kolagenu ) (strukturou svaloviny). Nap. ku ec maso obsahuje kolagenu m lo, snadno m kne, ryb maso neobsahuje dn kolagen, po uva en se rozpad. Hov z ma

FYZIKA Kulin sk fyzika RENATA HOLUBOV P rodovdeck fakulta UP Olomouc

Je va en umn nebo vda? Me to bt konek pro voln as nebo nutnost, pr ce, kterou vykon v me jako sou st bn ho ivota. Me to bt ale tak vdeck disciplna, spojen vdy { fyziky a problematiky kadodennho ivota. Fyzika va en me bt pojm na jako vda o m en teploty, transportu tepla (kondukci, konvekci, radiaci), f zovch p emn ch a tak problematiky technick ho zabezpeen innosti { vyuit z kon fyziky p i konstrukci varnch tles a zdroj tepla (n doby, va ie, mikrovlnn trouba, indukn va en, chladniky, mrazniky atd.). Spr vn kucha by ml mt nutn z kladn znalosti o p strojch a technickch pomck ch, kter p i p prav pokrm pouv , a podmnk ch transportu tepla. P prava jdel n s doprov z kadodennm ivotem. Va me, jak n s to nauili nai rodie i prarodie i modern kucha sk knihy. Pr ci v kuchyni lze vak pojmout tak ist vdecky. Stejn jako vdec ve fyzik ln laborato i, i my v kuchyni meme jako prvn vyslovit hypot zu (nap . o d lce peen, pouit m n dob apod.), pot prov st experiment (jdlo uva it), experiment vyhodnotit, pop . opakovat (tj. jdlo p ipravit znovu). Z vr zkoum n shrnout do teoretick ho z vru { p ipravit a sepsat recept, pop . napsat vlastn pozn mky k ji zn m mu receptu. Pro vbec va me? Suroviny v syrov m stavu mohou mt rznou konzistenci { mohou bt tvrd a vl knit , po uva en mknou (brambory), mohou bt ale tak mkk a gumovit (maso { je mkk , po uva en tvrdne { zek je tvrd). Maso je tuh , va enm mkne. Je to d no obsahem 536

Matematika - fyzika - informatika 19 2009/2010

kolagenu ) (strukturou svaloviny). Nap . ku ec maso obsahuje kolagenu m lo, snadno mkne, ryb maso neobsahuje dn kolagen, po uva en se rozpad . Hovz maso je typickm p kladem vl knit ho masa s velkm obsahem kolagenu. P ed pouitm by se mlo nejm n 2 tdny odleet. Obsah kolagenu ve svalech se zvyuje tak p i vy fyzick z ti, tzn. e ln kr va m z tohoto hlediska lep maso. Probl m odleen masa je realizov n nap . uchov v nm masa v mraznik ch. Pro dochucov n potravin pouv me sl, ko en, cukr a nejrznj chemick p pravky. Nesmme vak zapomnat, e nae oi jed tak . K pnte trochu potravin sk barvy do sklenice s vnem, pozn te sami, e nap . o zelen vno z jem nebude.

Vejce v rukou fyzika Va en v p rod Va en nad otev enm ohnm si zajist vyzkouel kad z n s. Se znalostmi transportu tepla meme va it n sledujcm zpsobem: Paprov kalek naplnme vodou a postavme na hav uhl. Voda bude va it, papr nesho . Pro? Voda neme dos hnout vy teploty (za norm lnch podmnek) ne je jej bod varu, tj. 100 C. Papr ale zan ho et a p i teplot 205 C. Papr je natolik tenk, e teplo je transportov no do vody a prost ednictvm vodn p ry unik do prostoru. Pokud m me dostatek hav ho uhl, lze do paprov ho kelmku vloit vejce a uva it je. Ale pozor, pokud voda nebude dosahovat a k okraji kelmku, potom such kraj sho a na rove vodn hladiny. Stejn jako v papru lze va it i v tenk hlinkov flii. Teplo je rychle transportov no tenkou kovovou vrstvou do vody a zv teplotu vody a k bodu varu. Va me vejce v pomerani. Pomeranov slupka me tak plnit funkci n doby, ve kter p ipravujeme pokrmy. Vezmeme vt pomeran, odzneme vrchlk a duninu v obou stech vydlabeme. Do vt sti d me vejce, p ikryjeme menm dlem (jako poklikou) a vlome mezi hav

