"Rozvoj vědy a pokrok poznání se stávají stále obtížnější. Na experimentování již nestačí zápalky a sláma." Richard Philips Feynman

Podobné dokumenty
"Rozvoj vědy a pokrok poznání se stávají stále obtížnější. Na experimentování již nestačí zápalky a sláma." Richard Philips Feynman

"Rozvoj vědy a pokrok poznání se stávají stále obtížnější. Na experimentování již nestačí zápalky a sláma." Richard Philips Feynman

"Rozvoj vědy a pokrok poznání se stávají stále obtížnější. Na experimentování již nestačí zápalky a sláma." Richard Philips Feynman

pracovní list studenta

Laboratorní práce č. 3: Měření součinitele smykového tření

Experiment P-6 TŘECÍ SÍLA

"Rozvoj vědy a pokrok poznání se stávají stále obtížnější. Na experimentování již nestačí zápalky a sláma." Richard Philips Feynman

Počítačem podporované pokusy z mechaniky

pracovní list studenta

CHEMIE. Pracovní list č. 7 - žákovská verze Téma: ph. Mgr. Lenka Horutová. Projekt: Student a konkurenceschopnost Reg. číslo: CZ.1.07/1.1.07/03.

Oborový workshop pro SŠ CHEMIE

Měření tíhového zrychlení matematickým a reverzním kyvadlem

Sešit pro laboratorní práci z chemie

Pracovní list vzdáleně ovládaný experiment. Obr. 1: Hodnoty součinitele odporu C pro různé tvary těles, převzato z [4].

HYDROSTATICKÝ TLAK. 1. K počítači připojíme pomocí kabelu modul USB.

Neutralizace, měření senzorem ph Vernier Laboratorní práce

Moravské gymnázium Brno s.r.o. RNDr. Miroslav Štefan. Chemie obecná síla kyselin a zásad. Datum tvorby

pracovní list studenta Kmitání Studium kmitavého pohybu a určení setrvačné hmotnosti tělesa

Digitální učební materiál

pracovní list studenta

Digitální učební materiál

PROTOKOL O PROVEDENÍ LABORATORNÍ PRÁCE. Pomůcky: Doplňte všechny části plamene kahanu a uveďte, jakou mají teplotu.

NEUTRALIZAČNÍ ODMĚRNÁ ANALÝZA (TITRACE)

Rychlost, zrychlení, tíhové zrychlení

CZ.1.07/1.5.00/ Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Protolytické děje VY_32_INOVACE_18_15. Mgr. Věra Grimmerová.

PROTOKOL O PROVEDENÍ LABORATORNÍ PRÁCE

Třída..Datum. 5. upravte interval sběhu dat v průběhu měření: Experiment Sběr dat: délka 300 sekund; 1 vzorek/sekundu, 1 sekunda/vzorek.

VY_52_INOVACE_2NOV47. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 7.

pracovní list studenta

Měření rychlosti zvuku vzorová úloha (SŠ)

Pufry, pufrační kapacita. Oxidoredukce, elektrodové děje.

Kapitola: Přírodní látky Téma: Vitamíny. Cíl: Porovnat průběh a rychlost rozpouštění pevných forem vitamínu C v kyselině chlorovodíkové

Teorie kyselin a zásad poznámky 5.A GVN

pracovní list studenta

Charlesův zákon (pt závislost)

Odstředivé a dostředivé zrychlení

Měření povrchového napětí kapaliny

Pufry, pufrační kapacita. Oxidoredukce, elektrodové děje.

Laboratorní práce č. 2: Měření velikosti zrychlení přímočarého pohybu

Voda a život Wasser und Leben

Laboratorní práce č. 4: Určení hustoty látek

1. Změřte Hallovo napětí v Ge v závislosti na proudu tekoucím vzorkem, magnetické indukci a teplotě. 2. Stanovte šířku zakázaného pásu W v Ge.

Název: Studium kmitů hudebních nástrojů, barva zvuku

ROVNOMĚRNĚ ZRYCHLENÝ POHYB

GRAVITAČNÍ SÍLA A HMOTNOST TĚLESA

Měření ph nápojů a roztoků

pracovní list studenta

pracovní list studenta

"Rozvoj vědy a pokrok poznání se stávají stále obtížnější. Na experimentování již nestačí zápalky a sláma." Richard Philips Feynman

pracovní list studenta RC obvody Měření kapacity kondenzátoru Vojtěch Beneš

Luxmetr LS-BTA, lampička, izolepa, 32 kusů průhledné fólie (nejlépe obaly od CD).

