Hydrostatické váhy. HANA MALINOVÁ Katedra didaktiky fyziky, MFF UK. Princip hydrostatického vážení. Veletrh nápadů učitelů fyziky 14



Podobné dokumenty
= 0 C. Led nejdříve roztaje při spotřebě skupenského tepla Lt

Seznámíte se s principem integrace substituční metodou a se základními typy integrálů, které lze touto metodou vypočítat.

Pedagogická poznámka: Cílem hodiny je zopakování vztahu pro hustotu, ale zejména nácvik základní práce se vzorci a jejich interpretace.

2.2.2 Měrná tepelná kapacita

Malé písemné práce II. 8. třída Tři malé opakovací písemné práce

FINANČNÍ MATEMATIKA- ÚVĚRY

Katedra obecné elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava 4. TROJFÁZOVÉ OBVODY

Práce a výkon při rekuperaci

Úloha V.E... Vypař se!

ÚVOD DO DYNAMIKY HMOTNÉHO BODU

Pasivní tvarovací obvody RC

VŠB- Technická univerzita Ostrava Fakulta strojní Katedra pružnosti a pevnosti. Úvod do MKP Napěťová analýza tenkostěnné tlakové nádoby

Příloha: Elektrická práce, příkon, výkon. Příklad: 4 varianta: Př. 4 var: BEZ CHYBY

Tlumené kmity. Obr

2.2.4 Kalorimetrická rovnice

MATEMATIKA II V PŘÍKLADECH

Fyzikální korespondenční seminář MFF UK

Nakloněná rovina II

Úloha II.E... je mi to šumák

( ) ( ) NÁVRH CHLADIČE VENKOVNÍHO VZDUCHU. Vladimír Zmrhal. ČVUT v Praze, Fakulta strojní, Ústav techniky prostředí Vladimir.Zmrhal@fs.cvut.

ZPŮSOBY MODELOVÁNÍ ELASTOMEROVÝCH LOŽISEK

Laboratorní práce č. 1: Pozorování tepelné výměny

1.3.4 Rovnoměrně zrychlený pohyb po kružnici

Využijeme znalostí z předchozích kapitol, především z 9. kapitoly, která pojednávala o regresní analýze, a rozšíříme je.


10. Charakteristiky pohonů ve vlastní spotřebě elektrárny

1. Mechanika - úvod. [ X ] - měřící jednotka. { X } - označuje kvantitu (množství)

Vliv funkce příslušnosti na průběh fuzzy regulace

Jméno autora: Mgr. Zdeněk Chalupský Datum vytvoření: Číslo DUM: VY_32_INOVACE_10_FY_B

FYZIKA I. Pohyb těles po podložce

NA POMOC FO. Pád vodivého rámečku v magnetickém poli

x udává hodnotu směrnice tečny grafu

4. Střední radiační teplota; poměr osálání,

Demografické projekce počtu žáků mateřských a základních škol pro malé územní celky

Kmitání tělesa s danou budicí frekvencí

Úloha VI.3... pracovní pohovor

Derivace funkce více proměnných

DERIVACE A MONOTÓNNOST FUNKCE DERIVACE A MONOTÓNNOST FUNKCE. y y

Maxwellovy a vlnová rovnice v obecném prostředí

MIČKAL, Karel. Technická mechanika II: pro střední odborná učiliště. Vyd. 3., nezm. Praha: Informatorium, 1998c1990, 118 s. ISBN

Praktikum 1. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Úloha č...xvi... Název: Studium Brownova pohybu

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM Ústav fyziky FEI VUT BRNO

10 Lineární elasticita

Základní škola národního umělce Petra Bezruče, Frýdek-Místek, tř. T. G. Masaryka 454

PREDIKCE OPOTŘEBENÍ NA KONTAKTNÍ DVOJICI V TURBODMYCHADLE S PROMĚNNOU GEOMETRIÍ

Metodika zpracování finanční analýzy a Finanční udržitelnost projektů

Parciální funkce a parciální derivace

5. Modifikovaný exponenciální trend

ecosyn -plast Šroub pro termoplasty

Poznámky k cvičením z termomechaniky Cvičení 9.

Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují. s finanční podporou v Operačním programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost Královéhradeckého kraje

Klíčová slova: Astabilní obvod, operační zesilovač, rychlost přeběhu, korekce dynamické chyby komparátoru

Katedra obecné elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava

Stanovení hustoty pevných a kapalných látek

Řešení: uvolnění - volba reakcí, vnitřní síly řešené z levého tělesa: Ekvivalentní varianty prutu: Deformační podmínka: ΔL=0

Úloha č. 3 MĚŘENÍ VISKOZITY

Digitální učební materiál

Průtok. (vznik, klasifikace, měření)

VZDUCH V MÍSTNOSTI POMŮCKY NASTAVENÍ MĚŘICÍHO ZAŘÍZENÍ. Vzdělávací předmět: Fyzika. Tematický celek dle RVP: Látky a tělesa

Jméno a příjmení holka nebo kluk * Třída Datum Škola

Nakloněná rovina I

3. VÝVRTY: ODBĚR, POPIS A ZKOUŠENÍ V TLAKU

Numerická integrace. b a. sin 100 t dt

LS Příklad 1.1 (Vrh tělesem svisle dolů). Těleso o hmotnosti m vrhneme svisle

Aplikace analýzy citlivosti při finačním rozhodování


Porovnání způsobů hodnocení investičních projektů na bázi kritéria NPV

2. Ze sady 28 kostek domina vytáhnu dvě. Kolika způdoby to mohu provést tak, aby ony dvě kostičky šly k sobě přiložit podle pravidel domina?

REGULACE ČINNOSTI ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ

Lineární rovnice prvního řádu. Máme řešit nehomogenní lineární diferenciální rovnici prvního řádu. Funkce h(t) = 2

Chemie - cvičení 2 - příklady

5. Využití elektroanalogie při analýze a modelování dynamických vlastností mechanických soustav

2. ZÁKLADY TEORIE SPOLEHLIVOSTI

Analýza rizikových faktorů při hodnocení investičních projektů dle kritéria NPV na bázi EVA

Statika 2. Kombinace namáhání N + M y + M z. Miroslav Vokáč 19. října ČVUT v Praze, Fakulta architektury.

EI GI. bezrozměrný parametr působiště zatížení vzhledem ke středu smyku ζ g =

Návod k obsluze. Vnitřní jednotka pro systém tepelných čerpadel vzduch-voda s příslušenstvím EKHBRD011ABV1 EKHBRD014ABV1 EKHBRD016ABV1

7.4.1 Parametrické vyjádření přímky I

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Laboratorní práce č. 4: Určení hustoty látek

Řasový test toxicity

transformace Idea afinního prostoru Definice afinního prostoru velké a stejně orientované.

Měrné teplo je definováno jako množství tepla, kterým se teplota definované hmoty zvýší o 1 K

DRI. VARIZON Jednotka pro zaplavovací větrání s nastavitelným tvarem šíření

Rovnoměrně zrychlený pohyb v příkladech IV

Technický list. Trubky z polypropylenu EKOPLASTIK PPR PN10 EKOPLASTIK PPR PN16 EKOPLASTIK EVO EKOPLASTIK PPR PN20 EKOPLASTIK FIBER BASALT CLIMA

Matematika v automatizaci - pro řešení regulačních obvodů:

15600 Hz = khz 483 khz = 0, MHz = 1,5

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Studium harmonických kmitů mechanického oscilátoru

1.5.3 Výkon, účinnost

Volba vhodného modelu trendu

3B Přechodné děje v obvodech RC a RLC

Ploché výrobky válcované za tepla z ocelí s vyšší mezí kluzu pro tváření za studena

MĚŘENÍ POVRCHOVÉHO NAPĚTÍ VODY

PENZIJNÍ PLÁN Allianz transformovaný fond, Allianz penzijní společnost, a. s.

