LEGO® Mechanika (Jednoduché a hnané stroje) Projekt Lego ve výuce informatiky a fyziky
Fyzika 1 Mgr. Taťána Bajáková
Obsah Druhy pohybů .................................................................................................................................................... 4 Rovnoměrný pohyb .............................................................................................................................................. 7 Nerovnoměrný pohyb .......................................................................................................................................... 9 Skládání sil ............................................................................................................................................................ 11 Gravitační síla....................................................................................................................................................... 13 3.Newtonův pohybový zákon ........................................................................................................................... 16 1.Newtonův pohybový zákon ........................................................................................................................... 18 2.Newtonův pohybový zákon ........................................................................................................................... 21 Stabilita ................................................................................................................................................................ 23 Těžiště ................................................................................................................................................................. 25 Tlak .........................................................................................................................................................................27 Délka ....................................................................................................................................................................29 Měření třídy ...................................................................................................................................................... 32 Magnetické póly ............................................................................................................................................... 36 Gravitace ..............................................................................................................................................................38
1. DRUHY POHYBŮ Pomůcky kromě LEGO sady : papír A4, polohrubá mouka nebo jiná sypká látka, destička na roztírání mouky, větší kniha nebo jiná rovná plocha, provázek, pravítko či jiné délkové měřidlo, smetáček a lopatka na úklid rozsypané mouky Zadání úlohy : 1) Sestav model podle návodu. Na papír nasypej mouku a destičkou ji rovnoměrně na papír rozprostři. 2) Uchop model za nejdelší černou tyč a opatrně polož na papír s moukou, aby se všechny béžové konce modelu dotýkaly papíru. 3) Posuň model po papíru podle těchto instrukcí : A) posuň model po trajektorii vypadající jako písmeno S B) modrý nejdelší nosník modelu opři o knihu a model posuň tak, aby se nosník stále posunoval po knize C) prsty otoč model kolem dlouhé černé tyče o 360º (dej pozor!!, ať se černá tyč neposune z místa). 4) V mouce jsou vždy vidět trajektorie všech čtyř béžových výstupků. Srovnej tyto trajektorie. 5) Provázkem odměř všechny čtyři dráhy a urči jejich velikost přiložením provázku k pravítku. Srovnej tyto dráhy 6) Urči o jaký druh pohybu se jednalo, zda o pohyb posuvný nebo otáčivý.
trajektorií
A
C
4
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
ŘEŠENÍ : V pokusu A a B jsou trajektorie všech 4 bodů vždy stejné ( v případě A jsou trajektoriemi stejné křivky, v případě B stejné úsečky). Tyto 4 křivky jsou stejně dlouhé, proto všechny body urazily stejné dráhy. Byly tedy splněny podmínky pro pohyb posuvný. V pokusu C jsou všechny 4 trajektorie soustředné kružnice, tvar trajektorií je stejný. Každá kružnice má ale jinou velikost (jiný poloměr), to znamená různý obvod a tím i různé dráhy. Nejedná se tak o pohyb posuvný, ale o pohyb otáčivý.
Možné vyplnění tabulky :
trajektorií
A
C
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 * = dráhy se v různých skupinách liší – každý žák posune modelem jinak
5
Možné trajektorie v mouce :
POHYB A :
POHYB C :
6
POHYB B :
2. ROVNOMĚRNÝ POHYB Pomůcky kromě LEGO sady : křída, pravítko či jiné délkové měřidlo, stopky Zadání úlohy : 1) Sestav model podle návodu. 2) Zapni motor vypínačem u baterie a pozoruj pohyb autíčka. O jaký druh pohybu se jedná? 3) Pusť motor znovu. Každou sekundu zaznač křídou na zemi čárku, kde se autíčko zrovna nachází (stačí po dobu 5 s) . Změř všechny dráhy mezi značkami a porovnej tyto dráhy. 4) Pusť motor znovu. Tentokrát zaznač křídou, kde bude start a cíl pohybu. Změř čas t pohybu od startu k cíli. 5) Změř celkovou dráhu s pohybu autíčka od startu k cíli. Vše zapiš. 6) Vypočítej rychlost pohybu v podle vzorce. Vypracování úlohy : VYBER SPRÁVNÉ ODPOVĚDI (zakroužkuj nebo podtrhni) : Jedná se o pohyb – posuvný otáčivý složený přímočarý
cm
cm
cm
křivočarý
cm
cm
VYBER SPRÁVNÉ ODPOVĚDI (zakroužkuj nebo podtrhni) : Dráhy jsou – stejné různé NAPIŠ O JAKÝ POHYB SE JEDNÁ – použij také některé z následujících pojmů : rovnoměrný, nerovnoměrný, zrychlený, zpomalený …...................................................................................................................................................................... …...................................................................................................................................................................... VÝPOČET : t = ….............. s,
s = ….............. cm = …............. m
vzorec : v = dosazení : {v} = výpočet : v = 7
ŘEŠENÍ : SPRÁVNÉ ODPOVĚDI jsou označeny tučně a podtrženy : Jedná se o pohyb – posuvný otáčivý složený
přímočarý
křivočarý
cm
cm
cm
cm
cm
*
*
*
*
*
* = dráhy se mohou lišit pro různé dvojice – závisí na rychlosti motoru (nabití baterie) SPRÁVNÉ ODPOVĚDI jsou označeny tučně a podtrženy : Dráhy jsou – stejné různé
SPRÁVNÁ ODPOVĚĎ : Jedná se o pohyb rovnoměrný (za stejné časové úseky byla vždy uražena stejná dráha).
VÝPOČET : t= *
s,
s = * cm = * m (: 100)
* = čas a dráha se v různých skupinách liší – každý žák si zvolí jiný start a cíl
vzorec :
v=s/t
dosazení : {v} = * / * výpočet :
8
v=
*
m/s
3. NEROVNOMĚRNÝ POHYB Pomůcky kromě LEGO sady : dlouhá široká deska, knihy nebo něco na podložení desky, pravítko či jiné délkové měřidlo, křída, stopky Zadání úlohy : 1) Sestav model podle návodu. 2) Vezmi delší desku a na jedné straně ji podlož například knihami. Vznikne tak nakloněná rovina. 3) Dej model nahoru na nakloněnou rovinu. Pusť autíčko a pozoruj pohyb autíčka. O jaký druh pohybu se jedná? 4) Pusť model shora znovu. Každou sekundu zaznač křídou na zemi čárku, kde se autíčko zrovna nachází (stačí po dobu 5 s). Změř všechny dráhy mezi značkami a srovnej tyto dráhy. 5) Pusť model shora znovu. Tentokrát zaznač křídou, kde bude start a cíl pohybu. Změř čas t pohybu od startu k cíli. 6) Změř celkovou dráhu s pohybu autíčka od startu k cíli. Vše zapiš. 7) Vypočítej průměrnou rychlost pohybu vp podle vzorce. Vypracování úlohy : VYBER SPRÁVNÉ ODPOVĚDI (zakroužkuj nebo podtrhni) : Jedná se o pohyb – posuvný otáčivý složený přímočarý
cm
cm
cm
křivočarý
cm
cm
VYBER SPRÁVNÉ ODPOVĚDI (zakroužkuj nebo podtrhni) : Dráhy jsou – stejné různé NAPIŠ O JAKÝ POHYB SE JEDNÁ – použij také některé z následujících pojmů : rovnoměrný, nerovnoměrný, zrychlený, zpomalený …...................................................................................................................................................................... …...................................................................................................................................................................... . VÝPOČET : t = ….............. s,
s = ….............. cm = …............. m
vzorec : vp = dosazení : {vp} = výpočet : vp = 9
ŘEŠENÍ : SPRÁVNÉ ODPOVĚDI jsou označeny tučně a podtrženy : Jedná se o pohyb – posuvný otáčivý složený
( přímočarý ) *
křivočarý
* Model většinou sjede z desky a nárazem se trochu stočí na stranu, taky záleží na připevnění kol a na tom, jak se zešikmená plocha lomí na vodorovnou zem. Proto by se mělo jednat o pohyb křivočarý. Pokud ale žákům model sjede rovně, lze samozřejmě uznat pohyb přímočarý. Záleží ale, jestli se dívají na pohyb jen na nakloněné rovině nebo i mimo ni až do zastavení. Závisí na instrukcích učitele.