uhlky. Teplo je opt transportov no (kondukc) p es tlustou a vlhkou ) Kolagen je skleroprotein, extracelulrn, ve vod nerozpustn blkovina, kter je zkladn stavebn hmotou pojivovch tkn. Tvo 25{30 % vech protein v tle savc, ve form kolagennch vlken je slokou mezibunn hmoty. Molekula kolagenu je tvo ena hlavn aminokyselinami glycinem, prolinem, hydroxyprolinem a hydroxylysinem. Vce viz http://cs.wikipedia.org/wiki/Kolagen.


537

;; ; ; ; Obr. 1

slupku. Kondukce probh pomalu, proto je potrava chr nna p ed p eh tm v mstech, kde se slupka p mo dotk hav ho uhl. Msto pomeranov slupky lze pout tak slupku od ban nu, cibule apod. Tento zpsob p pravy pokrm pouvaj nkter n rody nap . v Africe. Bhem va en lze m it teplotu pokrmu a vyn et ji do graf v z vislosti na ase, a to pro rzn pouit materi l (velikost ovoce, druh ovoce apod.) Transport tepla z enm (radiac) lze pro pot eby va en vyut p i konstrukci slunen pece. Netradin lze vyut nap . i Fresnelovy oky. Smaenice z vajec bez ohn P prava smaenice z vajec je vc jednoduch , lze ji p ipravit i na paprov m t cku. Mus bt vak splnn jeden z kladn p edpoklad { musme mt k dispozici zdroj tepla. Co ale dlat, kdy nem me va i, nejde proud, nem me ani svku. Pomoc je velice jednoduch . Sta pout vysokoprocentn alkohol (60{ 80 %) a smaenici p ipravme za okamik. Nejprve se zane sr ek blek, po promch n tak loutek. Postup je zobrazen na obr. 1. Uvedenou smaenici lze doplnit ovocem naloenm v rumu, posypat pist ciemi, p idat liku cukru a p ed konzumac ambovat.

538


Pozn. Uvdomte si jednu vc. To, co se stalo s blkem, dje si i v naem tle po poit alkoholu. Tak nae tlo obsahuje velk mnostv blkovin a vlivem alkoholu zanaj vznikat podobn shluky jako v p pad vajen ho blku Tajemstv vajka na hniliku Jak dlouho je t eba va it vejce, aby nebylo p li tvrd ? Existuje p iblin vzorec pro stanoven doby v minut ch va en vejce !1]: :::

t

t

= konst.

2

:

d

ln 2(

Tv ; Tp

)

Tv ; Th

Empirick konstanta konst. = 0 0016 min/mm2 , je prmr vejce v mm, v je teplota varu vody (100 C), p je po ten teplota vejce (je-li z ledniky, m teplotu asi 4 C, le-li v kuchyni, potom 20 C), h je teplota hotov ho vejce (vejce na hniliku m vnit n teplotu 61,5 C, p i t to teplot doch z k tuhnut blku, vejce natvrdo m vnit n teplotu 84,5 C). D lku varu ovlivuje i to, zda vejce vlome do studen i ji vrouc vody, a jak velk mnostv studen vody pouijeme. Dan probl m lze samoz ejm diskutovat i s ohledem na dal faktory. Uva it vejce mete i v p stroji na p pravu p ekap van k vy. Do dr ku umstme k vov <r (v p pad, e vejce praskne, zstane obsah v tomto <ru) a p stroj naplnme vodou. P stroj zapneme a va me 6 { 8 lk vody. V tomto p pad je t eba experiment ln vyzkouet, jak ho dos hneme vsledku pro ten kter p stroj.