STATICKÉ A DYNAMICKÉ VLASTNOSTI ZAŘÍZENÍ

3.1.3 Rychlost a zrychlení harmonického pohybu

REGULACE. Akční členy. Měřicí a řídicí technika přednášky LS 2006/07. Blokové schéma regulačního obvodu MRT-07-P4 1 / 13.

Statika 1. Miroslav Vokáč ČVUT v Praze, Fakulta architektury. Statika 1. M. Vokáč. Plocha.

Transkript:

Velerh nápadů učielů fyziky 4 Hydrosaické váhy HANA MALINOVÁ Kaedra didakiky fyziky, MFF UK V příspěvku bude prezenována eoda hydrosaického vážení, kerá se používá na určování husoy různých aeriálů. Žáci si budou oci uo eodu vyzkouše v jednodušší verzi v podobě laboraorní úlohy. Princip hydrosaického vážení Meoda se používá k přesnéu určení husoy pevné láky i nepravidelného varu nebo kapaliny. K vážení se používá rovnoraenných vah, keré jsou írně upraveny ak, aby se předě ohl ponoři do kapaliny znáé husoy a ohl se edy váži ve duchu nebo v kapalině (viz obr.., []). Kapalina ěleso nadlehčuje silou rovnající se íze kapaliny sejného objeu, jaký á ponořená čás ělesa. Princip hydrosaického vážení vychází z Archiédova zákona. Následova budou dvě odvození: odvození ahu () (viz dále) není olik znáé, odvození přesnějšího ahu () je obecnější a používá se i v praxi. Odvození ahů k určení husoy pevných láek či kapalin lze nají např. v [, sr. 53] a [3] až [5]. Odvození ahu () zahrnujícího dálenos Obr.. Hydrosaické váhy Pro jednoduchos odvození uvažuje dvě sejná ělesa (např. aky o honosi ) neznáé husoy. Hydrosaické váhy (ozn. HV) se v oo případě skládají z yčky, kerá je opařena supnicí (např. nalepený ere, viz obr.. až obr. 4.). Obr.. HV na začáku ěření (vlevo) a po nasavení rovnováhy (vpravo) Na začáku ěření, kdy jsou obě ělesa ve duchu, je počáeční dálenos d pro obě raena sejná (viz obr.. vlevo). Jedno z ěles následně celé ponoříe do vody o husoě v, í se poruší rovnováha pro oen síly M hlede k pevné ose oáčení uísěné uprosřed yče plaí M = d ( F F ) = d g d vvg, G 58

Velerh nápadů učielů fyziky 4 kde V =, F G je íhová síla působící na závaží a F VZ je laková síla. Aby se rovnováha obnovila, budee pohybova druhý závaží (neponořený do vody) až do dálenosi d. Pro oen síly M hlede k pevné ose oáčení uísěné uprosřed yče plaí M = d F = d g. G Moeny sil se po nasolení rovnováhy rovnají (viz obr.. vpravo) M = M d g d v g = d g, a po úpravách dosáváe ah d = v. () d d Odvození ahů () a (3) zahrnujících honos Hydrosaické váhy se skládají z rovnoraenných vah upravených jako na obr. 5. a na obr. 6. (srovnej rozdíly oproi inuléu odsavci). Po nasolení rovnováhy se oeny sil rovnají: jelikož se jedná o rovnoraenné váhy, sačí, aby se rovnaly síly působící na jednolivá raena. Pro rovnováhu na duchu o husoě plaí F Fz = F F G z G g z g = g g =, (a) z z z z kde F G je íhová síla, F je laková síla, index z označuje závaží, keré vyvažuje zvolené ěleso ve duchu, a index označuje ěleso. Pro rovnováhu po ponoření ělesa do kapaliny o husoě k plaí F Fz = F F G z G g z g = g g = k, (b) z k z z z kde index z označuje závaží, keré vyvažuje zvolené ěleso ponořené do kapaliny. Po vydělení rovnice (a) rovnicí (b) dosanee následující rovnos, kerou za předpokladu, že husoy Z a Z jsou sejné, ůžee upravi na jednodušší var (c). z z = k z z z = (c) z k 59