cm
cm
cm
cm
cm
*
*
*
*
*
* = dráhy se mohou lišit pro různé dvojice – závisí na výšce, ze které je model puštěn a délce desky
SPRÁVNÉ ODPOVĚDI jsou označeny tučně a podtrženy : Dráhy jsou – stejné různé SPRÁVNÁ ODPOVĚĎ : Jedná se o pohyb nerovnoměrný (za stejné časové úseky byla vždy uražena různá dráha). V první části pohybu (sjíždělo-li autíčko z desky dolů) byl pohyb zrychlený. V druhé části pohybu (sjelo-li autíčko už z desky a pohybovalo se po rovné zemi do zastavení) byl pohyb zpomalený. VÝPOČET : t= *
s,
s = * cm = * m (: 100)
* = čas a dráha se v různých skupinách liší – každý žák si zvolí jiný start a cíl vzorec :
vp = s / t
dosazení : {vp} = * / * výpočet :
10
vp =
*
m/s
4. SKLÁDÁNÍ SIL Pomůcky kromě LEGO sady : siloměr, dlouhá široká deska, knihy nebo něco na podložení desky Zadání úlohy : 1) Sestav model podle návodu. 2) A) Zavěs model C za modrý nosník (5B) na siloměr. Zapiš sílu F1, kterou siloměr ukáže. B) Oddělej z modelu C závěsný nosník (8) a zavěs vzniklý model B za tento nosník (na niti) na siloměr. Zapiš sílu F2 na siloměru. 3) Nachystej nakloněnou rovinu (polož desku na několik knih) a dej nahoru model (A nebo C) zavěšený na siloměr pomocí modrého nosníku (5B). A) Zapiš sílu F3 na siloměru. B) Jemně zatáhni za auto směrem dolů z nakloněné roviny. Zapiš sílu F4 . Jak se změní síla na siloměru? C) Mírně zatlač na auto směrem nahoru proti nakloněné rovině. Zapiš sílu F5 . Jak se změní síla? 4) Spoj 2 auta k sobě (spoj je přes nosníky provázkem nebo tyčí a spojkami). Dej je nahoru na nakloněnou rovinu a opět zavěs na siloměr. Zapiš sílu F6 . Jak se síla změní v tomto případě? 5) Srovnej síly F1 a F2 , dále všechny zbývající síly F4 , F5 a F6 se silou F3 . Vypracování úlohy : F1 = ….................... N
F2 = ….................... N
F4 = ….................... N
F5 = ….................... N
F3 = ….................... N F6 = ….................... N
POROVNEJ DANÉ SÍLY MEZI SEBOU (DOPLŇ ZNAMÉNKA < , > , = ) : F1
F2
F3
F4
F3
F5
F3
F6
Závěr (doplň) : Úkol č. 2 :
Posuneme-li působiště síly, síla se …................................................................................................
Úkol č. 3 :
Působí-li jiná síla na těleso ve směru původní síly, bude výsledná síla ....................................... Působí-li jiná síla na těleso proti směru původní síly, bude výsledná síla ..................................
Úkol č. 4 :
Působí-li 2 síly na těleso ve stejném směru, je jejich výsledná síla ..............................................
Úkol č. 5 :
Síly stejně veliké jsou : ....................................................................................................................... Síly menší než síla F3 jsou : ............................................................................................................... Síly větší než síla F3 jsou : .................................................................................................................
11
ŘEŠENÍ : Vypracování úlohy : F1 = …......*.............. N
F2 = ….........*........... N
F3 = ….......*............. N
F4 = ….......*............. N
F5 = ….........*........... N
F6 = ….......*............. N
* = síly se v různých skupinách liší – záleží na působící síle a na nakloněné rovině (sklon, druh povrchu)
POROVNEJ DANÉ SÍLY MEZI SEBOU (DOPLŇ ZNAMÉNKA < , > , = ) : F1
=
F2
F3
<
F4
F3
>
F5
F3
<
F6
Závěr (doplň) : Úkol č. 2 :
Posuneme-li působiště síly, síla se ...........nezmění.................................
Úkol č. 3 :
Působí-li jiná síla na těleso ve směru původní síly, bude výsledná síla ............. větší ................ Působí-li jiná síla na těleso proti směru původní síly, bude výsledná síla ........ menší ..............
Úkol č. 4 :
Působí-li 2 síly na těleso ve stejném směru, je jejich výsledná síla …........ větší – součet ........
Úkol č. 5 :
Síly stejně veliké jsou : ............................................ F1 a F2 ...................................................... Síly menší než síla F3 jsou : ........................................... F5 .......................................................... Síly větší než síla F3 jsou : ........................................ F4 a F6 .....................................................
12
5. GRAVITAČNÍ SÍLA Pomůcky kromě LEGO sady : siloměr, váhy, různé předměty (např. závaží, kovová kulička, dřevěný kvádr, kamínek, propiska, guma, … ) Zadání úlohy : 1) Sestav model košíku podle návodu. 2) Urči pomocí váhy hmotnost modelu m. Zavěs model na siloměr a urči sílu F, kterou Země košík přitahuje. 3) Zvaž různé předměty a zapiš jejich hmotnosti (m1 , m2 , m3 , …. ). 4) Dej postupně předměty do košíku. Zapiš síly ze siloměru (F´1 , F´2 , F´3 , …. ). 5) Vypočítej síly, kterými Země přitahuje jednotlivá tělesa (F1 , F2 , F3 , …. ), a to odečtením gravitace košíku F (F1 = F´1 - F , F2 = F´2 - F , F3 = F´3 - F , …. ) 6) Vyber 2 tělesa z daných předmětů. Urči jejich společnou hmotnost mA a sílu, kterou jsou společně přitahována k Zemi FA. Srovnej s jejich původními hmotnostmi a silami. 7) Seřaď všechny hmotnosti podle velikosti od nejmenší. 8) Seřaď všechny síly podle velikosti od nejmenší. 9) Srovnej seřazené řady hmotností a sil. 10) Vyděl gravitační sílu působící na těleso (z bodu 5) hmotností daného tělesa (z bodu 3). Výpočet uskutečni pro všechny předměty. 11) Porovnej výsledky z bodu 10. Vypracování úlohy : Košík :
m = ….................... kg
F = …........................ N
F : m = …...................................... (Předmět 1) ….................................. : m1 = ….................... kg
F´1 = ….................... N
F1 = F´1 – F = …........... – …............ = ….................... N F1 : m1 = …......................................