T

d

T

T

Z vr

Uveden aktivity meme se ky vyzkouet v r mci projektovch dn i kolnho vletu. Obecn plat { veker za zen v kuchyni budeme moci l pe vyuvat a p ipravit tak lecjak gurm nsk speciality, pokud budeme zn t fyzik ln podstatu jeho innosti. P ejeme v m Dobrou chu'! Literatura 1] Barham, D.:: The Science of Cooking, Berlin/Heidelberg/New York, Springer Verlag 2000. 2] Gruber, W.: Die Genussformel. Kulinarische Physik. 2008. Salzburg, Ecowin Verlag 2008. 3] Valadares, E. de Campos: Physics, Fun and Beyond. Prentice Hall 2008. 4] http://fyzweb.cuni.cz


539

DIDACTEX aneb textil ve vuce LADISLAV DVO K Pedagogick fakulta MU, Brno

Od b ezna 2008 je ve spolupr ci katedry fyziky PdF MU v Brn a Textilnho zkuebnho stavu een projekt &nancovan M*MT pod pracovnm n zvem DIDACTEX. V r mci n rodnho programu vzkumu NPV II { 41001 . 2E08026 (jeho clem je vypracovat a ov it komplexn metodiku, podle kter by mohly z kladn koly zav dt do vuky vhodn t mata motivujc ky ke studiu vdy a techniky) se sname vypracovat n mty experiment lnch prac, na kterch si ci Z* vyzkouej naneisto pr ci vdeckch pracovnk. Sou st projektu je tak natoen s rie videopo ad, kter by ky motivovali ke studiu vlastnost textilnch materi l a vytvo en webovch str nek www.didactex.cz na podporu vyuit textilnch materi lu ve vuce na Z*, jejich sou st bude i e-learning.

1. Pracovn listy

V r mci p rodovdnch p edmt se ci p i vuce setk vaj s rznmi vlastnostmi l tek. Nkter z nich lze p iblit formou experiment lnch prac s vyuitm textilnch materi l. Navren experimenty: Jemnost nit Pevnost nit Prunost nit Prodlouen nit Plon hmotnost vl ken Elektrostatika a textil Odolnost proti pronik n vody Nas kavost textilnch materi l Tepeln izolace textilnch materi l

Uk zka pracovnho listu

Pracovn list se skl d ze dvou st (obr. 1). V vodn sti (Teorie) jsou ci nuceni doplnit nkter informace, kter

budou n sledn pot ebovat p i m en, do p edp ipraven ho textu. Je na 540


; ; ; Obr. 1 Laboratorn protokol Lehk jako motl vnek

uv en uitele, zda zad km doplnn textu jako dom c p pravu nebo jestli danou problematiku probere p mo v hodin. V p pad, e ci maj p stup k protokolu v elektronick podob, sta pouze vybrat spr vnou odpov+ ze seznamu nabzench p edp ipravench odpovd.

Obr. 2 Ukzka seznamu p edp ipravench monost


541

Druh st je pracovn protokol uren k z znamu a vyhodnocen mench vlastnost dan ho textilnho materi lu. Pracovn listy jsou vypracov v ny pomoc kancel sk ho balku OpenO,ce.org, kter je distribuov n pod licenc Open Source a je pro vechny uivatele k dispozici zdarma. -prava dle pot eb vyuujcch proto nen nijak obtn ani pro bn ho uivatele. N sledn je mon pracovn list p ev zt nap . do souboru typu .pdf nebo jej odeslat p mo na tisk rnu.