Velerh nápadů učielů fyziky 4 Jednoduchou úpravou dosanee = z z k z z a nakonec vyjádříe kz z =. z z () Pokud se rozhodnee zanedba lak ve duchu, dosanee výraz z = k. z z (3) Různé ypy hydrosaických vah aneb jak by ohlo vypada přizpůsobení do školních lavic Hydrosaické váhy ohou bý různé, věšinou však ají jedno společné: jsou příliš drahé, abycho si je ohli jako učielé dovoli nakoupi do školních laboraoří. Nabízí zde dvě variany hydrosaických vah, keré ůžee použí při laboraorní úloze na určování husoy pevných láek (např. sr. 8, [6]). Myslí, že uo úlohu by ohli ěři žáci, keří už veli dobře znají laboraorní úlohu zaěřenou na vážení a zjišťování objeu ponoření do oděrného válce nebo poocí zěření rozěrů ělesa (např. sr. 76, [6]). Proo nabízí ožnos, jak hydrosaické váhy vyrobi jednoduchý způsobe. Nejlepší předsavu poskynou obrázky 3. až 6. Obr. 3. Dřevěná yčka opařená supnicí Obr. 4. HV v průběhu ěření Obr. 5. HV s kovový plíške Obr. 6. HV s náhradní iskou na závaží Jako předě, jehož husou budee určova, je docela vhodné použí aku, a o hned z několika důvodů veli dobře se shání, není nikerak drahá, ůže bý z různých aeriálů a dá se dobře připevni na niť či enké lanko. 60

Velerh nápadů učielů fyziky 4 Je pořeba přesně urči husou kapaliny, do keré se předě ponořuje. V praxi se nejčasěji používá pyknoeru ([6]) jedná se o alou nádobu, kerá á přesně definovaný obje. Lze použí aké husoěr, kerý je spíše k sehnání anebo urči eplou kapaliny a dopočís přesnou husou poocí abelovaných hodno v abulkách. Výhody a nevýhody hydrosaického vážení, porovnání s příou eodou Pokusí se o jednoduchý násin výhod a nevýhod hydrosaického vážení (ozn. h. vážení), jisě však lze nají i další. Příou eodou zde rozuí použií definičního ahu a vypočení husoy jako podílu honosi ělesa a jeho objeu (obje pravidelných ěles vypočee na základě ěření jeho rozěrů, nepravidelná ělesa ponoříe do kapaliny v oděrné válci). Meoda založená na h. vážení je poněkud složiější než příá eoda, proože se zde využívá znalosi Archiédova zákona a oenu sil, j. je pořeba zopakování učiva z různých oblasí fyziky. Možnos použií korekce na lak ve duchu dává nadanější sudenů příležios hlouběji se seznái s posupe, kerý se v praxi skuečně používá. Jedná se o další dva způsoby určování husoy pevných láek, keré společně s příou eodou a dalšíi eodai dávají ožnos řídu rozděli do několika pracovních skupin, keré určují husou různý způsobe. Sezna akových akivi se dá nají např. [7]. U hydrosaické eody ůžee použí i jiné kapaliny, do kerých se předěy ponořují. Důležié je, aby předě s kapalinou nereagoval. Veli časo se používá voda, kerá však vyváří na předěu bublinky na o je řeba dáva pozor. Meodou hydrosaickou lze určova i husoy kapalin ([4]). V oo případě ěleso ponoříe nejprve do kapaliny o znáé husoě (např. desilované vody) a poo do kapaliny, jejíž husou chcee urči. Meoda příá nabízí veli jednoduchou ožnos určení husoy pravidelných ěles, keré ají enší husou než voda, a o zěření jejich rozěrů a zvážení. Meoda hydrosaická se dá použí, pokud najdee vhodnou kapalinu s ješě enší husoou, než á zkouané ěleso. Porovnávala jse přesnos výše uvedených eod h. vážení s referenční ěření v laboraoři KFM MFF UK a nedospěla jse k výrazný rozdílů ve výsledcích, poinu-li různý poče planých cifer. Meody h. vážení se ukázaly bý přesnější než eoda příá, kerá se nejčasěji používá při laboraorních pracích. Meoda se využívá v praxi (viz následující odsavec) k určování husoy pevných láek nepravidelných varů. Meoda příá se kvůli velké chybě ěření nepoužívá. Kde se ao eoda využívá Určování husoy se používá v různých odvěvích, například ve zdravonicví k určení složení lidského ěla ([8]), ve savebnicví k určení póroviosi či nasákavosi aeriá- 6

