kde se nachází nejbližší vodní mlýn tvému bydlišti.
Použité zdroje: [online] [ cit. 20. 11. 2013] Dostupné z: Newsletter KSE 05 http://cs.wikipedia.org/wiki/vodn%c3%ad_ml%c3%bdn KOLÁŘOVÁ, R. BOHUNĚK, J., Fyzika pro 7. ročník základní školy Praha: Prometheus, spol. s r. o., 2003. 203 s. ISBN 978-80-7196-265-6 Doc. Dr. Ing. RAUNER K. a kol., Fyzika 7 učebnice pro základní školy a víceletá gymnázia Plzeň: Nakladatelství Fraus, 2005. 136 s. ISBN 80-7238-431-7 RNDr. MACHÁČEK M., Fyzika pro 7. ročník základní školy, I. díl Praha: Scientia SPN, 1991. 110 s. ISBN 80-04-25857