2. Videopoady

V souasn dob je vytvo en kr tk motivan &lm pro ky a d le tak

soubor natoench experiment, vyuvajcch textiln materi ly. Hlavn postavou motivanho &lmu je mladk, kter mu v jeho okol na jeden den zmizely vechny vci vyroben z textilnch vl ken. Postupn se sna ztracen textilie nahradit jinmi materi ly, ale na konci dne shled v textiln materi ly jako nenahraditeln pro bn ivot. Soubor natoench experiment bude slouit jako didaktick pomcka p i vlastnm experimentov n k s textilnmi materi ly. Experimenty jsou uvedeny kr tkmi vstupy obsahujcmi z bry ze ivota mladka, je vystupuje i v motivanm &lmu. Z mrem autor je uk zat modelovou situaci z bn ho ivota, kterou ci mohou zat, i p padn ji zaili, a upozornit na jej souvislost s vlastnostmi textilnch l tek. D le n sleduje samotn proveden experimentu doplnn popisem pot ebnch pomcek a podrobnm koment em postupu, p padn tabulkou vslednch hodnot. N sleduje opt z br na chlapce, kter p i een situace vyuije poznatky zskan v experimentu. P i vbru experiment jsme spolupracovali s Textilnm zkuebnm stavem (TZ-) a s vyuujcmi z brnnskch z kladnch kol. Protoe experimenty maj slouit p edevm jako motivan prost edek, je t eba vybrat jen takov oblasti, kter ky zaujmou a u kterch budou vnmat jejich uitenost pro ivot. P itom bylo nutn pamatovat na nkolik aspekt, je by mly experimenty splovat. Zejm na se jedn o: { n vaznost experiment na uivo vzdl vacch p edmt, v nich maj bt aplikov ny (fyzika, chemie, pracovn innosti), { atraktivnost pokus pro ky z kladnch kol (monost zsk n znalost pro een rznch situac, se ktermi se ci v bn m ivot setk vaj { nap . z jak ho materi lu m bt vyrobena sportovn bunda, aby byla souasn nepromokav i prodyn apod.), 542


{ nen ronost prov dn pokus (jeliko maj bt experimenty vyuv ny pouze jako doplnk k uivu, je vhodn , aby jejich pouv n nezabralo ve vuce p li mnoho asu), { dostupnost pomcek pot ebnch pro realizaci experiment (je t eba volit zejm na takov pomcky, kter budou pro uitele i pro ky bn dostupn , p padn zajistit km experiment ln sady, je jsou k tomuto elu p ipravov ny na TZ-), { propojen kolnho a dom cho prost ed { je vhodn volit experimenty, kter je mon prov dt i v dom cm prost ed, m se jejich atraktivita zv. Vybr ny byly n sledujc experimenty: Hra s textilem St lobarevnost M en nas kavosti Spalovac zkouka Jemnost nit Oleofobita

3. Experiment ln sada

Koncem minul ho kolnho roku byla zhotovena prvn Sada aktivit s textilem pro vuku na prvnm stupni z kladnch kol s dvan cti textilnmi vzorky, p iem kad druh je p ipraven ve t ech rznch geometrickch tvarech, tj. celkem 36 textilnch vzork. V krabice jsou souasn p iloeny dv sady kartiek. Jedna sada jsou obr zky s n zvy vrobk, kter se z danch materi l vyr b. Druh sada kartiek obsahuje vlastnosti rznch textilnch materi l, kter jsou z hlediska spot ebitele douc (obr. 3). Jednm z kol, kter na ky ekaj, je pr v spr vn p i azen kartiek k jednotlivm vzorkm. Na pohled celkem jednoduch zad n, ale pro vtinu k a student testujc soupravu to byl celkem sloit probl m. Testov n probhlo v prbhu ervna 2009 s ky dvou t d est ho ronku Cyrilometodjsk crkevn z kladn koly (Lerchova 65, Brno) a studentkami PdF MU Brn p ipravujcmi se na pedagogickou dr hu na I. st. Z* (obr. 4). Matematika - fyzika - informatika 19 2009/2010

543

;; ;; ;; ; ;; ; ;; ;; ; Obr. 3: Trojhelnkov vzorky s kartikami

Obr. 4

U vech skupin jsme se setkali vesms s kladnm hodnocenm. Nejvce ky a studentky zaujalo p edevm propojen fyziky jako vdy o materi 544


lech a praktick vyuit p edvedench vzork. Ne vem se poda ilo spr vn p i adit vzorky textilnch materi lu k vrobkm, p padn ke kartik m vlastnost. O to vt bylo p ekvapen po oprav. P esto byli vichni spokojeni a se z jmem diskutovali o vlastnostech materi l.

4. E-learning

Na podporu rozvoje projektu byly zprovoznny webov str nky na adrese www.didactex.cz, kde v blzk dob budou k dispozici kompletn materi ly. Vyuujc tak budou mt monost kdykoliv zskat pracovn listy, st hnout videopo ady nebo se s ky p ihl sit p mo k e-learningu.

