Překlad knihy: od Micheal D Aleo and Stephen Edelglass -1-

Překlad knihy:

eaching hysics T ensible P S Teaching Physics Sensible od Micheal D’Aleo and Stephen Edelglass

-1-

-2-

Toto jsem si vypůjčil z knihy Duhová jiskra od Daniely Fischerové (vřele doporučuji):

Proč se medvěd nestal člověkem Jednoho dne se medvědovi znelíbilo být obyčejným hloupým medvědem. Vzal si do hlavy, že bude žít s lidmi, naučí se dělat všechno jako oni a tak se taky stane člověkem. Přidružil se ke mladému dřevorubci, aby s ním sdílel lidský život a co nejdřív všechno uměl. Ráno spolu šli do zimního lesa. Mladík našpulil rty a začal foukat do dlaní. „Proč to děláš?“ ptal se učenlivý medvěd. „Abych si zahřál ruce,“ odpověděl chlapec. Medvěd pokýval hlavou a dobře si to zapamatoval. Večer seděli u polívky. Mladík našpulil rty a začal foukal na lžíci. „Proč to děláš?“ ptal se učenlivý medvěd. „Abych si ochladil polévku,“ vysvětlil hoch. Medvěd tentokrát hlavou nepokýval, naopak, trošku jí zavrtěl, jako by se divil, ale i to si dobře zapamatoval. Po jídle chlapec zapálil v kamnech. Našpulil rty a začal foukal do třísek. „Proč to děláš?“ ptal se učenlivý medvěd. „Aby se plamen rozhořel.“ Medvěd si bezradně podrbal ucho. V tom mladík našpulil rty a chtěl sfouknout svíčku. „Proč to děláš?“ vyjekl zoufalý medvěd. „Přece abych zhasil plamen“ Tak to už bylo na medvěda moc. Praštil tlapou o stůl a rozkřikl se: „ Ze mě si nikdo nebude tropit šašky! Jednou tvrdíš, že foukání ohřívá, pak zas, že ochlazuje, že oheň se po něm rozhoří—a teď mi chceš namluvit, že zhasne! Buďto jsi blázen, anebo lhář!“ Opustil chalupu a vlezl do doupěte. A tak se medvěd nikdy nestal člověkem.

-3-

-4-

Sensible Physics Teaching

úvod

Překlad části knihy:

Sensible Physics Teaching („Učíme fyziku přes zjevné a smysly vnímatelné aneb učíme přímou smyslovou zkušeností“)

od Micheal D’Aleo and Stephen Edelglass

Poznámka překladatele: Moje znalost angličtiny není zas až tak na dobré úrovni, proto doporučuji objednat si i originál a používat jej souběžně s tímto pomocným překladem. Při práci na tomto překladu (a praktických zkoušek) jsem narazil na mnoho dalších témat a jevů, které se váží přímo k pokusům, zde uvedeným nebo je podle mého doplňují. Malou část jsem připojil ve formě příloh. Snad Vám budou k užitku. Knihu jsem rozdělil na čtyři části. Za všechny překlepy a chyby se předem omlouvám. Ať je Vám všem tato práce aspoň v něčem prospěšná. Určitě stojí za přečtení a hlavně za pokus!!!

-5-


úvod

Úvod do vědy zakládající se na přímé smyslové zkušenosti*1 Východ slunce nad jezerem na začátku léta. Muž a žena nakládají jídlo, oblečení a výstroj do kánoe. Dnešní ráno je jezero klidné a hladké. Vypadá jako vyleštěné. Vzduch je klidný a čerstvý. Vše v tichosti naslouchá rannímu zpěvu ptáků. S měkkým žuchnutím je naložen poslední balík do kánoe. Nad jezerem se ozývá škrábání dna o drsný písčitý břeh, jak je spouštěna kanoe na hladinu jezera. Zvuk je okamžitě pohlcen tichem. Před nimi podél břehu se krásně zrcadlily dva stromy, ale ve chvilce bylo zrcadlení rozkolísáno měkkou brázdou od lodi. Většina stromů na břehu byly borovice. Stály tam vysoké a rovné jako děti, když měříte jejich výšku. Byl tu i padlý strom oběť dávné silné bouře. Jeho zlomený kmen se špičatěl, zbytek stromu se klonil přes břeh do vody. V místě, kde kmen vstupoval do vody vypadal, že se láme blíže k hladině, stejně jako se i ptákům zdají ryby blíž k hladině než jsou. Žena sedící na zádi upozornila, že pádla stejně jako padlý strom se ohýbají k hladině. A to přestože pádla byla vyrobena z tvrdého a pevného dřeva bílého ořechu (hikor), pozorovala žena, že je ohnuté směrem k hladině od prvního okamžiku ponoření pádla do vody a ohne se zase zpátky při vytahování z vody ven po tempu. Ohýbání bylo výraznější, pokud žena naklopila pádlo více vodorovně. S hlasitým šplouchnutím se ponořil do jezera pták. Jen co se vynořil z vody, odletěl na vzdálený břeh s něčím v drápech. Oba přestali pádlovat a zvedli dalekohledy. Přes čočky mohli vidět rovné, hladké a lesklé tělo pstruha, kterého mořský orel chytil. Jak sledovali orla, začala se kánoe přibližovat ke břehu, kde byla voda mělká. Bylo vidět mnoho velkých ryb, zatímco malé rybky se jen občas mihly mezi kameny, vyplašené stínem kanoe a hledaly ochranu pod lodí. Voda vypadala tak mělká, že se zdálo, že dno lodi se bude škrábat o kameny. Proti jejich očekávání se tak nestalo. A když se chtěli odražením pádly o dno dostat na hlubší vodu. Zjistili, že pádla jdou níž než očekávali a nenaráží na kameny. Až skoro ztratili rovnováhu, když se nesetkali s očekávaným odporem.

