Zvyšování kvality výuky v přírodních a technických oblastech CZ.1.07/1.1.28/02.0055 Konstrukce modelu světlovodu (pracovní list) Označení: EU-Inovace-F-9-10 Předmět: Fyzika Cílová skupina: 9. třída Autor: Mgr. Monika Rambousková Časová dotace: 1 vyučovací hodina Forma: skupinová Anotace: tuto práci je vhodné zařadit do výuky při probírání učiva o světelných jevech a jejich využití nebo při závěrečném opakování a systematizaci získaných poznatků na konci školního roku Cíl: zkonstruovat model světlovodu, zabudovat ho do modelu místnosti bez oken a změřit na modelu, jak zabudování světlovodu ovlivňuje intenzitu světla v domě Pomůcky: kartonová krabice, kreslící karton, hliníková folie, lepidlo, papírové kapesníky, kolíčky na prádlo, příp. kancelářskou sešívačku, nůžky, luxmetr LS-BTA, LabQuest, počítač s programem LoggerLite, zdroj světla (např. stolní lampa se žárovkou alespoň 100W) fotoaparát, počítač Teorie Světlovod se dá použít všude tam, kde není dostatek přímého slunečního světla. Přírodní osvětlení je příjemnější než umělé a může mít vliv jak na naši psychiku, tak na naši peněženku.
Světlovod se skládá ze tří částí. Střešní jednotky, která absorbuje přímé i nepřímé sluneční světlo. Kovových trubek, které svedou sluneční světlo a konečně stropní jednotky, která nasměruje světlo do místnosti. Světlovodů existuje mnoho typů, které se liší druhem nástřešních kupolí, způsobem koncentrace slunečního záření, druhem, délkou a průměrem světlovodného tubusu nebo způsobem uhýbání. Základem účinnosti je vnitřní odrazný povrch, který musí být ideálně hladký s vysokou odrazivostí, v opačném případě se potom snižuje celková účinnost světlovodu na minimum. K nejúčinnějším světlovodům patří typy s diamantovou kopulí s vybroušenou drážkou. V případě použití jiného typu se může ztratit až 30% energie. Samotný tubus by měl být vyroben z hladkého potrubí. Systém složený z těchto částí pak dokáže přenášet až 98% světelných paprsků. Světlovod se dá použít všude, kde nebylo ze stavebních důvodů možné zabudovat okna. Jedná se především o koupelny, kuchyně, schodiště nebo chodby. Světlovod je alternativním zdrojem světla. Motivace: Máte u vás doma místnost, kde není okno? Musíte tam pořád rozsvěcet světlo. Rodiče se rozčilují, že tam zapomínáte zhasínat? Dala by se taková místnost osvítit bez zdroje elektrické energie? Jak tam přivést světlo? Postup: 1. Žáci krabici odstřihnou vrchní část, otočí ji dnem vzhůru. 2. LabQuest připojí přes USB k počítači. 3. Na luxmetru nastaví rozsah 0 6000 lx a zapojí luxmetr do konektorů LabQuestu a vloží ho pod krabici. 4. Stisknou tlačítko na LabQuestu a zahájí 5. V menu programu LoggerLite zvolí Experiment Uchovat poslední 6. Získanou hodnotu svítivosti zapíší do tabulky v pracovním listu. 7. Z kreslícího kartonu vyrobí trubku, kterou zevnitř vylepí hliníkovou folií. Pomohou jim kolíčky na prádlo nebo kancelářská sešívačka. 8. Ve dně krabice vystřihnou kruh odpovídající průměru trubky z kreslícího kartonu. 9. Trubku zastrčí do otvoru v krabici. Místo, kterým by mohlo okolo trubky pronikat světlo, utěsní pomocí papírových kapesníků. 10. Luxmetr vloží pod krabici. 11. Stisknou tlačítko na LabQuestu a zahájí
12. V menu programu LoggerLite zvolte Experiment Uchovat poslední 13. Získanou hodnotu svítivosti zapíší do tabulky v pracovním listu. 14. Své výrobky vyfotografují a fotografie vloží do pracovního listu. 15. Vysloví závěr, porovnají v něm velikost svítivosti v krabici bez světlovodu a se světlovodem. Zamyslí se nad tím, jak může světlovod ovlivnit energetickou náročnost domu. Závěrečné zhodnocení: Pracovní list:
Název úlohy: EU-Inovace-F-9-10 Konstrukce modelu světlovodu Jméno: Datum: Třída: Školní rok: Spolupracovali: Úkol: zkonstruujte model světlovodu, zabudujte ho do modelu místnosti bez oken a změřte na modelu, jak zabudování světlovodu ovlivňuje intenzitu světla v domě Pomůcky: kartonová krabice, kreslící karton, hliníková folie, lepidlo, papírové kapesníky, kolíčky na prádlo, příp. kancelářskou sešívačku, nůžky, luxmetr LS-BTA, LabQuest, počítač s programem LoggerLite, zdroj světla (např. stolní lampa se žárovkou alespoň 100W) fotoaparát, počítač Postup: 1. Krabici odstřihněte vrchní část, otočte ji dnem vzhůru. 2. LabQuest připojte přes USB k počítači. 3. Na luxmetru nastavte rozsah 0 6000 lx a zapojte luxmetr do konektorů LabQuestu a vložte ho pod krabici. 4. Stiskněte tlačítko na LabQuestu a zahajte 5. V menu programu LoggerLite zvolte Experiment Uchovat poslední 6. Získanou hodnotu svítivosti zapište do tabulky v pracovním listu. 7. Z kreslícího kartonu vyrobte trubku, kterou zevnitř vylepte hliníkovou folií. Pomohou vám kolíčky na prádlo nebo kancelářská sešívačka. 8. Ve dně krabice vystřihněte kruh odpovídající průměru trubky z kreslícího kartonu. 9. Trubku zastrčte do otvoru v krabici. Místo, kterým by mohlo okolo trubky pronikat světlo, utěsněte pomocí papírových kapesníků. 10. Luxmetr vložte pod krabici. 11. Stiskněte tlačítko na LabQuestu a zahajte 12. V menu programu LoggerLite zvolte Experiment Uchovat poslední 13. Získanou hodnotu svítivosti zapište do tabulky v pracovním listu. 14. Své výrobky vyfotografujte a fotografie vložte do pracovního listu.
15. Vyslovte závěr, porovnejte v něm velikost svítivosti v krabici bez světlovodu a se světlovodem. Zamyslete se nad tím, jak může světlovod ovlivnit energetickou náročnost domu. Vypracování: Osvětlení (lx) Krabice bez světlovodu Krabice se světlovodem Fotografie hotového modelu Závěr:
Použité zdroje: [online] [ cit. 17. 1. 2014] Dostupné z: http://www.zelenezpravy.cz/svetlovod/ KOLÁŘOVÁ, R. BOHUNĚK, J., Fyzika pro 9. ročník základní školy Praha: Prometheus, spol. s r. o., 2000. 236 s. ISBN 978-80-7196-193-2 Doc. Dr. Ing. RAUNER K. a kol., Fyzika 9 učebnice pro základní školy a víceletá gymnázia Plzeň: Nakladatelství Fraus, 2007. 136 s. ISBN 80-7238-617-8