13
(Předmět 2) ….................................. : m2 = ….................... kg
F´2 = ….................... N
F2 = F´2 – F = …........... – …............ = ….................... N F2 : m2 = …...................................... (Předmět 3) ….................................. : m3 = ….................... kg
F´3 = ….................... N
F3 = F´3 – F = …........... – …............ = ….................... N F3 : m3 = …......................................
(2 předměty) ….................................. : mA = ….................... kg
F´A = ….................... N
FA = F´A – F = …........... – …............ = ….................... N FA : mA = …......................................
Hmotnosti : …............. < …............. < …............. < …............. < …............. Síly :
…............. < …............. < …............. < …............. < ….............
Závěr (doplň) : Má-li těleso větší hmotnost, přitahuje ho Země …........................................ silou.
Celková hmotnost 2 těles je součtem jejich hmotností. Celková gravitační síla, kterou jsou 2 tělesa přitahována k Zemi je ............................................................. sil.
Vydělíme-li gravitační sílu hmotností příslušného tělesa a srovnáme-li všechny výsledky, zjistíme, že podíly …...................................................................................................................................................................... .
14
ŘEŠENÍ : Vypracování úlohy : m = …...asi 0,1 ......... kg
Košík :
F = …... asi 1 .......... N
F : m = 1 : 0,1 = 10
(Předmět) …............*.................... : m1 = ….......*............ kg
F´1 = ….....*.............. N
F1 = F´1 – F = ….*........ – …....1........ = …......*......... N F1 : m1 = …............*.......................... Pro předmět 1, 2, 3 a také pro 2 předměty odpovídá řešení tomuto schématu pro předmět. * = síly se v různých skupinách liší – záleží na předmětech, které použijí
Hmotnosti : …...*......... < …...*......... < …...*......... < …...*......... < ….....*........ Síly :
…....*........ < …...*......... < …....*........ < …....*........ < …......*....... * = srovnání se také liší – záleží na předmětech, které použijí
Závěr (doplň) : Má-li těleso větší hmotnost, přitahuje ho Země …............větší............................ silou. Celková hmotnost 2 těles je součtem jejich hmotností. Celková gravitační síla, kterou jsou 2 tělesa přitahována k Zemi je .... také součtem jejich gravitačních .... sil. Vydělíme-li gravitační sílu hmotností příslušného tělesa a srovnáme-li všechny výsledky, zjistíme, že podíly ….............................. jsou skoro stejné – podíl je kolem 9 – 10 .................................................................... .
15
6. 3. NPZ (= NEWTONŮV POHYBOVÝ ZÁKON) Pomůcky kromě LEGO sady : 2 siloměry
Zadání úlohy : 1) Sestav model podle návodu. 2) Spoj 2 siloměry za sebou a na jeden konec zachyť auto. Pusť motor dopředu a zapiš sílu F1 a F2 na jednotlivých siloměrech. Porovnej tyto síly. 3) Potřebuješ 2 modely (popůjčujte si modely navzájem s jinou skupinou). Spoj 2 siloměry proti sobě a na konec obou siloměrů dej modely (mířící od sebe). Pusť motory modelů tak, aby se auta vzdalovala od sebe. Zapiš sílu F3 a F4 na obou siloměrech. Porovnej směr a velikost těchto sil. Vypracování úlohy : F1 = ….................... N
F2 = ….................... N
F3 = ….................... N
F4 = ….................... N
POROVNEJ DANÉ SÍLY MEZI SEBOU (DOPLŇ ZNAMÉNKA < , > , = ) : F1
F2
F3
F4
Závěr (doplň) : Úkol č. 2 :
Působí-li těleso silou na 2 siloměry zapojené za sebou, je síla na prvním siloměru ......................................................................................................... síla na druhém siloměru. Síly působící ve stejném směru, které se liší jen posunutím působiště ................................................................................................................................................ .
Úkol č. 3 :
Působí-li 2 tělesa navzájem na sebe, jsou jejich síly ..................................................................... a směr sil je …..................................................................................................................... .
16
ŘEŠENÍ : Vypracování úlohy : F1 = ...........*............. N
F2 = ............*........... N
F3 = ...........*............. N
F4 = ............*.......... N
* = síly se v různých skupinách liší – záleží na síle motoru (nabití baterií) POROVNEJ DANÉ SÍLY MEZI SEBOU (DOPLŇ ZNAMÉNKA < , > , = ) : F1
=
F2
F3
=
F4
Závěr (doplň) : Úkol č. 2 :
Působí-li těleso silou na 2 siloměry zapojené za sebou, je síla na prvním siloměru .............................. stejná jako .......................................................... síla na druhém siloměru. Síly působící ve stejném směru, které se liší jen posunutím působiště .................... mají stejnou velikost .......................................................................................... .
Úkol č. 3 :
Působí-li 2 tělesa navzájem na sebe, jsou jejich síly …................ stejně veliké …........................ a směr sil je .................................................. opačný ........................................................... .
17
7. 1. NPZ (= NEWTONŮV POHYBOVÝ ZÁKON) Pomůcky kromě LEGO sady : kovová kulička, dlouhá široká deska, knihy nebo něco na podložení desky, siloměr Zadání úlohy : 1) Sestav první model podle návodu (strana 1 – 3). 2) Kovovou kuličku dej do středu vozíčku. Strč mírně do vozíčku tak, aby se kulička neodrazila od kraje vozíku. Pozoruj, kam se kulička posune. a) Postrč vozíček směrem doleva. b) Postrč vozíček směrem doprava. 3) Kousek před vozíček dej pouzdro nebo jinou překážku. Kuličku dej až ke kraji vozíčku (dál od pouzdra). Strč mírně do vozíčku tak, aby po chvíli narazil na překážku. Pozoruj, co se stane s kuličkou při rozjezdu a co při nárazu vozíčku na překážku. a) Kuličku dej k levému kraji a vozíček rozpohybuj směrem doprava (překážka je vpravo). b) Kuličku dej k pravému kraji a vozíček rozpohybuj směrem doleva (překážka je vlevo). 4) Vozík dej na nakloněnou rovinu a kuličku polož k dolnímu okraji. Vozíček postrč směrem nahoru tak, aby po chvíli narazil na překážku. Pozoruj, co se stane s kuličkou při rozjezdu a co při nárazu na překážku. 5) Sestav druhý model podle návodu (strana 4 – 6). 6) Zachyť auto za horní modrý nosník na siloměr, pusť motor směrem dopředu. Jak se mění síla při chodu motoru? Zapiš sílu F na siloměru. Jaký vliv na sílu má zvýšení výkonu motoru?
Vypracování úlohy : DOPLŇ SPRÁVNÉ ODPOVĚDI (doleva, doprava, nahoru, dolů, nepohne) : 2a) Kulička se posune směrem …......................... .
2b) Kulička se posune směrem …......................... .
3a) Při rozjezdu se kulička ......................... .
Při nárazu se kulička posune směrem …......................... .
3b) Při rozjezdu se kulička ......................... .
Při nárazu se kulička posune směrem …......................... .
4) Při rozjezdu se kulička ........................... .
Při nárazu se kulička posune směrem …......................... .
6) F = ….................... N
18
Závěr (doplň) : Úkol č. 2 – 4 :
Je-li vozíček v klidu a rozpohybujeme-li jej, posune se kulička ................... směru pohybu. Kulička setrvávala v …......................... .
Narazí-li vozíček na překážku, posune se kulička ....................... směru pohybu. Kulička setrvávala v …......................... .