Digitální učební materiál

STANOVENÍ TÍHOVÉHO ZRYCHLENÍ REVERZNÍM KYVADLEM A STUDIUM GRAVITAČNÍHO POLE

Chloridová iontově selektivní elektroda

Název: Měření síly a její vývoj při běžných činnostech

Měření ph nápojů a roztoků

Vliv ředění na kyselost/zásaditost roztoků pomocí čidla kyselosti ph

Jméno autora: Mgr. Zdeněk Chalupský Datum vytvoření: Číslo DUM: VY_32_INOVACE_18_FY_A

Laboratorní úloha č. 4 - Kmity II

Název: Měření nabíjecí a vybíjecí křivky kondenzátoru v RC obvodu, určení časové konstanty a její závislosti na odporu

Pracovní list vzdáleně ovládaný experiment. Obr. 1: Matematické kyvadlo.

PRÁCE, VÝKON, ENERGIE. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - 1. ročník - Mechanika

Typy chemických reakcí Laboratorní práce

Ústřední komise Chemické olympiády. 55. ročník 2018/2019 NÁRODNÍ KOLO. Kategorie E. Zadání praktické části Úloha 1 (20 bodů)

Experiment C-8 KYSELÝ DÉŠŤ

Digitální učební materiál

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í

Měření účinnosti rychlovarné konvice

SILOVÉ PŮSOBENÍ MAGNETICKÉHO POLE

pracovní list studenta

Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

BIOMECHANIKA DYNAMIKA NEWTONOVY POHYBOVÉ ZÁKONY, VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ SÍLY ČASOVÝ A DRÁHOVÝ ÚČINEK SÍLY

Laboratorní úloha č. 5 Faradayovy zákony, tíhové zrychlení

Šetrná jízda. Sborník úloh

Fyzikální učebna vybavená audiovizuální technikou, fyzikální pomůcky

Měření osvětlení svíčky, klasické a úsporné žárovky v závislosti na vzdálenosti od zdroje (experiment)

Studium kyselosti a zásaditosti roztoků kolem nás

ŠKOLNÍ VZDĚLÁVACÍ PROGRAM

PROTOKOL O PROVEDENÍ LABORATORNÍ PRÁCE

KMITÁNÍ PRUŽINY. Pomůcky: Postup: Jaroslav Reichl, LabQuest, sonda siloměr, těleso kmitající na pružině

Datum: Projekt: Využití ICT techniky především v uměleckém vzdělávání Registrační číslo: CZ.1.07./1.5.00/34.

Sestavení vlastní meteostanice - měřeni teploty a tlaku vzduchu, grafické zpracování teplotním čidlem a barometrem

Dynamika. Dynamis = řecké slovo síla

Půdy vlastnosti II. (laboratorní práce)

Fyzika - Kvinta, 1. ročník

Návod k laboratornímu cvičení. Vitamíny

CHEMICKÉ VÝPOČTY I. ČÁST LÁTKOVÉ MNOŽSTVÍ. HMOTNOSTI ATOMŮ A MOLEKUL.

"Rozvoj vědy a pokrok poznání se stávají stále obtížnější. Na experimentování již nestačí zápalky a sláma." Richard Philips Feynman

Sada Látky kolem nás Kat. číslo

HYDROSTATICKÝ PARADOX

Technická specifikace předmětu zakázky

Digitální učební materiál

III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Inovace výuky na GSN prostřednictvím ICT

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Digitální učební materiál

34_Mechanické vlastnosti kapalin... 2 Pascalův zákon _Tlak - příklady _Hydraulické stroje _PL: Hydraulické stroje - řešení...

Experimentální realizace Buquoyovy úlohy

Další vzdělávání pro pracovníky škol v Plzeňském kraji CZ.1.07/1.3.47/ DEN UČITELŮ CHEMIE. Vladimír Sirotek, Jitka Štrofová


mechanická práce W Studentovo minimum GNB Mechanická práce a energie skalární veličina a) síla rovnoběžná s vektorem posunutí F s

Transkript:

"Rozvoj vědy a pokrok poznání se stávají stále obtížnější. Na experimentování již nestačí zápalky a sláma." Richard Philips Feynman

Tato publikace vznikla díky operačnímu programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost v projektu Zavedení inovačních metod do výuky přírodních věd (CZ.1.07/1.1.16/01.0069), který byl realizován v letech 2012 2014 na Gymnáziu a ZUŠ Šlapanice.