1

(*v originále „sense-based“,

v Čechách je podobný projekt nazývaný „Heuréka“) -6-


úvod

Získali znovu stabilitu a na hlubší vodě pádlovali klidně. Dívali se dolů do vody a tu uprostřed záběru zpozorovali, že když je pádlo kolmo k hladině vypadá rovné jenže kratší. Kánoe je usazená do hladké klouzavé hladiny, pádlující na přídi pozoruje svět odrazů a pádlující na zádi přemýšlí o tom, jak se jeví pádlo pod hladinou, když prochází vodou.

Věda založená na přímé smyslové zkušenosti* (na zdravém rozumu) Věda založená na přímé smyslové zkušenosti*(na zdravém rozumu) staví stejně, jak to dělá většina vědeckých disciplin, na zážitku nějakého jevu a zkušeností s ním. Ideálně je takového zážitku dosaženo cestou probuzeného stavu, ve kterém je každý lidský smysl aktivován získáváním vjemů. Porozumění vzniká propojením představ a pojmů s prociťováním řádu vjemů z okolního světa. Jev je jedna zkušenost nebo událost, kterou si lidské bytosti mohou uvědomovat svými smysly. Může to být zvuk nebo barva. Jev může být výsledkem více smyslových vjemů, zahrnujících barvu, formu, pohyb, zvuk, vůně, hrubost povrchu atd. takovým příkladem je jelen v lese. Uvědomování si jevů závisí na schopnostech lidské bytosti vnímat a na jejím úmyslu soustředit se na vytažení (vyluhování) něčeho z jevové podstaty. Uvědomění si nějaké smyslové zkušenosti také závisí na přivedení pojmových vztahů ke zrodu tak, aby byl smyslový svět poskládaný v pochopitelných zážitcích. Jinými slovy: Idea (představa) je potřebná pro přímé vidění nějaké věci jako konkrétní věci. Představte si, např. procházku v lese. Jeden ze skupiny se zastaví a zašeptá: „Koukejte támhle, jelen!“ Jiný: „ Á, vidím ho. Je schován mezi tamtěmi stromy v houští.“ Dítě v ranci na otcově zádech, jakkoli se ostatní trpělivě snaží mu ho ukázat, není schopno jej vidět. (pozn. překladatele: není schopno si kousky, které z jelena vidí poskládat do hromady, pokud nemá základní ideu jak taková

-7-


úvod

zvířata vypadají). Jiný společník možná také nevidí jelena, protože je krátkozraký. Pro rozeznání jelena v mlází nemusí mít divák jen úmysl najít, ale také znalost, tj.mít představu, toho co hledá. To, co je vyčarováno v mysli, a označeno slovem jelen, je organizující myšlenka. Ta nám poskytne možnost přímo vidět jelena vyděleného z celosti dojmů, se kterými se setkáme. Právě z nedostatku pojmů je dítěti zabráněno vidět jelena. Někdo, kdo nikdy neviděl jelena, si ho teď nemůže také představit. Jakkoli se dá situace rychle napravit přes pojmy- zvíře, čtyři nohy, hnědý, vysoký, kopýtko, atd. V běžném životě obyčejně nevnímáme nutnost znalosti toho, co hledáme předtím, než to uvidíme. Spíš obvykle vidíme díky nevědomému předpokládání souvislostí a zkušeností získaných v čase, kdy my sami jsme byli ještě dětmi. Ačkoliv důraz v našem příkladu byl dán na vizuální část, idea jelena zahrnuje hlavně nevizuální pocitové aspekty, a to obzvlášť dotyk a teplotu. Např. Když vidíte jelena je tu pocit pro měkký sametový povrch rašícího rohu, na rozdíl od pocitu těžkého a hladkého rohu kozy nebo krávy. Na druhou stranu zároveň kvůli neznalosti bučení různých typů jelenů, lidé často zaměňují bučení jelenů za štěkot psů. To je příklad nevhodného pojmu vedoucího k nepravdivému vnímání. Vědomý zážitek ze světa smyslů vyžaduje být si vědom mnohosti lidských smyslových schopností, stávat se vědomým v jemnostech každého smyslu a otvírat smysly co nejvíc. Zároveň dbáme na to, jaké úmysly působí to, co zažíváme. Rozvíjení pojmů, jak seskupování(organizace), tak zažívání, nesoucí dál vjemy, vyžaduje tvárnost a jasnost myšlení.Takové představy podporují bohatší zážitky světa i porozumění. Stavění základů pro jejich obsahy je cíl vědecké pedagogiky založené na přímém smyslovém zážitku v 6. až 8. ročník. Materiály cítíme teplejší na dotek pokud jsme vystaveni teplejšímu tělesu. To je přímo, co teplo znamená. Podobně, materiál těles cítíme chladnější na dotek, když jsme vystaveni chladnějšímu tělesu. Materiály se také roztahují, když jsou natahovány a zkracují