;;; ;; ;; Obr. 5 E-learning na www.didactex.cz

5. Z vr

Za cel kolektiv autor z PdF MU a TZ- podlejcch se na splnn cl projektu DIDACTEX v m, e i pomoc vzkumu vlastnost textilnch materi lu za azen ho do vuky na Z*, lze ky dostaten motivovat k zven z jmu o p rodovdn p edmty a technick obory. Tmto zpsobem lze tak ovlivnit vbr budouc kari ry a mon tak zvit poet vdeckch pracovnk nejen v oblasti textilnho prmyslu. Tento pspvek byl zpracovn v rmci Nrodnho programu v zkumu NPV II { 41001 . 2E08026.


545

Uit MIT TechTV pi vuce elektrick vodivosti l tek PAVLNA MADARI { JI MAZUREK Gymnzium T inec { Obchodn podnikatelsk fakulta SU Karvin

Clem tohoto l nku je p edstavit nov internetov port l MIT TechTV, kter obsahuje velmi kvalitn zpracovan video pokusy z mechaniky, elekt iny a magnetismu a optiky. Port l MIT TechTV lze nal zt na str nk ch MIT (Massachusetts Institute of Technology), kter je v souasnosti jednou z nejlepch technickch vysokch kol na svt (viz !1]). MIT TechTV vznikla z iniciativy *koly inenrstv (School of Engineering) a MIT Libraries. MIT TechTV slou ke sdlen vide komunity na MIT a mezi jej cle pat : Zjednoduit lenm komunity MIT { a ostatnm { najt videa z oblasti vdy, inenrstv, technologie a videa spojen s MIT na internetu. Poskytovat p italiv a vhodn multimedi ln obsah z jemcm starm 12 let. Povzbudit tvorbu vide leny MIT komunity snadnjm publikov nm a pjov nm vide. Akoli byla videa vytvo ena v anglofonn zemi, domnv me se, e jazyk neme bt p ek kou k uit tchto vide i v esk m edukanm prost ed. Videa nejsou namluvena, msto toho obsahuj jednoduchou textovou n povdu p mo v obrazu (zdroj napt je zakroukov n a je k nmu dops n text: AC power, apod.), pod videi je uivateli poskytnuto strun vysvtlen dan ho pokusu. P nosem vide na MIT TechTV je jejich kvalita, n zornost, jednoduchost a tak skutenost, e nkter jevy, nap klad supravodivost, nelze na st ednch kol ch demonstrovat dostupnmi prost edky.

Videa

K prezentaci port lu MIT TechTV bylo vybr no t ma Elektrick vodivost l tek a tchto pt video pokus: supravodivost http://techtv.mit.edu/videos/800-physics-demo- - - -superconductor ,

<

>

546


sklo jako vodi , Faradayova klec , vodivost vody , zvislost elektrickho odporu na teplot .

;; ; ; ;

Supravodi (00:56):

Supravodi na b zi bismutu je pono en do kapaln ho dusku. Nad supravodi jsou postupn poloeny dva mal siln magnety. Oba magnety nad supravodiem levituj, nebo' supravodi vytsuje magnetick pole mimo svj objem (Meissnerv jev). Na podobn m principu funguj magnetick

rychlovlaky typu MAGLEV (vlak se vzn 15 mm nad kolejnicemi). Sklo jako vodi (01:11):

;


547

Ke zdroji st dav ho napt je p ipojena s riov rovka a sklenn trubika pomoc mdn ho dr tu. Sklo je za norm lnch podmnek nevodi, proto obvodem neproch z proud a rovka nesvt. Jakmile se vak sklo zah eje ho kem a zane se tavit, rovka se rozsvt. Iontov vazba mezi molekulami skla je rozruena, voln ionty se mohou astnit veden elektrick ho proudu a sklo se st v vodiem.

;; ;

Faradayova klec (01:23):

Do blzkosti Van den Graa.ova gener toru je umstna &gurka Benjamina Franklina pokryt drobnmi hlinkovmi konfetami. V elektrick m poli gener toru je &gurka vystavena psoben elektrick ho pole a konfety, ktermi je pokryta, se naje. Jakmile je &gurka schov na pod kovovou klec stojc na hlinkov flii, konfety na &gurce poklesnou. Na &gurku uvnit klece elektrick pole nepsob, nebo' n boje indukovan gener torem na povrchu klece se rozprost ou tak, aby uvnit klece byla intenzita elektrick ho pole rovna nule. Faradayova klec mus bt vyrobena z vodiv ho materi lu (jen ve vodii se mohou elektrick n boje voln pohybovat).