KVINTA OBSAH CHEMIE Ch-V-1 Pozorování změny ph při ředění silné kyseliny 7 Ch-V-2 Určení ph roztoků různých solí 11 FYZIKA F-V-1 Okamžitá rychlost 17 F-V-2 Zrychlení na nakloněné rovině 21 F-V-3 Klidová třecí síla 25 F-V-4 Práce 29 F-V-5 Zákon zachování energie 33 F-V-6 Tlak pod hladinou kapaliny 37 F-V-7 Vztlaková síla 41

KVINTA 4

KVINTA Chemie 5

KVINTA 6

KVINTA CHEMIE Ch-V-1 Pozorování změny ph při ředění silné kyseliny Autor: Radmila Poláčková Úkol: Třída: Ch-V-1 Pozorování změny ph při ředění silné kyseliny kvinta Úkol: Pozorování změn ph při ředění silné kyseliny pomocí sondy PH-BTA Pomůcky: datalogger LabQuest, senzor Vernier PH-BTA, zkumavky, stojan, držák, křížová svorka, střička s vodou, vzorek 0,01M roztoku HCl, pipeta, pipetovací balonek Sonda PH-BTA LabQuest Teorie: ph, neboli vodíkový exponent je číslo, kterým se v chemii vyjadřuje, zda má roztok kyselou, nebo zásaditou reakci. Jde o logaritmickou stupnici s hodnotami 0 14, přičemž neutrální voda má za standardních podmínek ph rovno 7, kyseliny menší než 7 a zásady větší než 7. Hodnota ph je definována jako záporný dekadický logaritmus aktivity oxoniových kationtů. U zředěných roztoků se aktivita oxoniových iontů blíží hodnotě jejich koncentrace, tak lze odvodit následující: ph = O log - obecná rovnice ( a = aktivita oxoniových iontů) a H3 ph = O log - aproximovaná rovnice c H3 Měřením bylo zjištěno, že v 10 7 litrech vody je za standardních podmínek obsažen 1 mol OH - a 1 mol H + ve formě H 3 O +. Popsaný děj je autoprotolýza vody a lze jej charakterizovat na základě rovnovážné konstanty K, ze které lze odvodit K v iontový součin vody. 7

KVINTA CHEMIE Ch-V-1 Pozorování změny ph při ředění silné kyseliny Rovnice autoprotolýzy vody: 2H 2 O H 3 O + + OH - Vztah pro rovnovážnou konstantu reakce: H 3O OH K= H O 2 2. O, K 2 H = O OH 2 H 3, K v = 2 K H 2 O Vztah pro iontový součin vody: K v = H O OH 7 7 14 3, po dosazení 1,0 10 1,0 10 1,0 10 K V Postup: 1. Zkumavky označte čísly 1 až 5. 2. Do zkumavky č. 1 odměřte pipetou 10 ml 0,01 M roztoku HCl. 3. Do zkumavky č. 2 odměřte 1 ml 0,01 M roztoku HCl a přidejte 9 ml destilované vody a důkladně promíchejte. 4. Do zkumavky č. 3 odeberte 1 ml roztoku ze zkumavky č. 2 a přidejte 9 ml destilované vody. Důkladně promíchejte. 5. Do zkumavky č. 4 odměřte 1 ml roztoku ze zkumavky č. 3 a přidejte 9 ml destilované vody. 6. Do páté zkumavky odměřte 1 ml roztoku ze zkumavky č. 4 a 9 ml destilované vody. 7. Sondu PH-BTA připevněte držákem na stojan a připojte k LabQuestu. Zapněte LabQuest, na displeji se objeví hodnota ph ukládacího roztoku. 8. Sondu vysuňte z ukládacího roztoku, opláchněte vodou, lehce otřete a ponořte do zkumavky č. 1. 9. Po ustálení odečtěte hodnotu ph. 10. Postup opakujte pro roztoky ve všech zkumavkách. 11. Před každým měřením sondu opláchněte vodou a osušte. 12. Hodnoty zaznamenávejte do tabulky. 8

KVINTA CHEMIE 13. Na závěr čidlo opláchněte vodou a uložte do lahvičky s ukládacím roztokem. 9