-8-


úvod

se, když jsou smáčknuty. Mimoto, materiály se teplem roztahují a chladem stahují. (Chování vody blízko jejího bodu mrazu a chování kovu bismutu, je výjimkou ze zákona, že materiály se rozpínají s rostoucí teplotou.) Nicméně mohou teplotní změny nastat bez změn rozměrů a naopak. Stávání se teplejším/studenějším a delším/kratším jsou skutečně zřetelné zkušenosti. (Veliký Německý myslitel, Goethe, nazýval takovou zřetelnou zkušenost Archetypální jev.) Přece, základ pro míru teploty je získán spojením kvalitativně zřetelné zkušenosti, roztahování rtuťového sloupce při oteplování a smršťování rtuťového sloupce při ochlazováním v teploměru . Na zdravém rozumu* založená vědecká metodologie se odlišuje od mnoha věd vyučovaných dnes v tom, že tak vytrvale nehledá vysvětlení mimo svět zkušeností. Dnes je většina vysvětlení v termínech mechanických modelů. Například, pro metodiku založenou na smyslech je důvodem pro ohřátí se materiálů, vystavení se teplejšímu materiálu. Toto vysvětlení se skládá s popisu podmínek, podle kterých lze očekávat zkušenost. V protikladu, zvětšování teploty těles je obyčejně vysvětleno ve smyslu hypotetických rychle se pohybujících molekul z teplejšího tělesa, které se sráží s hypoteticky pomalejšími molekulami chladnějšího tělesa. To snižuje průměrnou rychlost rychlejších a zvyšuje průměrnou rychlost pomalejších molekul. Mimo to, protože průměrná dráha pohybu rychlejších molekul je v představě delší než u pomalých molekul, z toho vyplývá rozpínání při růstu teploty. Užitím takového hypotetického modelu mají vědci pocit, že „vysvětlili“ spojení mezi teplotou a roztahováním. Základním modelovým vysvětlením je zredukováno teplo a chlad na pohyb hypotetických entit. A tak je teplo a chlad zahrnuto pouze mezi subjektivní lidské reakce. Molekuly jsou brány reálně, kdež to lidské zkušenosti ne. Molekuly nejsou brány ani jako teplé ani jako studené. Jsou představovány právě pohybem a kolizí mezi sebou. Ve skutečnosti jsou molekuly pouze modely, konstrukce, které jsou vymyšleny rozumem tak, aby pomocí nich „vysvětlily“ mnoho jiných jevů, např. proč se materiály roztahují, když jsou teplejší. Přechodná a nepatrná entita (molekula) je vytvořena mentálně pro spojení teoretické příčiny a účinků daných podmínek. Cenou za takový přístup je však odcizení člověka ze světa zažívání skutečnosti. Naproti tomu, věda zdravého rozumu umisťuje člověka přímo do zažívání skutečnosti. Věda založená na smyslech umisťuje člověka přímo do smyslové a zážitkové skutečnosti. Přece jenom, zkušenost je konečný rozhodčí platnosti vědeckých pojmů. -9-