V těchto případech je ověřen zákon ….................................................. (......... . NPZ).
Úkol č. 6 :
Pohybuje-li se těleso stále stejnou rychlostí, síla se ….................................................................
Zvýší-li se výkon motoru (tedy rychlost otáček), bude naměřená síla ….................................., ale opět …............................................................................................................................. .
19
ŘEŠENÍ : Vypracování úlohy : DOPLŇ SPRÁVNÉ ODPOVĚDI (doleva, doprava, nahoru, dolů, nepohne) : 2a) Kulička se posune směrem …. doprava .......
2b) Kulička se posune směrem ....... doleva .........
3a) Při rozjezdu se kulička ..... nepohne ...... 3b) Při rozjezdu se kulička ..... nepohne .....
Při nárazu se kulička posune směrem ..... doprava ...... Při nárazu se kulička posune směrem ....... doleva .......
4) Při rozjezdu se kulička ..... nepohne ......
Při nárazu se kulička posune směrem ...... nahoru .......
6)
F = ….........*........... N * = síly se v různých skupinách liší–záleží na síle motoru a nabití baterie
Závěr (doplň) : Úkol č. 2 – 4 :
Je-li vozíček v klidu a rozpohybujeme-li jej, posune se kulička ... proti ... směru pohybu. Kulička setrvávala v ….... klidu ..................... . Narazí-li vozíček na překážku, posune se kulička ........ ve ............... směru pohybu. Kulička setrvávala v ….... pohybu ..................... . V těchto případech je ověřen zákon …............ setrvačnosti ............ (.... 1 ..... . NPZ).
Úkol č. 6 :
Pohybuje-li se těleso stále stejnou rychlostí, síla se ….................. nemění ................................. . Zvýší-li se výkon motoru (tedy rychlost otáček), bude naměřená síla ….......... větší ................, ale opět .................................... zůstává stejná – nemění se ............................................... .
20
8. 2. NPZ (= NEWTONŮV POHYBOVÝ ZÁKON) Pomůcky kromě LEGO sady : provázek, stopky, knihy na podložení kladky, závaží (4 ks 50 g a 2 ks 100g), pouzdro či jiná zábrana, křída Zadání úlohy : 1) Sestav model podle návodu (včetně zátěžových kostek). 2) Dej kladku ke kraji stolu, před kladku dej pouzdro a kladku podlož knihami, ať je výš než pouzdro. Na provázku udělej na obou stranách očka. 1. očko protáhni přední částí vozíčku (pod bílými kost- kami podle obrázku na 6. straně návodu) a upevni. Provázek veď přes kladku a na 2. očko zavěs záva- ží. 3) Zaznač na stole start a cíl pohybu – cíl je u pouzdra a start na druhé straně stolu. Vozíček dej na start a zajisti, aby se zatím nepohyboval. Základnu kladky je nutné přidržovat, aby se neposunula. 4) Pusť závaží pod kladkou (na 2. straně provázku). Vozíček se rozjede a zastaví v cíli o zábranu (pouzd- ro). Změř čas pohybu od startu k cíli (po náraz do pouzdra) v těchto případech : a) pod kladkou je na provázku zavěšeno 1 závaží o hmotnosti 50 g a vozíček je zatížen navíc 1 závažím o hmotnosti 100 g (postavené ve vozíčku) b) pod kladkou jsou na provázku zavěšena 2 závaží o hmotnosti 50 g a vozíček je zatížen jako v a) c) pod kladkou je na provázku zavěšeno 1 závaží o hmotnosti 50 g a vozíček je zatížen navíc 2-mi závažími o hmotnosti 50 g (vlož do vozíku pod zátěžové kostky) a 2-mi závažími o hmot- nosti 100 g (1. kovové postav do vozíčku a 2. černé polož vedle zátěžových kostek) d) pod kladkou jsou na provázku zavěšena 2 závaží o hmotnosti 50 g a vozíček je zatížen jako v c) 5) Porovnej všechny časy a rychlosti pohybu vozíčku v bodě 4). Vypracování úlohy : ZAPIŠ ZMĚŘENÉ DOBY POHYBU VOZÍČKU : 4a) t1 = ................. s 4b) t2 = ................. s 4c) t3 = ................. s
4d) t4 = ................. s
POROVNEJ DANÉ ČASY A RYCHLOSTI MEZI SEBOU (DOPLŇ ZNAMÉNKA < , > , = ) : t1
t2
t1
t3
t1
t4
t2
t3
t2
t4
v1
v2
v1
v3
v1
v4
v2
v3
v2
v4
t3 v3
t4 v4
SEŘAĎ RYCHLOSTI OD NEJMENŠÍ (doplň znaménka < popřípadě = ) : …............. …............. …............. …............. Závěr (doplň) : Čím větší síla na vozíček působí (hmotnost závaží pod kladkou), tím je rychlost pohybu vozíčku .............. Čím větší hmotnost má vozíček (zatížení vozíčku), tím je rychlost pohybu vozíčku …................................. Čím větší hmotnost má vozíček, tím musíme působit ….......................... silou, aby byla rychlost stejná. V těchto případech je ověřen zákon ….................................................. (......... . NPZ). 21
ŘEŠENÍ : Vypracování úlohy : ZAPIŠ ZMĚŘENÉ DOBY POHYBU VOZÍČKU : 4a) t1 = ...... * ....... s
4b) t2 = ....... * ....... s
4c) t3 = ...... * ........ s
4d) t4 = ...... * ........ s
* = časy se v různých skupinách liší – záleží na vzdálenosti startu a cíle POROVNEJ DANÉ ČASY A RYCHLOSTI MEZI SEBOU (DOPLŇ ZNAMÉNKA < , > , = ) : t1 > t2
t1 < t3
t1 = t4
t2 <
t3
t2 < t4
v1 < v2
v1 > v3
v1 = v4
v2 > v3
v2 > v4
t3 > t4 v3 < v4
SEŘAĎ RYCHLOSTI OD NEJMENŠÍ (doplň znaménka < popřípadě = ) : …... v3 .......... <
….. v1 ........... =
…... v4 ..........
<
…... v2 ..........
Závěr (doplň) : Čím větší síla na vozíček působí (hmotnost závaží pod kladkou), tím je rychlost pohybu vozíčku .. větší... Čím větší hmotnost má vozíček (zatížení vozíčku), tím je rychlost pohybu vozíčku ............... menší ........... Čím větší hmotnost má vozíček, tím musíme působit ....... větší .............. silou, aby byla rychlost stejná. V těchto případech je ověřen zákon ….................. síly ................................ (.... 2 ..... . NPZ).
22
9. STABILITA Pomůcky kromě LEGO sady : 2 velká bílá kola z LEGO Technické díly Zadání úlohy : 1) Sestav model 1 podle návodu (strana 1 – 4). 2) Pozoruj, co se stane s modelem, postavíš-li jej na kola tak, aby černé spojky prostředního nosníku mířily : a) dolů b) nahoru Model zkus i rozhoupat. 3) Sestav model 2 podle návodu (se zátěží + strana 5,6). 4) Pozoruj, co se stane s modelem, postavíš-li jej na kola tak, aby černá zátěž mířila : a) nahoru b) dolů Model zkus i rozhoupat.