KVINTA CHEMIE 10

KVINTA CHEMIE Ch-V-2 Určení ph roztoků různých solí Autor: Radmila Poláčková Úkol: Třída: Ch-V-2 Určení ph roztoků různých solí kvinta Úkol: Zjišťování ph roztoků různých solí Pomůcky: Datalogger LabQuest, sonda Vernier PH-BTA, zkumavky, stojan, držák, křížová svorka, střička s vodou, pipeta, pipetovací balonek, vzorky roztoků solí 0,1M NaCl, 0,1 M CH 3 COONa, 0,1 M NH 4 Cl, 0,1 M NaHCO 3 Sonda PH-BTA LabQuest Teorie: ph, neboli vodíkový exponent je číslo, kterým se v chemii vyjadřuje, zda má roztok kyselou, nebo zásaditou reakci. Jde o logaritmickou stupnici s hodnotami 0 14, přičemž neutrální voda má za standardních podmínek ph rovno 7, kyseliny menší než 7 a zásady větší než 7. Ionizace solí: Při rozpouštění solí ve vodě dochází k jejich ionizaci. Např.: NaCl Na + + Cl NH 4 Cl NH + 4 + Cl Na 2 CO 3 2Na + 2- + CO 3 Vzniklé ionty mohou v některých případech reagovat s molekulami rozpouštědla. Tento děj se nazývá hydrolýza kationtu, popř. aniontu. 11

KVINTA CHEMIE Ch-V-2 Určení ph roztoků různých solí Hydrolýza kationtu: Pokud je hydroxid, ze kterého kation pochází slabou zásadou (K B << 1), bude probíhat následující reakce: M + + 2H 2 O MOH + H 3 O + V roztoku tedy dochází ke zvýšení koncentrace oxoniových kationtů, což má za následek zvýšení kyselosti roztoku, tedy snižování ph. Hydrolýza aniontu: Podobně jako kationty mohou s vodou reagovat i anionty. Pokud anion pochází ze slabé kyseliny (K A << 1), bude v roztoku probíhat následující reakce: B + H 2 O HB + OH Při hydrolýze aniontů dochází ke zvýšení koncentrace hydroxidových aniontů v roztoku, a tedy ke zvyšování bazicity roztoku a tím ke zvyšování ph. Z toho tedy vyplývá následující: Ve vodném roztoku soli silné kyseliny a silné zásady nedochází k hydrolýze ani kationtu, ani aniontu, které vznikly při disociaci soli. Ve vodném roztoku soli slabé kyseliny a silné zásady bude docházet k hydrolýze aniontu, což povede k zásadité reakci roztoku. Ve vodném roztoku soli slabé zásady a silné kyseliny bude docházet k hydrolýze kationtu, což povede ke kyselé reakci roztoku. Postup: 1. Zkumavky označte čísly 1 až 4. 2. Do zkumavky č. 1 odměřte pipetou 10 ml 0,1 M roztoku NaCl. 3. Do zkumavky č. 2 odměřte 10 ml 0,1 M roztoku CH 3 COONa. 4. Do zkumavky č. 3 odměřte 10 ml 0,1 M roztoku NaHCO 3. 5. Do zkumavky č. 4 odměřte 10 ml 0,1 M roztoku NH 4 Cl. 6. Sondu PH-BTA připevněte držákem na stojan a připojte k LabQuestu. 7. Zapněte LabQuest, na displeji se objeví hodnota ph ukládacího roztoku. 8. Sondu vysuňte z ukládacího roztoku, opláchněte vodou, lehce otřete a ponořte do zkumavky č. 1. 12

KVINTA CHEMIE 9. Po ustálení odečtěte hodnotu ph. 10. Postup opakujte pro roztoky ve všech zkumavkách. 11. Před každým měřením sondu opláchněte vodou a osušte. 12. Hodnoty zaznamenávejte do tabulky. 13. Na závěr čidlo opláchněte vodou a uložte do lahvičky s ukládacím roztokem. 13

KVINTA CHEMIE 14

KVINTA Fyzika 15

KVINTA 16

F-V-1 Okamžitá rychlost Autor: Jiří Gončár Úloha: Třída: F-V-1 Okamžitá rychlost kvinta Úkol: Sestrojte graf závislosti dráhy na čase nerovnoměrného přímočarého pohybu a určete okamžitou rychlost ve vybraných momentech. Pomůcky: LabQuest 2, Motion detector 2 (čidlo pohybu), software LoggerPro, notebook Obr. 1 Teorie: Okamžitá rychlost je rovna průměrné rychlosti v malém časovém okamžiku, (kde by měl být co nejmenší, tj. jdoucí k nule). Postup: 1. LabQuest 2 zapněte a připojte k němu Motion detector 2 (obr. 1), na jehož přepínači navolte volbu člověk (vpravo). 2. Motion detector 2 můžete umístit na lavici nebo podržet v ruce, ale mřížka s čidlem (a svítící diodou) musí během měření směřovat na pohybující se těleso. 3. Na dotykovém displeji LabQuestu 2 navolte záznam do grafu a stisknutím zeleného tlačítka ve tvaru šipky spusťte měření. 4. Nyní se jeden z dvojice musí nerovnoměrným pohybem vzdalovat od čidla 17