úvod

V žádném případě autoři nemají v úmyslu vyjádřit myšlenku, že modely jsou zbytečné. Ve skutečnosti, vědecké modely můžou být dosti užitečné. Mnohé z naší moderních technologií byly vyvinuty jejich užitím. Námitka, kterou vůči nim máme je, že když tito prostředkovatelé skutečných pojmů jsou brány tak, že tvoří realitu, postrádají smysluplnou souvislost s člověkem. Tento nedostatek je, možná, jeden z důvodů, proč technologie nejsou ryzím požehnáním pro svět. Vezměme si například silné herbicidy. Protože si chemici přáli jako počáteční účinek jen zničit nechtěný rostlinný život, ten který plejete v trávnících, vědecká komunita pomalu reagovala na zjištění účinku herbicidů na přírodu a zásoby pitné podzemní vody. Jsou zde ovšem, samozřejmě, mnohé důvody pro použití, zahrnující ekonomický prospěch pro výrobce a výhodu pohodlí pro uživatele. Ačkkoli, můžete navrhnout, že jedním důvodem pro pomalost odezvy je, že věda je dělána způsobem, který ji odděluje od přirozenosti lidské bytosti, lidé spíš nejsou schopni přijmout rozmanitost takových zkušeností. Nejsou schopni vidět vše v jednom celku. Věda založená na smyslové zkušenosti* postupuje tak, že zdůrazňuje vlastní zkušenost a tím zesiluje schopnosti lidských smyslů. Tak jsou lidé daleko radši ve skutečném světě než ve světě virtuálním. Přístup vědy zakládající se na smyslech, přirozeně staví vztahy mezi člověkem a světem. Hlubokým ponořením do praktických zkušeností. Tato věda zakládající se na smyslech podněcuje u jednotlivců, být si více vědom svého vlastního procesu vnímání a cítění. Rozvíjením schopnosti, zažívat jevy plně a s větším uvědoměním, se podporuje růst schopnosti rozvíjet pojmy, které spojují jevy mezi sebou. Takovými spojujícími pojmy jsou přírodní zákony. Tento proces vyvolává aktivní propojení mezi jedincem a světem. Z toho plyne důkladnější porozumění vztahu mezi světem subjektivním a světem objektivním. Takové vědecké porozumění není omezeno jen na automatické a bezmyšlenkové podmínky, které plynou z lidských znalostí, ty totiž odcizují člověka ze světa, ve kterém žije. Většina vědeckých metod také vychází ze zážitků a zkušeností, ale obvyklá praxe se rychle přesune k představám modelů z vymyšleného světa existujícího mimo postřehnutelný svět. Je předpokládáno, že tento vymyšlený svět způsobí to, co je přímo postřehnutelné. Platnost takového modelového světa je určena jeho testováním v řízených pokusech. Když je podle modelů předpovězeno to, co nastane za daných okolností a přímo se to tak stane v řízeném pokusu, vědci uzavřou, že model je správný a jevu bylo porozuměno. - 10 -


úvod

Otázka: „Proč se to stalo?“ je zodpovězena v pojmech chování daných modelů. Situace je analogická s tím, co zažívá člověk, když sleduje ručičky hodin jdoucích kolem každou minutu a každou hodinu a ptá se, proč se to děje. My si můžeme představit, že čísla hodinek můžou vyvolávat tento jev. Avšak, skutečně vědět, co je tím pravým mechanismem, můžeme, až když otevřeme vnitřek hodin, vyzkoušíme jej a porovnáme jej s vymyšleným modelem. Skutečně známe příčinu pohybu, až když je mechanismus pochopen, ale tento pochopený mechanismus je ze světa jevů, ne mimo něj, na rozdíl od vymyšlených modelů světa. Příčinu je nemožné hledat za světem jevů. Klasické vědecké chápání, že vše je ve tvaru výchozího modelu, při vysvětlení zkušeností předpokládá, že svět je jako stroj, že může být brán odděleně(že se dá rozebrat na součástky). Taková metoda povzbuzuje a priori mechanické vidění světa, mechanické vidění světa se má stát smyslem života. A co víc, taková praxe povzbuzuje zájem o virtuální svět spíše než o svět přímých zkušeností. Praxe takové vědy odstraňuje lidské bytí z jejích experimentů. To je odcizuje od reality. Věda založená na smyslech*, naopak, podporuje zájem o skutečné zkušenosti(zážitky) a hledá vztahy a souvislosti mezi nimi. To povzbuzuje spojení s ostatními lidmi a s prostředím daleko více než hledání mimo toto prostředí (někde stranou a odděleně), protože vychází z přímých zkušeností člověka s prostředí ve kterém žije a s lidmi kolem něj. Přímá účast na prostředí - lidském, přírodním a lidmi vyrobeném- dává okamžitou intuici pro možné škodlivé účinky lidské činnosti a tím i znalost sebe sama.

