Zvyšování kvality výuky v přírodních a technických oblastech CZ.1.07/1.1.28/02.0055 Pokusy s kolem na hřídeli (experimenty s výpočty) Označení: EU-Inovace-F-7-08 Předmět: fyzika Cílová skupina: 7. třída Autor: Mgr. Monika Rambousková Časová dotace: 1 vyučovací hodina Forma: jednotlivci, dvojice Anotace: tento experiment je možné zařadit do učiva na závěr tématu Pohyb a síla otáčivé účinky síly, žáci se seznámí s modely jednoduchých strojů, vyzkouší si prakticky jejich princip a využití, změří potřebné údaje na skutečných zařízeních a vypočítají příklady Cíl: seznámit žáky s více jednoduchými stroji a jejich využitím Pomůcky: modely kola na hřídeli (např. jízdní kolo, ruční šlehač), počítač s internetem, měřidlo délky, kbelík s vodou (motivace), prezentace na multimediální tabuli, která je součástí této přípravy Motivace: Vyzkoušejte uzvednout kbelík plný vody. Dokázali byste tento kbelík vynést do výše 10 metrů? Dříve, když neexistoval vodovod, museli lidé takové vědro s vodou vyzvednout do takové výše několikrát denně. Jak to dokázali? Teorie: Kolo na hřídeli je jednoduchý stroj, jehož základem jsou dvě pevně spojené části (větší a menší kolo, kolo a hřídel), která se otáčejí kolem jedné osy. Působí-li na větší kolo síla člověka nebo stroje, pak menší kolo působí větší silou na těleso (břemeno). Kolo na hřídeli je založeno na principu páky - čím větší je rameno, na které síla
působí, tím je tato síla menší. Oproti páce se kolo na hřídeli liší především možností otáčení o 360 (i více). Podmínka rovnováhy na kole na hřídeli: kde F 1 je síla působící na menší kolo o poloměru r, F 2 je síla působící na větší kolo o poloměru R Kolo na hřídeli lze najít v nástrojích jako rumpál, klíč na utahování, pedály kol, kohoutky na vodu, ap. Postup: V rámci motivace si žáci vyzkouší uzvednout kbelík plný vody. Učitel žákům předloží modely kol na hřídeli, např. ruční šlehač, jízdní kolo, rybářský prut s navijákem, starší typ zvedáku na auto. 1. Žáci si prohlédnou kola na hřídeli, prezentaci na interaktivní tabuli a pokusí se pochopit princip využití rovnováhy na páce. 2. Vyhledají na internetu stroje a zařízení, kde se využívalo kolo na hřídeli dříve a kde se využívá dnes. Informace zapíší do pracovního listu. 3. Vyberou si jeden jednoduchý stroj, změří R, r. 4. Naměřené hodnoty dosadí do rovnice rovnováhy na páce a vypočítají potřebnou sílu. 5. Své výsledky porovnají se spolužáky a do závěru uvedou, co výpočtem zjistili. Závěrečné zhodnocení: Pracovní list:
LABORATORNÍ PRÁCE č. Název úlohy: EU-Inovace-F-7-08 Pokusy s kolem na hřídeli Jméno: Datum: Třída: Školní rok: Spolupracovali: Úkol: použijte prakticky rovnici rovnováhy na páce pro kolo na hřídeli Pomůcky: modely kola na hřídeli (např. jízdní kolo, ruční šlehač), počítač s internetem, měřidlo délky Postup: VYPRACOVÁNÍ: 1. Prohlédněte si modely kola na hřídeli, prezentaci na interaktivní tabuli a pokuste se pochopit princip využití rovnováhy na páce. 2. Vyhledejte na internetu stroje a zařízení, kde se využívalo kolo na hřídeli dříve a kde se využívá dnes. Informace zapište do pracovního listu. 3. Vyberte si jeden jednoduchý stroj, změřte R, r. 4. Naměřené hodnoty dosaďte do rovnice rovnováhy na páce a vypočítejte potřebnou sílu. 5. Své výsledky porovnejte se spolužáky, do závěru uveďte, co jste výpočtem zjistili. Informace z internetu: Stroje a zařízení, kde se využívalo nebo využívá kolo na hřídeli:
Výpočet: r průměr menšího kola F 1 - síla působící na menší kolo R průměr většího kola F 2 síla působící na větší kolo Naměřené hodnoty: r = cm R = cm Sílu F 1 si zvolte: F 1 = N Sílu F 2 vypočítejte: F 1. r = F 2. R.... F 2 = N Závěr:
Použité zdroje: kreslený obrázek kola na hřídeli [online] [ cit. 25. 1. 2014] Dostupné z: http://www.gypri.cz/zde/fyzika/vyuka/stred_f/mechan/otaciv.html 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 80-04-25857-1