Vypracování úlohy : DOPLŇ SPRÁVNÉ ODPOVĚDI (je, není, zůstává, nezůstává, padá, se vrací zpět) : 2a) Model ................. stabilní. V dané pozici ................................. . Po rozhoupání …................................... . 2b) Model ................. stabilní. V dané pozici ................................. . Po rozhoupání …................................... . 4a) Model ................. stabilní. V dané pozici ................................. . Po rozhoupání …................................... . 4b) Model ................. stabilní. V dané pozici ................................. . Po rozhoupání …................................... .
Závěr (doplň – stabilní, nestabilní, ….) : Je-li těžiště tělesa nad osou kol, těleso je …............................................. . Je-li těžiště tělesa pod osou kol, těleso je …............................................. . Stabilita je závislá na poloze …............................................ tělesa.
23
ŘEŠENÍ : Vypracování úlohy : DOPLŇ SPRÁVNÉ ODPOVĚDI (je, není, zůstává, nezůstává, padá, se vrací zpět) : 2a) Model ..... není ....... stabilní. V dané pozici ........ nezůstává ........... . Po rozhoupání .......... padá ........... 2b) Model ....... je ......... stabilní. V dané pozici …....... zůstává ........... . Po rozhoupání ..... se vrací zpět .... 4a) Model ..... není ....... stabilní. V dané pozici ........ nezůstává ........... . Po rozhoupání .......... padá ........... 4b) Model ....... je ......... stabilní. V dané pozici …....... zůstává ........... . Po rozhoupání ..... se vrací zpět ....
Závěr (doplň – stabilní, nestabilní, ….) : Je-li těžiště tělesa nad osou kol, těleso je …................ nestabilní ............................. . Je-li těžiště tělesa pod osou kol, těleso je …................... stabilní ............................... . Stabilita je závislá na poloze …................. těžiště ........................... tělesa.
24
10. TĚŽIŠTĚ Pomůcky kromě LEGO sady : olovnice, 4 papíry A5, pravítko, tužka
Zadání úlohy : 1) Sestav model A podle návodu. 2) Na delší modré spojky vždy připevni papír, aby pokryl celý model. 3) Prostrč jedním libovolným otvorem nosníku modelu i papírem delší černou tyč a na ni zavěs volně olovnici, aby se nit dotýkala papíru. Podél provázku olovnice zakresli na papír na modelu přímku podle pravítka. 4) Model pootoč a tyč prostrč ještě aspoň na dvou jiných místech (celkem aspoň třikrát). Opět vše za- znač. 5) Pokud bylo měření správné, protnuly se přímky v jednom bodě – v těžišti. Označ tento bod T. 6) Sestav model B podle návodu a postupuj stejně jako v bodě 2) – 5). 7) Sestav model C podle návodu a postupuj stejně jako v bodě 2) – 5). 8) Sestav model D (zatížení modelu C na jedné straně) podle návodu a postupuj stejně jako v bodě 2) – 5). 9) Porovnej, jak se změnila poloha těžiště u modelu C a D. Vypracování úlohy : Zakresli přibližně čáry podle olovnice a správnou polohu těžišť modelů : Model A :
Model B :
Model C :
Model D :
Srovnání těžiště modelu C a modelu D : Těžiště modelu D se …..................................................................................................................................... .
Závěr (doplň – může, nemůže, dál, blíž, stejně daleko) : Těžiště …........................... ležet mimo těleso. Zatížíme-li jednu stranu tělesa, těžiště bude vzhledem k zátěži ….................................................................... .
25
ŘEŠENÍ : Vypracování úlohy : Zakresli přibližně čáry podle olovnice a správnou polohu těžišť modelů :
Model A :
Model B :
Model C :
Model D :
Čáry jsou jen příkladem, záleží na místě, kde žáci prostrčí tyč modelem a papírem.
Srovnání těžiště modelu C a modelu D : Těžiště modelu D se …......................... přiblíží k zátěži ................................................................................ .
Závěr (doplň – může, nemůže, dál, blíž, stejně daleko) : Těžiště …....... může .................... ležet mimo těleso. Zatížíme-li jednu stranu tělesa, těžiště bude vzhledem k zátěži …............... blíž ........................................... .
26
11. TLAK Pomůcky kromě LEGO sady : pravítko či jiné délkové měřidlo, hladká mouka (nebo jiná sypká látka), hlubší menší miska na mouku, hadřík na otírání mouky, smetáček a lopatka na úklid rozsypané mouky Zadání úlohy : 1) Do misky nasypej mouku, připrav si hadřík a pravítko. 2) Sestav model A1 podle návodu. 3) Opatrně vlož model rovně do mouky. Netlač, ať model sám vjede do mouky. 4) Změř, jak hluboko model vjel do mouky (po vytažení modelu z mouky jsou konce bílé od mouky). Model od mouky očisti hadříkem a hloubku zapiš v milimetrech. 5) Sestav postupně všechny modely – B1, C1, D1 i modely A2, B2, C2 a D2 se zátěžovými kostkami. S každým modelem postupuj stejně jako v bodě 3) a 4). 6) Porovnej vždy hloubky u modelů s číslem 1 a 2 (lišících se jen v zátěži). 7) Srovnej vzájemně hloubky u všech modelů s číslem 1 (A1, B1, C1 a D1). Seřaď od nejmenší hloubky. 8) Srovnej vzájemně hloubky u všech modelů s číslem 2 (A2, B2, C2 a D2). Seřaď od nejmenší hloubky. Vypracování úlohy : HLOUBKY U JEDNOTLIVÝCH MODELŮ : hA1 = ............. mm
hB1 = ............. mm
hC1 = ............. mm
hD1 = ............. mm
hA2 = ............. mm
hB2 = ............. mm
hC2 = ............. mm
hD2 = ............. mm
POROVNEJ HLOUBKY U MODELŮ LIŠÍCÍCH SE ZÁTĚŽÍ (DOPLŇ ZNAMÉNKA < , > , = ) : hA1
hA2
hB1
hB2
hC1
hC2
hD1
hD2
SEŘAĎ HLOUBKY MODELŮ 1 A 2 OD NEJMENŠÍHO (DOPLŇ ZNAMÉNKA < , > , = ) : MODELY 1 :
…........................ < …......................... < …........................ < …........................
MODELY 2 :
…........................ < …......................... < …........................ < …........................
Závěr (doplň –méně, více, stejně, menší, větší, stejný, přímo úměrně, nepřímo úměrně) : Má-li model větší hmotnost, ponoří se do mouky …............................ . Platí tedy, že čím je větší hmotnost tělesa, tím je způsoben …....................... tlak. Dotýká-li se model mouky větší plochou, ponoří se do mouky …............................ . Platí tedy, že čím je větší doteková plocha tělesa, tím je způsoben …....................... tlak. Tlak závisí …..................................... na hmotnosti tělesa. Tlak závisí …..................................... na styčné ploše. 27
ŘEŠENÍ : Vypracování úlohy : HLOUBKY U JEDNOTLIVÝCH MODELŮ : hA1 = ... 18* ... mm
hB1 = ... 8* ... mm
hC1 = ... 5* ... mm
hD1 = ... 1*... mm
hA2 = ... 20* ... mm
hB2 = ... 13* ... mm
hC2 = ... 11* ... mm
hD2 = ... 2* ... mm
* hloubky se mohou lišit například kvůli různosti sypké látky POROVNEJ HLOUBKY U MODELŮ LIŠÍCÍCH SE ZÁTĚŽÍ (DOPLŇ ZNAMÉNKA < , > , = ) : hA1 <
hA2
hB1
<
hB2
hC1
<
hC2
hD1
<
hD2
SEŘAĎ HLOUBKY MODELŮ 1 A 2 OD NEJMENŠÍHO (DOPLŇ ZNAMÉNKA < , > , = ) : MODELY 1 :
…... hD1 ............ < …... hC1 ............ < …... hB1 ............ < …... hA1 ............