F-V-1 Okamžitá rychlost pohybu (pokud budete již daleko, můžete se i přibližovat). Na displeji LabQuestu 2 se vykreslí graf závislosti vzdálenosti (od čidla) na čase. Druhého grafu si zatím nevšímejte. Pokud je graf v pořádku, pak jej uložte do přístroje přes Soubor, Uložit (viz obr. 2). Pozn. 1: pokud graf vykazuju nezvyklé výkyvy v měřené vzdálenosti, měření opakujte. Pozn. 2: nutno naměřit nerovnoměrný pohyb polopřímka v grafu není dobrý výsledek. Obr. 2 5. Připojte LabQuest 2 k počítači a spusťte program Logger Pro. Zvolte Soubor, Prohlížeč souborů v LabQuestu a Otevřít (obr. 3). Obr. 3 6. Po načtení souboru budete odečítat z grafu závislosti vzdálenosti na čase vždy dvojice hodnot. Zvolte Analýza a Odečet hodnot. Za pomoci myši můžete odečítat hodnoty, popř. za využití tabulky vlevo na obrazovce (viz obr. 4). Veškeré hodnoty je nutno poznačit do připraveného pracovního listu. 18

7. Vyberte si čtyři libovolné časové intervaly, nejlépe v průběhu každé sekundy jeden, a vypočítejte průměrnou rychlost v jejich průběhu. Obr. 4 Nezapomeňte, že by mělo být co nejmenší (0,05 0,10 s)! 19

20

F-V-2 Zrychlení na nakloněné rovině Autor: Jiří Gončár Úkol: Třída: F-V-2 Zrychlení na nakloněné rovině kvinta Úkol: Experimentálně ověřte teoreticky vypočtené zrychlení tělesa na nakloněné rovině. Pomůcky: LabQuest 2, Motion detector 2 (čidlo pohybu), software LoggerPro, notebook, dráha pro vozíčky, vozíček, pravítko Teorie: Tíhová síla působící na těleso na nakloněné rovině se rozkládá na 2 složky. Jedna složka působí kolmo na podložku (F N ), je kompenzovaná reakcí podložky a způsobuje vznik smykového tření. Druhá složka působí rovnoběžně s nakloněnou rovinou směrem dolů (F). Tato složka způsobuje zrychlení tělesa, které lze vyjádřit takto: přičemž se zanedbávají odporové a třecí síly, které působí proti směru pohybu tělesa. 21

F-V-2 Zrychlení na nakloněné rovině Postup: 1. Sestavte dráhu na vozíčky, upevněte zarážku na spodním konci, připevněte sonar na spodním konci a přimontujte nožičky. 2. Na jednom konci dráhu podložte a pomocí pravítka změřte rozdíl výšek horní a spodní části dráhy, abyste mohli určit sklon dráhy. 3. V notebooku spusťte program LoggerPro, zapněte LabQuest2 a poté připojte sonar. Smažte grafy na obrazovce a klikněte na volbu Vložit a Graf. Vzniklý graf závislosti zrychlení na čase si zvětšete přes celou obrazovku. 4. Nahoře klikněte na volbu Nastavení a Nastavení grafu. V nastavení osy y pak zvolíme hranice +2 m/s 2 a -2 m/s 2. Dále klikněte na volbu Experiment a Sběr dat. Nastavte 5 měření za sekundu. 5. Mezerníkem spusťte měření a pošlete vozíček vzhůru po nakloněné rovině. Pokud se měření nezdařilo, opakujte jej, dokud nemáte uspokojivé výsledky. Pozor: Vozíček nesmí vyjet z dráhy ani narazit do zarážky! 6. Z tabulky vlevo na monitoru nebo z grafu odečtěte hodnotu zrychlení. 22

Pozor: Na konci a na začátku pohybu je zrychlení způsobené zrychlováním a zpomalování vozíčku rukou! 7. Odečtenou hodnotu zapište do pracovního listu, kam také spočítejte sklon nakloněné roviny a dopočítejte zrychlení teoretické. 8. Změňte sklon nakloněné roviny a měření opakujte. 9. Na druhou stranu protokolu vytiskněte jeden z grafů. 23