Pedagogický význam vědy zakládající se na smyslech*. Neuvěřitelný růst a vývoj charakterizuje prvních 7 let dětského života. Během tohoto času se výška dětí zvětší nejméně třikrát. Děti vyvíjejí schopnost být pánem svých tělesných pohybů. Učí se pohybovat se v okolním prostředí, nevědomě koordinovat svůj smysl

- 11 -


úvod

pro rovnováhu s viditelnými obrazy fyzických těles ve světě. Učí se také mluvit, poslouchat a slyšet, získávají propracované(vysoce důmyslné) porozumění mluvené řeči, snad nevědomě, zatímco napodobují lidi, které slyší kolem sebe. Během let na základní škole děti vyvinou silnou obrazotvornost a představivost. Se začátkem školní docházky se objevují nové výukové styly. Děti jsou inspirováni k získávání znalostí láskou, důvěrou a respektem dospělých kolem nich. Děti mohou začít cítit že svět má řád a krásu. Během prvních ročníků se děti naučí základní kulturní prvky: abecedu, čtení, psaní, počítání, mýty, legendy a příběhy, patřící ke kultuře ve které oni žijí . Jenže, jak se děti přiblíží k věku 12 let, jsou čím dál méně upřímně nadšeny příklady dospělých v jejich okolí, které znají. Učitelé a rodiče, mající přímou zkušenost se žáky šestého ročníku, vědí, že děti už jsou si dobře vědomy toho, že jejich milovaní dospělí neví vše. Dokonce, že dospělí někdy nemají pravdu! V tomto věku, když schopnosti žáků pro chápání jevů se stanou dostatečně bystré pro kritické myšlení, se vynoří ptaní a kritizování. Udržují si ještě údiv ze světa, charakterizující minulé období . Ale, od šesté do deváté třídy, je údiv střídán kritickým myšlením a soustředěným uvědomováním. To je právě tehdy, když žáci začínají ovládat své, už zmíněné, síly a on nebo ona se začínají ptát otázkami typu: „ Jak víš, že je tohle pravda?“ Vnitřně hledají, jak vědět, komu můžou důvěřovat, a jestli je svět takový, jak dospělý říkají. Jestli jo, proč tedy občas nemají pravdu?“ Dětské vnitřní hledání začíná nevědomě přes smyslové zkušenosti, které získávají jejich smysly téměř jako pocity. Ale jak děti dorůstají do puberty, začínají dotazy více obsahovat pojmy, takže v období devátého ročníku, studenti jsou často schopní slovně vyjádřit tyto otázky. V devátém ročníku už je kritické myšlení žáků tak vyvinuté, že může učitel pracovat přímo s ním. V tu dobu zdraví žáci začínají věřit a akceptovat jako pravdu jen to na co přijdou vlastním myšlenkovým procesem. Učitel musí jednat jako průvodce pomáhající žákům přijít na dané úsudky vlastním úsilím. Učitelův cíl je dávat takové otázky, které dodávají odvahu studentům najít odpovídající přiměřenou odpověď sami. Díky takovému procesu poznávají studenti, že pravda je získána díky porozumění a ne strávením faktů

- 12 -


úvod

k zapamatování. Studenti vychovávaní tímto způsobem budou připraveni světu s mnoha problémy. Oni budou mít dovednosti nezbytné pro zkoumání s ohledem na nové situace se kterými se setkají. Budou mít schopnosti objevit vztahy a souvislosti i při setkání s něčím novým. Silná pojmová síla spolu s představivostí můžou vytvořit základ pro vhodné odezvy, které jsou probuzeny k činnosti. Studenti jsou připraveni čelit tomu, co bylo dříve neznámé. Vědecká pedagogika založená na smyslech je prostředek pro úspěšný přechod mezi obrazotvorným údivem z nižších ročníků a jasným vědomým pronikavým myšlením vysokoškolského věku. Když učíme porozumět základům jevů přesně, získáme důvěru čelit nejistotě a zmatku. Pedagogika popsaná v této knize dává žákům zkušenosti, které jsou základní pro porozumění lidského vnímání a poznání . Studenti jsou povzbuzeni začít dávat smysl jejich životu. Oni se noří nejen do porozumění světa, ale i do porozumění, jak sami chápou tento svět. Zabývají se otázkami typu: „ Co je základem pro lidské vnímání zvuku? Světelné říše ? Tepla? Ačkoli jevy jsou základní (jednoduché), zážitek spojený s nimi je mohutný. Ve Waldorfských školách tvoří studenti svůj vlastní záznam v každé třídě pomocí psaní kompozic a malování obrázků. Studenti při kreslení obrázků jevů nebo aparatur vyvíjejí a zvyšují pozorovací schopnosti. Jak se tyto schopnosti vyvíjejí jsou žáci schopni tvořit více detailů a přesnější obrázky. Někomu stačí jen pohled na uměleckou a vědeckou práci Leonarda da Vinciho, aby si vážil poznávacích možností umělecké činnosti. Dvanáct let staré vědomosti o světě a o sobě samých stále spočívají ve znatelném. Tím, že dáváme studentům možnosti pro objev, je zkusíme přivést k významnějšímu uvědomění si řádu, který je vlastní mnoha dobře známým jevům. Oni hledají, například, jednoduché vztahy mezi intervaly, které slyší a délkou kmitající struny, mezi osvětlenými a neosvětlenými objekty, nebo mezi teplým a studeným tělesem. Dokonce hledají vztahy mezi elektrickými a magnetickými jevy, a dalšími jevy, které jsou mnohem více záludné a těžší na popsání. V sedmém ročníku je poněkud větší složitost objevena ve vztazích mezi jevy. To je děláno v souvislostech, ve kterých jsou žáci povzbuzováni stát se více vědomími k aktivitě jejich vlastních smyslů. Pro takové studium se právě hodí zákon odrazu světla pozorovaný na hladině rybníka. Větší složitost je spojována s nemožností dostat - 13 -