Vodivost vody (00:53):

Elektrick obvod je tvo en zdrojem st dav ho napt, rovkou a dvma mdnmi plky pono enmi do ist vody. / rovka nesvt, ist voda se chov jako izolant. Jakmile se ale oba mdn plky dotknou, obvodem proud proch z a rovka se rozsvt. Plky se od sebe opt odd l a do vody je nasyp na sl. Ve vod se sl rozpout na kladn sodkov ionty a z porn ionty chlru, obvodem zan proch zet proud a rovka se rozsvt. Voda obvykle obsahuje dostatek iont a proto je dobrm vodiem. 548


;; ; ; ; ;

Z vislost elektrick ho odporu kovov ho vodie na teplot (01:10):

Ke zdroji stejnosmrn ho napt je p ipojena rovka vodiem ve tvaru dlouh ho dr tu navinut ho kolem tye. / rovka matn svt. Ty s dr tem je pot pono ena do n dobky s tekutm duskem. Jak teplota tye a dr tu kles (a tm kles i jejich elektrick odpor), rovka svt m d l jasnji.

U it vide ve vuce

Uitel me vyut jmenovan videa nejen k demonstraci danch jev, ale tak k navozen problmov situace vhodnou ot zkou (nap klad: Me sklo v st elektrick proud?). N sledn ci formuluj a zdvoduj sv

hypot zy. Po shl dnut pokusu uitel spolen s ky ov vysloven hypot zy, provede fyzik ln rozbor pokusu a z vren shrnut. Matematika - fyzika - informatika 19 2009/2010

549

Doporuenou uebnic fyziky v oblasti vuky elekt iny a magnetismu na gymn zich je uebnice Elekt ina a magnetismus !2]. P i vuce s touto uebnic je vhodn za adit ve zmnn videa do vuky tchto kapitol: supravodivost: Model veden elektrickho proud v kapalinch (s. 65{67), sklo jako vodi: Elektrick nboj a jeho vlastnosti (s. 12{15), Faradayova klec: Rozloen nboje na vodii (s. 31{34), vodivost vody: Elektrolyt. Elektrolytick disociace. Elektrolza (s. 106{ 107), z vislost elektrick ho odporu na teplot: Zvislost odporu kovovho vodie na teplot (s. 62{65).

Z vr

Demonstran videa byla autory l nku vyzkouena ve vuce elekt iny ve t etm ronku gymn zi. Videa ky zaujala, nejvt as v nich vzbudil pokus se supravodiem. / ci se doadovali putn dalch podobnch vide. Video pokusy tedy splnily svj el { p it hly pozornost k, probudily v nich zvdavost a podntily je k pokl d n doplujcch ot zek. MIT TechTV nen jedinm port lem s video pokusy. Zajmav videa s fyzik ln t matikou lze nal zt na str nk ch dalch americkch a evropskch univerzit, na serveru YouTube, na str nk ch NASA, ale tak na eskch port lech, nap . na port lu www.aldebaran.cz, fyzweb.cz nebo webfyzika.fsv.cvut.cz/6videa.htm. MIT TechTV vak nad ostatnmi vynik svou kvalitou, n zornost a rovn zpracov n. Proto videa z tohoto port lu doporuujeme ke zpest en a zkvalitnn vuky fyziky. Literatura 1] Massachusetts Institute of Technology online]. Boston: MIT, cit. 2009-10-15]. Dostupn na: http://web.mit.edu 2] Lepil, O. { ediv , P.: Fyzika pro gymnzia. Elekt ina a magnetismus. Dotisk 5. vydn. Praha, Prometheus 2000. ISBN: 978-80-7196-202-1

550


kolagenu ) (strukturou svaloviny). Nap. ku ec maso obsahuje kolagenu m lo, snadno m kne, ryb maso neobsahuje dn kolagen, po uva en se rozpad. Hov z ma

Recommend Documents