24

F-V-3 Klidová třecí síla Autor: Jiří Gončár Úloha: Třída: F-V-3 Klidová třecí síla kvinta Úkol: 1. Změřte velikost klidové třecí síly a ověřte, že velikost třecí síly závisí na materiálu a úpravě třecích ploch. 2. Určete průměrnou a relativní odchylku obou měření. Pomůcky: LabQuest 2, siloměr Vernier, software LoggerPro, notebook Teorie: Pokud se těleso pohybuje po podložce, pak mezi stykovými plochami vzniká třecí síla. Směr této síly je vždy proti směru pohybu tělesa. Velikost síly závisí na materiálu a úpravě obou ploch a velikosti kolmé tlakové síly. Třecí síla vzniká, i když se těleso nepohybuje. Její směr je proti případnému pohybu tělesa. Klidová třecí síla je pak větší než třecí síla při pohybu. Dle 1. Newtonova zákona těleso setrvává v klidu nebo v rovnoměrně přímočarém pohybu, pokud je výslednice sil na něj působících nulová. Pokud působíme silou na těleso, které je v klidu na podložce, a sílu postupně lehce zvyšujeme, nastane okamžik, kdy se těleso uvede do pohybu. Z časového záznamu síly pak můžeme určit velikost síly těsně před uvedením do pohybu získáme maximální velikost klidové třecí síly. 25

F-V-3 Klidová třecí síla Postup: 1. K notebooku připojte zapnutý LabQuest 2 a k tomu pak připojte siloměr Vernier. Siloměr s tělesem umístěte na vybranou podložku. 2. Spusťte program LoggerPro, počkejte, až se připojí siloměr, poté ve volbě Nastavení, Nastavení grafu nastavte na ose y rozsah od 0 N do +3 N, na ose x pak od 0 s do +5 s. Dále ve volbě Experiment vyberte možnost Sběr dat a nastavte dobu měření 5 sekund a vzorkovací frekvenci 10 Hz. 26

3. Siloměr spojte s tělesem a začněte působit silou na těleso, které je v klidu na podložce. Sílu postupně lehce zvyšujte, než nastane okamžik, kdy se těleso uvede do pohybu. 4. Z časového záznamu síly pak určete velikost síly těsně před uvedením do pohybu získáte maximální velikost klidové třecí síly. Hodnotu síly pak zapište do tabulky v pracovním listu. 5. Měření zopakujte pro jiný povrch (celkem pro 2 různé povrchy). Pro oba povrchy měření opakujte 10krát a vypočítejte požadované odchylky. 27

28

F-V-4 Práce Autor: Gabriela Kokešová Úloha: Třída: F-V-4 Práce kvinta Úkol: Pomůcky: Určete, jakou konáte práci, jestliže působíte silou na těleso a těleso koná rovnoměrný pohyb. Úlohu řešte: početně, s využitím grafu závislosti působící síly na dráze. LabQuest, siloměr, sonar, notebook, těleso Teorie: Těleso koná práci, jestliže působí silou F na jiné těleso a působením této síly ho přemisťuje po dráze s. Jestliže se velikost síly nemění a tato síla působí ve směru pohybu, lze vykonanou práci vypočítat ze vztahu: Postup: 1. Sestavte následující zařízení pro měření: 2. Připojte sonar a siloměr k LabQuestu, rozsah měření na siloměru nastavte na 10 N, na sonaru zvolte symbol vozíčku. Propojte LabQuest s počítačem a spusťte program LoggerPro. 29

F-V-4 Práce 3. Proveďte nastavení programu: - odstraňte graf závislosti rychlosti na čase - změňte nastavení zbývajících grafů: a) označte 1. graf a v záložce Nastavení zvolte Nastavení grafu. Zvolte nespojovat body a v nastavení os změňte rozsah měření síly na 0 0,5 N. b) Označte graf 2 a v záložce Nastavení zvolte Nastavení grafu. Zvolte nespojovat body a změňte nastavení os. Na osu y zvolte sílu a změňte rozsah měření na 0 1 N, na osu x zvolte polohu a rozsah měření změňte na 0 0,5 m. 30

Upravte sběr dat pomocí ikony na liště následovně: Trigger umožní měření až od začátku pohybu tělesa. 4. Vyzkoušejte několikrát pohybovat tělesem rovnoměrně přímočaře. 5. Postavte těleso před sonar aspoň do vzdálenosti 20 cm a vynulujte pomocí tlačítka na liště siloměr i sonar. 6. Spusťte mezerníkem měření a pohybujte tělesem rovnoměrně přímočaře. 7. Zapište naměřené hodnoty do tabulky, hodnoty zaokrouhlete na 2 desetinná místa, určete průměrnou hodnotu působící síly. 8. Vypočítejte vykonanou práci. 9. Určete vykonanou práci jako obsah plochy pod křivkou v grafu F = f(s). Tento výpočet umožňuje program LoggerPro. Na liště použijte tlačítko. V grafu se objeví vybarvená plocha a její obsah. Hodnotu zapište a porovnejte s hodnotou určenou výpočtem. Graf vytiskněte. Před tiskem grafu změňte jeho barvu (kliknutím pravým tlačítkem na graf zvolte nastavení sloupce síla)! 31