MODELY 2 :
…... hD1 ............ < …... hC1 ............ < …... hB1 ............ < …... hA1 ............
Závěr (doplň – méně, více, stejně, menší, větší, stejný, přímo úměrně, nepřímo úměrně) : Má-li model větší hmotnost, ponoří se do mouky …........ více .................... . Platí tedy, že čím je větší hmotnost tělesa, tím je způsoben …........ větší ............... tlak. Dotýká-li se model mouky větší plochou, ponoří se do mouky …........ méně .................... . Platí tedy, že čím je větší doteková plocha tělesa, tím je způsoben …....... menší ................ tlak. Tlak závisí …............... přímo úměrně ...................... na hmotnosti tělesa. Tlak závisí …............... nepřímo úměrně ...................... na styčné ploše.
28
12. DÉLKA Pomůcky kromě LEGO sady : pravítko či jiné délkové měřidlo, křída nebo tužka, případně provázek Zadání úlohy : 1) Sestav model podle návodu. 2) Nastav ukazatel měřidla k černé tyči. Křídou nebo tužkou zaznač na zemi startovní čáru, k ní přilož kolo a posuň model po zemi tak, aby se ukazatel otočil 1krát (o 360 º) opět k černé tyči. Na zemi zaznač cílovou čáru, kam model dojel. 3) Změř pravítkem vzdálenost d mezi startem a cílem. 4) Změř tyto rozměry svého těla podle obrázků :
č = obvod hlavy přes čelo p = obvod pasu
h = obvod hrudníku b = obvod přes boky
r = délka horní končetiny (ruky) n = délka dolní končetiny (nohy) ch = délka chodidla c = délka celé postavy
Své míry změř buď přímo kolečkem modelu nebo si pomož provázkem (ten potom změř modelem). Zapiš, kolikrát se ukazatel měřidla otočí (nezapomeň přidat i zbylé části nad celé otočení – poloviny, třetiny, čtvrtiny, šestiny … – stačí jen odhadem). 5) U každé míry vynásob počet otočení vzdáleností d a dostaneš své rozměry v délkových jednotkách.
29
Vypracování úlohy : ZAPIŠ ZMĚŘENÉ DÉLKY : Délka jednoho otočení měřidla (= vzdálenost start – cíl) d = ….................................... cm č = …...................... otočení
h = …...................... otočení
p = …...................... otočení
b = …...................... otočení
r = …...................... otočení
n = …...................... otočení
ch = …...................... otočení
c = …...................... otočení
VYPOČÍTEJ SVÉ MÍRY V CM : obvod hlavy :
č • d = ........................ • .................... = ..................... cm
obvod hrudníku :
h • d = ........................ • .................... = ..................... cm
obvod pasu :
p • d = ........................ • .................... = ..................... cm
obvod boků :
b • d = ........................ • .................... = ..................... cm
délka horní končetiny : r • d = ........................ • .................... = ..................... cm délka dolní končetiny : n • d = ........................ • .................... = ..................... cm délka chodidla : délka celé postavy :
ch • d = ........................ • .................... = ..................... cm c • d = ........................ • .................... = ..................... cm
Závěr – odpověz : Proč je dobré znát tyto svoje míry? K čemu nám to může být dobré? ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. 30
ŘEŠENÍ : Vypracování úlohy : ZAPIŠ ZMĚŘENÉ DÉLKY : Délka 1 otočení měřidla (= vzdálenost start – cíl) d = …............ 15 ........................ cm č = ….........*............. otočení
h = …........*.............. otočení
p = …..........*............ otočení
b = …........*.............. otočení
r = ….........*............. otočení
n = …..........*............ otočení
ch = ….......*............... otočení
c = …..........*............ otočení
VYPOČÍTEJ SVÉ MÍRY V CM : obvod hlavy :
č • d = ...........*............. • ........15............ = ...........*.......... cm
obvod hrudníku :
h • d = ...........*............. • ........15............ = ...........*.......... cm
obvod pasu :
p • d = ...........*............. • .........15........... = ...........*.......... cm
obvod boků :
b • d = ...........*............. • .........15........... = ...........*.......... cm
délka horní končetiny : r • d = ............*............ • .........15........... = ............*......... cm délka dolní končetiny : n • d = ...........*............. • .........15........... = ...........*.......... cm délka chodidla : délka celé postavy :
ch • d = ...........*............. • ..........15.......... = ............*......... cm c • d = ...........*............. • .........15........... = ...........*.......... cm * = míry jednotlivých žáků se liší
Závěr – odpověz : Proč je dobré znát tyto svoje míry? K čemu nám to může být dobré? Podle těchto rozměrů se nakupuje veškeré oblečení (pokud nelze oblečení vyzkoušet). – lze nakupovat pro sebe i prostřednictvím internetu – lze nakupovat pro ostatní (např. rodinu) i v obchodě – lze si nechat bez zkoušky ušít oděv – lze sledovat i své změny z hlediska např. zdravotního (např. u dětí růst) – lze sledovat změny z hlediska zdravotní prevence–nemocí spojených se zvětšením části těla – atd. 31
13. MĚŘENÍ TŘÍDY Pomůcky kromě LEGO sady : pravítko či jiné délkové měřidlo, delší tyč nebo násada od smetáku, tužka nebo křída Zadání úlohy : 1) Sestav model podle návodu (lze i upravit model 12 – liší se v měřícím kolečku). 2) Nastav ukazatel měřidla k černé tyči. Křídou nebo tužkou zaznač na zemi startovní čáru, k ní přilož kolo a posuň model po zemi tak, aby se ukazatel otočil 1krát (o 360 º) opět k černé tyči. Na zemi zaznač cílovou čáru, kam model dojel. 3) Změř pravítkem vzdálenost d mezi startem a cílem. 4) Polož model na zem kolmo ke stěně, aby se konec rukojeti modelu dotýkal stěny. Na zemi zaznač polohu kolečka modelu a změř vzdálenost r od značky ke stěně (= délka rukojeti). 5) Změř rozměry třídy – délku třídy a, šířku třídy b, výšku třídy c. Při měření výšky přilož tyč ke svislé stěně, aby se dotkla stropu, zaznač kde končí, posunuj tyč až k zemi (dole zaznač na tyči zbytek k zemi), modelem změř délku tyče a zbytkovou část a všechny kusy sečti. U délky a šířky začni rukojetí u stěny. Zapiš, kolikrát se ukazatel měřidla otočí (nezapomeň i na části otočení – poloviny, třetiny, čtvrtiny, šestiny, …– stačí jen odhadem). 6) U každého rozměru vynásob počet otočení vzdáleností d a získáš rozměry třídy v délkových jednotkách. U délky a šířky nezapomeň připočítat vzdálenost r (délku rukojeti). 7) Vypočítej obsah podlahy třídy podle vzorce pro obsah obdélníka S = a · b . 8) Vypočítej objem vzduchu ve třídě podle vzorce pro objem kvádru V = a · b · c . 9) Vypočítej hmotnost vzduchu ve třídě m ze vzorce pro hustotu, hustotu vzduchu ρ najdeš v tabulkách. 10) Vypočítej obsah podlahy třídy S1, která připadá na 1 žáka (vyděl počtem žáků p ve třídě). 11) Vypočítej objem vzduchu ve třídě V1 , který připadá na 1 žáka (vyděl počtem žáků p ve třídě). Vypracování úlohy : ZAPIŠ ZMĚŘENÉ ROZMĚRY : Délka 1 otočení měřidla (= vzdálenost start – cíl) d = …............................................ cm Délka měřidla od kolečka ke konci rukojeti (= délka rukojeti) r = ................... cm délka kolečkem a´ = ................................. otočení délka tyče = ................................. otočení
šířka kolečkem b´ = ................................... otočení
zbytková část tyče k zemi u výšky = ........................ otočení
výška c´ = ........................................................................................................... = ................................ otočení
32
VYPOČÍTEJ ROZMĚRY TŘÍDY V CM : délka třídy :
a = a´ • d + r = ..................... • ........................ + ........................ = ............................ cm
šířka třídy :
b = b´ • d + r = ..................... • ........................ + ........................ = ............................ cm
výška třídy :
c = c´ • d = ........................ • ............................. = ................................... cm
VYPOČÍTEJ OBSAH PODLAHY TŘÍDY, OBJEM A HMOTNOST VZDUCHU VE TŘÍDĚ : obsah podlahy třídy :
S = a • b = ................ • ................ = ............................. cm2 = ........................... m2
objem vzduchu ve třídě : V = a • b • c = .............. • .............. • ............ = ................... cm3 = ................... m3 hmotnost vzduchu ve třídě :
hustota vzduchu z tabulek ρ = …............................ kg/m3
vzorec : ρ = ….............................................