úvod

se fyzicky přímo do prostoru odrazu(za zrcadlo) a některé pojmy jsou jen získané. Když se studenti dívají na rybník, učitel povzbuzuje také začátek uvědomování si jakou roli ve studentovi hrají jeho smysly při získávání světelných vjemů. Nebo v mechanice například zvětšíme složitost tak, že studenti a jejich učitel objevují matematické formule, které můžou být použity k předpovídání, jak dopadne rovnováha na páce ještě před tím, než to zkusíme prakticky. Třída odvozuje rovnici myšlením o výsledcích jejich včerejší práce, ty nejsou odhozeny pryč, jak se děje při učení se abstraktních informací na zpaměť. V osmém ročníku studenti pochybují pomocí otázek týkajících se jevů protože potřebují více duchaplných porozumění. Co se stalo v našem viditelném světě na hranici mezi dvěma rozdílnými průhlednými prostředími? Jak můžu porozumět tepelnému záření? Jak se projevilo porozumění prosté odchylce el.nabité lamely na vývoji moderního elektrického motoru? A to je okamžik, kdy učitelé jsou většinou vyzváni pomáhat studentům začít pracovat mentálně s jevy v modelech – volný prostor pro studenty je nalézání vztahů mezi nimi. Metody využívané v osnovách založených na smyslech, které jsou popisovány v této knize požadují na studentech trochu učení se zpaměti. Když je spor o tom co se stalo mezi dvěma studenty, nebo studentem ptajícím se učitele, řešíme to opakování jevů. Tady není dogma týkající se zážitku. Studenti mají svoje vlastní osobní zážitky a díky nim se snaží porozumět jevu. Často cítí, že se něco naučili. Studenti smí říct, :“Já se nebudu spoléhat to, co řekne učitel, že je dobře a co je špatně. Já to mohu vědět z mé vlastní zkušenosti! Já mohu potvrdit správnost mého myšlení mojí vlastní zkušeností.“ Ve věku specialistů a expertů, schopnost určit, co je správné jen na základě vlastní zkušenosti se stává vzácností. Často, génius ukazuje sám sebe skrze čerstvé porozumění, že nepřijme obvyklé ideje získané kvůli uznání druhými. Na konci osmého ročníku by studenti měli být schopni zvyšovat vědomí si výjimečných jevů a úkazů, které jsou přítomny v daných situacích, ale jsou často přehlíženy nebo nejsou ještě popsány. Oni se učí být si vědomi toho, co zrovna zažívají, a jsou schopni sdělit tuto zkušenost psaním nebo uměleckou formou. Studenti, kteří jsou

- 14 -


úvod

toho schopni na konci osmé třídy jsou dobře připraveni na více komplikované úlohy ve vyšších ročnících.

Jak užívat tuto knihu Demonstrace prezentované v této knize jsou řazeny tak, aby postupně rozvíjeli zkušenosti. Jsou seřazeny podle témat a dnů. Například pokus 8 W 1 znamená první ze série pokusů v osmém ročníku a téma teplo (Warmth). Ten je ze dvou částí, obě budou prezentovány první den. Upozorňujeme učitele, aby si zkusili sami pokusy předem než je provedou se žáky. Tak předejdete tlaku a stresu při pokusu v hodině. A s nadhledem můžete vést ukázku pro studenty a dá vám to často možnost naladit aparaturu. Pokusy v daném dnu by třída neměla hodnotit ani jinak komentovat.To si schovejte na druhý den při opakovaném provedení. Během toho se žáci nejdříve zaměří na detaily uspořádání aparatury a na postup provedení. Potom můžou udělat podrobné pozorování. V té době by měli hledat vztahy mezi jevy. Měli by zkusit objevit vztahy mezi jednotlivými jevy ve smyslu hledání podmínek pro zjevení. Takové vysvětlení by mělo být v termínech jejich zážitků místo nějakých hypotetických nebo virtuálních entit. Tato praxe podporuje ve studentech zájem a lásku ke světu. Během tohoto opakování má být dáno studentům dost času a dostatek podpory pro rozvoj jejich myšlenek. Měli by se ptát tak dobře jako dávají odpovědi. Někdy právě vlastní otázky studentům dovolí hlubší pochopení. Například, brali jsme v osmém ročníku optiku a stalo se následující. Během studování barev a spektra jsme se dívali přes prizma (hranol na rozložení světla). (pokus 8V3) a studenti dostali za úkol nakreslit scénu z jejich domova, jak ji viděli skrz prisma. Následující den, přišla Sarah do třídy plná zklamání a otázek. Řekla asi toto: Včera jsem začala kreslit okno v mém pokoji, jak vypadá přes prizma. Jak jsem seděla a kreslila, byly barvy slabší a slabší. Nakonec zmizely. Pak se zase začaly objevovat čím dál silněji. Ale byly vzhůru nohama a jiné než původní! Proč se to stalo? Když jsme se ptali na dobu, kdy kreslila a na to, jak dlouho kreslila, Sarah řekla, že kreslila odpoledne mezi 3 až 5