32

F-V-5 Zákon zachování energie Autor: Jiří Gončár Úloha: Třída: F-V-5 Zákon zachování energie kvinta Úkol: Experimentálně určete, jaká část mechanické energie se při odrazu míče změní na energii vnitřní. Pomůcky: LabQuest 2, motion detector Vernier, software LoggerPro, notebook, míč Teorie: Zákon zachování energie (ZZE): Celková energie soustavy je konstantní. Zákon zachování mechanické energie (ZZME): Celková mechanická energie soustavy je konstantní. Při odrazu míče od podložky platí ZZE, nikoli však ZZME. Při každém odrazu se část energie mechanické přemění na energii vnitřní. Z rozdílu maximální výšky míče před a po odrazu lze určit úbytek potenciální energie, který je roven přírůstku energie vnitřní. ( ) Hodnoty h 1, h 2, h 3 lze získat měřením. Tyto hodnoty představují vzdálenost míče od detektoru, avšak pokud je k nim přičten poloměr míče, pak jde o vzdálenosti těžiště míče od podložky. Jak velká část mechanické energie se během odrazu přemění na energii vnitřní (v procentech) lze vyjádřit zápisem: ( ) ( ) 33

F-V-5 Zákon zachování energie Postup: 1. Motion detector Vernier propojte s LabQuestem a notebookem. Motion detector umístěte na hranu stolu, čidlem dolů (viz obrázek). 2. Spusťte program LoggerPro (počkejte, až se připojí siloměr) a ve volbě Nastavení, Nastavení grafu nastavte na ose y rozsah od 0,7 m do -0,1 m. (horní a dolní rozsah je záměrně prohozen). Na ose x pak nastavte rozsah od 0 s do +4 s. Dále ve volbě Experiment vyberte možnost Sběr dat a nastavte dobu měření na 4 sekundy a vzorkovací frekvenci na 20 Hz. 3. Poté umístěte míč přibližně 20 cm pod motion detector, přidržte a stisknutím Ctrl+0 vynulujte měřič. 34

4. Stisknutím mezerníku spusťte měření a upusťte míč. Měli byste získat výsledky podobné těm na následujícím grafu. V případě neúspěchu měření několikrát zopakujte. 5. Pomoci volby Analýza a Odečet hodnot získáte hodnoty h 1, h 2, h 3 Zkuste získat co nejvíce hodnot. Pozn.: Pro výpočet přeměny energie musíte hodnoty h 1, h 2, h 3 zvětšit o poloměr míče! 6. Hodnoty zapište do pracovního listu a u každého odrazu určete, jak velká část mechanické energie se přeměnila na energii vnitřní (vyjádřeno v %). 35

36

F-V-6 Tlak pod hladinou kapaliny Autor: Jiří Gončár Úloha: Třída: F-V-6 Tlak pod hladinou kapaliny kvinta Úkol: Sestrojte závislost tlaku pod hladinou kapaliny na hloubce pod volnou hladinou vody a technického lihu. Pomůcky: LabQuest 2, senzor tlaku Vernier s hadičkou, software LoggerPro, notebook, odměrný válec, voda, technický líh, dlouhé pravítko Teorie: Jestliže se kapalina nachází v gravitačním poli, pak je ovlivněna gravitační silou a horní vrstvy kapaliny působí silou na vrstvy spodní. Spodní vrstvy jsou pak vystaveny většímu tlaku. Velikost hydrostatického tlaku lze vyjádřit vztahem: K hydrostatickému tlaku je však nutno vždy připočítat aktuální atmosférický tlak. Celkový tlak pod hladinou kapaliny pak bude: 37

F-V-6 Tlak pod hladinou kapaliny Postup: 1. K notebooku připojte zapnutý LabQuest2 a k němu pak tlakoměr Vernier. 2. Spusťte program LoggerPro a ve volbě Experiment vyberte možnost Sběr dat. Nastavte mód události se vstupy. Sloupec nazvěte hloubka, označte jej h a vyberte jednotky cm. 3. Dále ve volbě Nastavení zvolte Nastavení grafu. Na ose y nastavte rozsah od 98 do 101,5 kpa a na ose x od 0 cm do 25 cm. 4. Srovnejte si vodní hladinu ve válci s pravítkem. Měření proveďte vždy stisknutím tlačítka Zachovat a přitom ručně dopište hodnotu hloubky hadičky pod hladinou a to v centimetrech. 38