=>
odvození : m = …...................................................
výpočet : hmotnost vzduchu m = ........................... • ................................ = .............................................. kg
VYPOČÍTEJ OBSAH PODLAHY A OBJEM VZDUCHU PŘIPADAJÍCÍ NA 1 ŽÁKA : počet žáků ve třídě p = ............................. obsah podlahy třídy na 1 žáka :
S1 = S : p = ...................... : ..................... = ................................... m2
objem vzduchu ve třídě na 1 žáka : V1 = V : p = ..................... : ..................... = .................................. m3
Závěr – odpověz : Ve třídě má na jednoho žáka připadat aspoň 1,65 m2 plochy. Jsou tyto podmínky splněny? ............................................................................................................................................................................. Ve třídě má na jednoho žáka připadat aspoň 4,5 m3 vzduchu. Jsou tyto podmínky splněny? ............................................................................................................................................................................. Unesl(-a) bys vzduch ve třídě? ............................................................................................................................................................................. 33
ŘEŠENÍ : Vypracování úlohy : ZAPIŠ ZMĚŘENÉ ROZMĚRY : Délka 1 otočení měřidla (= vzdálenost start – cíl) d = …..................... 45 ....................... cm Délka měřidla od kolečka ke konci rukojeti (= délka rukojeti) r = ............ 31,5 ....... cm délka kolečkem a´ = ............... * ............... otočení délka tyče = ............. * ................. otočení
šířka kolečkem b´ = ................. * ............... otočení zbytková část tyče k zemi = ............. * ............... otočení
výška c´ = ............................................... * ......................................................... = ............. * ............... otočení * = každá třída má jiné rozměry VYPOČÍTEJ ROZMĚRY TŘÍDY V CM : délka třídy :
a = a´ • d + v = ....... * ........... • ......... 45 .......... + ....... 31,5 ........... = ............ * ............. cm
šířka třídy :
b = b´ • d + v = ....... * ........... • ......... 45 .......... + ....... 31,5 ........... = ............ * ............. cm
výška třídy :
c = c´ • d = ....... * ........... • ........ 45 ........ = ............ * ............. cm * = každá třída má jiné rozměry
VYPOČÍTEJ OBSAH PODLAHY TŘÍDY, OBJEM A HMOTNOST VZDUCHU VE TŘÍDĚ : obsah podlahy třídy :
S = a • b = ..... * ........ • ..... * ....... = ............ * ............ cm2 = .......... * ............ m2
objem vzduchu ve třídě : V = a • b • c = ..... * ..... • .... * ...... • .... * .... = ....... * ........ cm3 = ........ * ....... m3 hmotnost vzduchu ve třídě : vzorec : ρ = m / V
hustota vzduchu z tabulek ρ = …......... 1,29 ................... kg/m3 =>
odvození : m = V • ρ
výpočet : hmotnost vzduchu m = ............ * ............... • ........... 1,29 ............. = ................ * .............. kg * = každá třída má jiné rozměry, tedy i obsah podlahy, objem a hmotnost vzduchu v ní
34
VYPOČÍTEJ OBSAH PODLAHY A OBJEM VZDUCHU PŘIPADAJÍCÍ NA 1 ŽÁKA : počet žáků ve třídě p = ............. * ............... obsah podlahy třídy na 1 žáka :
S1 = S : p = ......... * .......... : ........ * .......... = ................ * .............. m2
objem vzduchu ve třídě na 1 žáka : V1 = V : p = ........ * .......... : ........ * ......... = ................. * .............. m3 * = každá třída má jiné rozměry i jiný počet žáků, tedy i obsah podlahy a objem vzduchu připadající na 1 žáka
Závěr – odpověz : Ve třídě má na jednoho žáka připadat aspoň 1,65 m2 plochy. Jsou tyto podmínky splněny? ........................................................................ * .................................................................................................. Ve třídě má na jednoho žáka připadat aspoň 4,5 m3 vzduchu. Jsou tyto podmínky splněny? ......................................................................... * ................................................................................................. * = každá třída má jiné rozměry i jiný počet žáků, ale podle zásad bezpečnosti a hygieny by měly být tyto podmínky splněny
Unesl(-a) bys vzduch ve třídě? …............................... ne, neunesl(-a), hmotnost vzduchu ve třídě je veliká ............................................