- 15 -


úvod

hodinou(Sarah dělala výkres 10. prosince v SARATOGA SPRINGS, NY.) Když začala kreslit bylo ještě slunce nad obzorem a její okno bylo světlejší než zeď a ona viděla teplé barvy spektra (červenáoranžová-žlutá) na rámu okna. Jak slunce zapadalo byl kontrast mezi oknem a zdí slabší a slabší a barvy mizeli. V 5 odpoledne, když je slunce už za obzorem, je zeď osvětlená lampou světlejší než okno, to jsou podmínky pro chladné barvy spektra (světle modrá-modráfialová) vznikající při průchodu přes prisma. Z otázek studentky a spolužáků se vyvinula jejich hlubší citlivost pro rozklad světla. Hodiny fyziky poskytují skvělou příležitost pro studenty vyvinout si přehlednost a jasnost předvedení, vlastní zápisy a obrázky. Žáci šesté třídy mohou být povzbuzeni předvést jejich znalosti geometrie při fyzikálních ilustracích. Při studiu velkých umělců renesance v sedmé a osmé třídě mohou být povzbuzeni „kreslit přesně, co vidí.“ Úroveň detailů na jejich obrázcích často ukazuje na jejich schopnosti něco postřehnout, cítit. Dokonce tak jednoduchý tvar jako je kádinka se hodí pro cvičení pečlivého pozorování. Skoro se všemi jevy z fyziky základní školy se setkáme v každodenním životě. Prací s metodami založenými na smyslech prezentovanými v této knize, učitel zjišťuje, že jeho vlastní schopnosti vnímání rostou. S růstem úrovně uvědomování si a úrovně sebevědomí bude učitel nacházet ještě nepopsané vztahy ve světě. Tato zkušenost muže být zdrojem nadšení a inspirace v učení. Jak jsou nové detaily světa popisovány a sdíleny třídou. Studenti budou vnímat učitelovo vzrušení a budou více vtáhnuti do učení. Individuální zkušenosti přinesou do třídy diskuzi o příkladech jevů, ať byly přineseny učitelem nebo žáky a patří mezi nejdlouhodobější upomínky na fyziku. Ony podporují a povzbuzují upřímný zájem o svět. Ještě více učitelé používající metody přímé smyslové zkušenosti asi ocení, že jejich vědomí o studentských silách a slabostech je lepší a lepší a dává jim schopnost lépe podat fyziku studentům při znalosti jejich potřeb. Často používáme pomůcky pro důkaz něčeho nebo pro získání více informací o světě. Užitek a hranice každé takové pomůcky musí být pochopen pro jejich správné vhodné použití. Konečně, všechny z těchto zkušeností musí být uchopeny přes naše smysly a seřazeny do chápání (porozumění) v pojmech nebo představách. Z tohoto důvodu je nutné, že rozumíme a rozvíjíme naše schopnosti vnímání za účelem moudrého užití z vnějšího nástroje(prostředku).