5. První měření proveďte nad volnou hladinou (hloubka 0 cm) a poslední měření pak v 25 cm pod hadinou. Proveďte celkem 11 měření u každé úlohy. 6. Úlohy naměřte nejdříve pro vodu a poté pro technický líh. Všech 11 měření u každé úlohy zapište do pracovního listu. Oba grafy vytiskněte na druhou stranu pracovního listu. 39

40

F-V-7 Vztlaková síla Autor: Jiří Gončár Úloha: Třída: F-V-7 Vztlaková síla kvinta Úkol: Vypočtěte objem a hustotu tělesa za pomocí Archimedova zákona. Pomůcky: LabQuest 2, siloměr Vernier, odměrný válec, akvárium, voda, technický líh, provázek, stojan, několik těles (5) různých velikostí a z různých látek (tělesa by neměla plavat ve vodě) Teorie: Na těleso ponořené do kapaliny působí svisle vzhůru vztlaková síla. Vztlaková síla závisí na objemu ponořené části tělesa a hustotě kapaliny dle vztahu (1) Pokud bude těleso zavěšeno na siloměr, pak siloměr ukáže velikost gravitační síly působící na toto těleso. Pokud bude těleso zavěšeno na siloměr a ponořeno do kapaliny, pak siloměr ukáže velikost výslednice F, kde: (2) Pokud je známa hodnota F vz, pak lze vypočítat objem tělesa ze vztahu (1) (těleso však musí být celé ponořené). Hustota se vypočítá dle vztahu: 41

PRIMA FYZIKA F-V-7 Vztlaková síla Postup: 1. K LabQuestu připojte siloměr Vernier. 2. Siloměr upevněte na stojan (dle obrázku 2) a vynulujte jej (bez tělesa). 3. V LabQuestu vyberte volbu senzory a vynulovat. 4. Postupně zavěšujte závaží na siloměr a měřte gravitační sílu, kterou Země působí na tato tělesa (obr. 2). 5. Poté opět zavěšujte závaží na siloměr, avšak tentokrát je ponořte do kapaliny a změřte velikost výslednice F. 6. Vše zapište do tabulky v pracovním listě a pro každé měření dopočítejte V, ρ a F vz. Obr. 2 42

Použitá literatura: [1] Přehled středoškolské chemie. 2. vyd. Praha: SPN, 1999, 365 s. ISBN 80-723-5108-7. [2] MAREČEK, Aleš. Chemie pro čtyřletá gymnázia: 1. díl. 3. oprav. vyd. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 1998, 240 s. ISBN 80-718-2055-5. [3] FLEMR, Vratislav, Bohuslav DUŠEK a Jiří POSPÍŠIL. Chemie pro gymnázia. 2. vyd. Praha: SPN - pedagogické nakladatelství, 2007, 119 s. ISBN 978-807-2353-699. [4] SVOBODA, Emanuel. Přehled středoškolské fyziky. 4. uprav. vyd. Praha: Prometheus, 2006, 531 s. ISBN 80-719-6307-0. [5] LEPIL, Oldřich. Fyzika aktuálně: příručka nejen pro učitele. 1. vyd. Praha: Prometheus, 2009, 207 s. ISBN 978-807-1963-813. [6] BEDNAŘÍK, Milan a Miroslava ŠIROKÁ. Fyzika pro gymnázia. 4. vyd., dotisk. Praha: Prometheus, 2011, 288 s. ISBN 978-807-1963-820. Zdroje fotografií na obálce: [7] BOCK, Christoph. DNA (CC BY-SA). [fotografie] In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001-. Formát: 800 600 (upraveno). Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/methylace_dna#mediaviewer/soubor:dna_methylation.jpg [8] AWESOMOMAN. Fire. [fotografie] In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001-. Formát: 1,944 2,896 (upraveno). Dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/file:fire.jpg [9] GERALT. Flash. [fotografie]. In: Pixabay.com [online]. Formát: 1046 2584 (upraveno). Dostupné z: http://pixabay.com/en/flash-night-thunderstorm-light-68920/.

KVINTA Redakce: Mgr. Gabriela Kokešová, Mgr. Radmila Poláčková, Mgr. Miroslav Dvořák, Mgr. Jiří Gončár Jazyková korektura: Mgr. Jaroslav Kotulán Fotografie: autoři úloh Návrh úvodní strany obálky: Pavlína Sikorová Grafická úprava: Mgr. Roman Ondrůšek Tisk: Marais, s.r.o. Vydalo: Gymnázium a ZUŠ Šlapanice, červen 2014 Náklad: 50 ks tiskem Zdarma digitálně na: http://www.prirodnivedymoderne.cz/cz/vyukove-materialy