Velerh nápadů učielů fyziky 4 lů ([9]), ve vinařsví k určení obsahu alkoholu ve víně ([0]), na vysokých školách jako fyzikální prakiku ([5]) a při zkouání vlasnosí drahých kaenů ([]). Jak je ao eody sará První zínka o hydrosaických vahách, alespoň podle zdroje [] a [3], sahá do druhé poloviny 9. soleí. Je spojena se jéne al-rází, což byl arabský filozof a alchyisa, kerý dokázal sanovi husoy osnáci kovů a drahokaů s velkou přesnosí. Podle [4] o byl až Galileo Galilei, kdo zdokonalil eodu vážení drahých kovů ve duchu a ve vodě používanou už dříve u klenoníků sesrojil první hydrosaické váhy ([5]) a roku 586 o nich napsal vědeckou práci. Galileo Galilei či jiní neurčovali přío husou orků, ale jejich relaivní husou í rozuíe poěr husoy neznáé pevné láky či kapaliny k husoě referenční láky (nejčasěji se jedná o vodu při 0 C za norálního laku). Závěr Výše popsané eody hydrosaického vážení je ožné úspěšně využí při školních laboraorních cvičeních. Žáci si zopakují láku z různých oblasí fyziky a použií odlišných varian ěření několika skupinai žáků uožní rozvinou diskuzi např. o přesnosi ěření a zanedbávání různých vnějších vlivů (laková síla působící na ěleso ve duchu a podobně). Lieraura a zdroje [] hp://viruvio.iss.fi.i/foo/si/siapprar/siapprar-0405_300.jpg [] Lehoský D., Hlavička A.: Prakiku z fyziky pre pedagogické fakuly.. vyd. Braislava: SPN, 967. [3] hp://ilia.zf.endelu.cz/~pavlacka/af/download/c09.pdf [4] hp://www.kfy.zcu.cz/prak/prak_i/uf06/7/huso4a.pdf [5] hp://v.ic.cz/jedna/zf-/zf--0.pdf [6] hp://cs.wikipedia.org/wiki/pyknoer [7] hp://www.ff.cuni.cz/veda/konference/wds/conens/pdf08/wds08_30_f_ Malinova.pdf [8] hp://www.aerobics.cz/clanky.asp?id=3 [9] hp://www.vsch.cz/e/sranky/vyuka/labcv/labor/res_savebni_aerialy_obje _honos/zadani.h [0] hp://eurlex.europa.eu/lexuriserv/lexuriserv.do?uri=celex:3004r08:cs:html [] hp://www.diaans-infos.co/en/polished/index.php?rub=echanical_properies [] hp://www.leviy.co/alchey/isla4.hl [3] hp://www.geneze.info/afyz/vyvoj_aeaiky_fyziky.h#peazisic [4] hp://galileo.rice.edu/sci/insruens/balance.hl [5] hp://brunelleschi.iss.fi.i/useu/esi.asp?c=040 [6] Bednařík M., Široká M.: Fyzika pro gynázia Mechanika. 3. vyd. Praha: Proeheus, 005. 6