35
14. MAGNETICKÉ PÓLY Pomůcky kromě LEGO sady : 2 tyčinkové magnety a 2 menší kovové kuličky, dlouhá široká deska, knihy nebo něco na podložení desky Zadání úlohy : 1) Sestav 2 stejné modely autíček podle návodu (oba budou mít magnetický „nos“ směrem dopředu – první model = po bod 7 v návodu ). 2) Magnet lze jednoduše vytáhnout a dát ke kuličce jakýmkoli pólem (přitáhne se ke kuličce sám). 3) Vlož magnety do obou autíček tak, aby venku byla : a) vždy tmavší strana magnetu. b) vždy světlejší strana magnetu. c) na 1. autě světlejší a na 2. autě tmavší strana magnetu. 4) Postav autíčka k sobě magnetickými „nosy“ a jedním autem se k druhému přibližuj. Pozoruj, co se stane. 5) Vlož magnety do autíček tak, aby venku byly stejné strany magnetu (buď obě tmavé nebo obě světlé). 6) Jedno auto dej na nakloněnou rovinu magnetickým „nosem“ směrem dolů a druhé auto pod něj magnetickým „nosem“ směrem nahoru. Přibližuj spodní auto k hornímu a pozoruj, co se stane. 7) Model jednoho auta předělej na 2. model (otoč jeho magnetický „nos“ do boku). 8) Vlož magnety do autíček tak, aby venku byly : a) stejné strany magnetu (buď obě tmavé nebo obě světlé) b) opačné strany magnetu (jedna tmavá a druhá světlá) 9) Původní (první) model postav na zem a druhý model pošli kolem něj – viz. obrázek. Druhý model pošli blízko (aby magnety byly jen kousek od sebe)! Model musí jet pomalu! Zkus jej poslat tak, jakoby se měl zastavit před prvním modelem. Pozoruj, co se stane (dbej řádně všech doporučení!!). Vypracování úlohy : VYBER SPRÁVNÉ ODPOVĚDI (se přiblíží, se vzdálí, se otočí, popojede dopředu, popojede dozadu, se posune nahoru, se posune dolů) : 3 – 4a) Autíčko, které je volně (které nedržíš), ….............................................................. . 3 – 4b) Autíčko, které je volně (které nedržíš), …............................................................. . 3 – 4c) Autíčko, které je volně (které nedržíš), ….............................................................. . 5 – 6) Autíčko, které je volně (které nedržíš), …................................................................ . 7 – 9a) Autíčko, které stálo (první model), ….................................................................... . 7 – 9b) Autíčko, které stálo (první model), ….................................................................... . Závěr (doplň správné odpovědi) : Přiblížíme-li k sobě souhlasné póly magnetů, budou se tyto póly …...................................... . Přiblížíme-li k sobě nesouhlasné póly magnetů, budou se tyto póly …................................... . 36
ŘEŠENÍ : Vypracování úlohy : VYBER SPRÁVNÉ ODPOVĚDI (se přiblíží, se vzdálí, se otočí, popojede dopředu, popojede dozadu, se posune nahoru, se posune dolů) : 3 – 4a) Autíčko, které je volně (které nedržíš), ….............. se vzdálí .................................. . 3 – 4b) Autíčko, které je volně (které nedržíš), …............. se vzdálí .................................. . 3 – 4c) Autíčko, které je volně (které nedržíš), …............... se přiblíží ............................... .
5 – 6) Autíčko, které je volně (které nedržíš), …................. se posune nahoru ................... .
7 – 9a) Autíčko, které stálo (první model), ….................... popojede dozadu ...................... . 7 - 9b) Autíčko, které stálo (první model), …................... popojede dopředu ..................... .
Závěr (doplň správné odpovědi) : Přiblížíme-li k sobě souhlasné póly magnetů, budou se tyto póly …........ odpuzovat ........................... . Přiblížíme-li k sobě nesouhlasné póly magnetů, budou se tyto póly …...... přitahovat .......................... .
37
15. GRAVITACE Pomůcky kromě LEGO sady : 2 siloměry, dlouhá široká deska, knihy nebo něco na podložení desky, pravítko či jiné délkové měřidlo, křída, měkká zarážka k cíli pohybu Zadání úlohy : 1) Sestav oba modely podle návodu (1. až 4. stránka je pro oba modely stejná). 2) Zavěs 1.model za modrý L-kový nosník na siloměr. Zapiš sílu F1, kterou siloměr ukáže. Zavěs 2.model se zátěží za modrý L-kový nosník na siloměr. Zapiš sílu F2, kterou siloměr ukáže. 3) Zavěs 1.model za L-kový nosník na 1 siloměr, na druhý L-kový nosník zachyť druhý siloměr a na něj zavěs 2.model (podle obrázku). Zapiš sílu F3 , kterou ukáže horní siloměr a sílu F4 , kterou ukáže spodní siloměr. 4) Zavěs 2.model za L-kový nosník na jeden siloměr, na druhý L-kový nosník zachyť druhý siloměr a na něj zavěs 1.model (opačně, než v bodě 3) ). Zapiš sílu F5, kterou ukáže horní siloměr a sílu F6, kterou ukáže spodní siloměr. 5) Porovnej síly F1 a F2 , síly F3 a F4 , síly F5 a F6 , síly F1 a F6 , síly F2 a F4 , síly F3 a F5 . 6) Vezmi delší desku a na jedné straně ji podlož například 2 – 3 knihami. Vznikne tak nižší nakloněná rovina. 7) Zaznač na desce start a cíl pohybu – start bude pod horním koncem desky, cíl odměř 1 m pod startem a dej k cíli měkkou zarážku, aby se modely dále nepohybovaly. 8) Dej modely na start, pusť modely ve stejný moment směrem dolů a pozoruj, za jak dlouho dorazí do cíle. Vypracování úlohy : F1 = ….................... N
F2 = ….................... N
F3 = ….................... N
F4 = ….................... N
F5 = ….................... N
F6 = ….................... N
POROVNEJ DANÉ SÍLY MEZI SEBOU (DOPLŇ ZNAMÉNKA < , > , = ) : F1 F2 F3 F4 F5 F6 F1
F6
F2
F4
F3
F5
DOPLŇ SPRÁVNÉ ODPOVĚDI (dříve než, později než, stejně jako) : 1.model dorazí k cíli ........................................................................................................................... 2.model. Závěr (doplň – menší, méně než, větší, více než, stejně, stejná, stejný, různá, různý) : Úkol č. 2 : Na těleso s větší hmotností působí ........................................ gravitační síla. Úkol č. 3, 4 : Jsou-li 2 tělesa zavěšena postupně na dvou siloměrech, ukáže horní siloměr …..................................................................................... spodní siloměr. Zavěsíme-li postupně na 2 siloměry 2 tělesa v opačném pořadí, výsledná síla bude ....................................... 38
ŘEŠENÍ : Vypracování úlohy : F1 = …...... 0,7 ............ N
F2 = …...... 1,2 ........... N
F3 = …...... 2,3 ............ N
F4 = …....... 1,2 .......... N
F5 = …....... 2,3 ......... N
F6 = …....... 0,7 .......... N
POROVNEJ DANÉ SÍLY MEZI SEBOU (DOPLŇ ZNAMÉNKA < , > , = ) : F1
<
F2
F3
>
F4
F5
>
F1
=
F6
F2
=
F4
F3
=
F6 F5
DOPLŇ SPRÁVNÉ ODPOVĚDI (dříve než, později než, stejně jako) : 1.model dorazí k cíli ................................................. stejně jako ........................................................ 2.model. (Modely sjedou dolů za stejný čas, ale je nutné dodržet mírný sklon roviny a krátkou dráhu. Jinak se znatelně projeví 2.Newtonův pohybový zákon (zákon síly) v závislosti na hmotnosti – učivo 7.třídy. Tady (v 6.třídě) se jedná o pochopení, že tělesa s různými hmotnostmi padají stejnou rychlostí. Pokud není k dispozici Newtonova trubice, k pochopení tohoto děje je pokus dostatečný. Žáci si to zapamatují a v 7.třídě (po roce) se jim už zákon síly s volným pádem neplete. K pokusu se lze vrátit a vše objasnit, najít rozdíly (navíc se přidávají odporové a jiné síly, které rychlost pádu mohou měnit). Důležité je, že žáci chápou rychlost při pádu těles.)
Závěr (doplň – menší, méně než, větší, více než, stejná, stejně, stejně jako, stejnou) : Úkol č. 2 :
Na těleso s větší hmotností působí ................. větší ....................... gravitační síla.
Úkol č. 3, 4 : Jsou-li 2 tělesa zavěšena postupně na dvou siloměrech, ukáže horní siloměr …................................... větší sílu než .................................... spodní siloměr. Zavěsíme-li postupně na 2 siloměry 2 tělesa v opačném pořadí, výsledná síla bude .............. stejná ......... .
39