- 16 -


Zvuk 6.ročník

Fyzika 6.ročníku Zvuk – Akustika Optika – optické pokusy Teplo a chlad Elektřina a magnetismus

1 týden 1 týden 4 dni 1 týden

Zvuk – Akustika Začneme naše studium tím, že si začneme více uvědomovat různé zvuky. Jakou mají kvalitu? Jaké jsou podmínky nutné pro to abychom vůbec daný zvuk slyšeli? Potom studenti začnou experimentovat a porozumí spojitosti mezi zvukem a pohybem. Pomůžeme jim najít aritmetické vztahy mezi zvukem, který slyšíme a pohybujícím se předmětem. Den první Pokus 6S1. Uvědomování si zvuku Vytvoř mezi studenty atmosféru absolutního ticha. Ať se zavřenýma očima, v klidu a bez pohybu poslouchají okolí. První den venku a druhý den to zopakujte ve třídě. Co jste slyšeli? Poproste studenty, ať popíší kvalitu zvuků, které slyšeli. Zkuste popsat i prostorový „vzhled“ zvuku. Vytvářejte různé zvuky s různými materiály, tak aby je studenti neviděli. Ať studenti popíší kvalitu každého zvuku a hádají zdroj zvuku, poté jim ukažte, zda odhadli zvuk správně. Den druhý Připomenutí pokusu 6S1 Poslouchejte zvuky ve třídě. Je důležité si uvědomit, že člověk musí mít úmysl naslouchat, aby slyšel zvuky. Pokud nenaslouchá, musí být zvuk neočekávaný, aby se vnutil do vědomí. Zeptejte se

- 17 -


Zvuk 6.ročník

žáků, kdy toto zažili. (Kdy zažili, že i přesto, že na ně někdo mluvil, jej nevnímali apod.) Pokus 6S2 Zvuk slyšíme přes vzduch, vodu a pevné látky. Většina lidí si je vědoma, že zvuky slyší pokud jsou „ponořeni“ ve vzduchu. Vždyť je to každodenní zkušenost. Méně běžná je zkušenost, že se zvuk šíří i kapalným a pevným prostředím. Například, udeřte do kusu měděné trubky, která leží na stole, zatímco žáci mají uši na stolní desce nebo na trubce. [Půl palcová měděnou trubku koupíte v železářství a nebo dostanete od školníka. Trubku nechte uříznout studenty pilkou na železo.] Provrtejte na konci trubky otvory a zavěs ji na provázek tak, aby část její délky byla ponořena v nádobě s vodou. Studenti mohou ponořit své uši do vody, když udeříme do tyče. Také může učitel žákům doporučit, aby si ovinuli konce provázku pevně kolem obou ukazováčků a strčili si oba ukazováčky do uší, pak stačí udeřit do trubky. (viz obr.) Opakujte pokusy s trubkami různých délek a materiálů. Všimněte si, že pokud znějící trubku nebo tyč dotekem umlčujete, něco ucítíte v místě doteku. Domácí úkol: Ať se studenti ponoří uši úplně pod vodu ve vaně nebo velké nádobě s klidnou vodou. A ať poslouchají jak zní, když udeří do pevné stěny vany nebo nádoby. Srovnejte to se zvukem, který se vytvoří, udeříme-li na předmět úplně ponořený ve vodě. Den třetí Studenti, kteří udělali domácí úkol budou chtít popisovat svoje mnohé zážitky. Diskuze nad tímto úkolem dodá dětem odvahu sdílet i další pokusy, kde se setkali se zvukem v kapalné a pevné látce. Popisují svoje zážitky v plaveckém bazénu, nebo na jezeře s plující motorovou lodí, nebo co se stane, dáte-li ucho na dveře či železniční kolej. Můžete se zeptat studentů: „Proč používá lékař stetoskop?“

- 18 -


Zvuk 6.ročník

Pozorujte a poznamenejte si, že kvalita zvuku chvějícího se tělesa závisí na faktorech jako jsou tvar, délka, materiál. A tyč naopak potřebuje být rozkmitaná (rozechvělá), aby vydala tón. Navíc, nedokonalosti materiálu jako prasklinky, dutinky, střípky mění kvalitu zvuku, který slyšíme. Což můžeme ukázat na prasklé skleničce či zvonku. Můžete diskutovat o síle zvuku kostelních zvonů (pozn. v originále si povídají o Liberty bell) Pokus 6S3. Hudební zvuky Pozvěte si na návštěvu několik muzikantů, aby studenti mohli poslouchat smyčcový kvartet nebo trio. Nechte studenty popisovat zvuky a zkuste propojit jejich vlastnosti s jednotlivými nástroji. [Je zajímavé a důležité začít s přehráváním hudby jako celku, nedělit ji na jednotlivé nástroje. Teprve potom může být představen jen part např. houslí. A studenti můžou vybírat jednotlivé charakteristické zvuky každého nástroje, když jej poslouchají jednotlivě. Jaké jsou rozdíly v kvalitě?] Po skončení poslechu představíte dětem monochord. Ten je snadné vyrobit.(viz obr) Pro jednoduchost by měl být vyroben ze struny o délce přesně 1m nebo 1 yard. Nejdřív hrajte na volnou strunu (bez zbytečného natahování struny – jemně ne jako luk). Pak dejte studentům za úkol, aby našli oktávu změnou délky struny. Podložením struny trojbokým hranolem nebo válečkem, který má na sobě tenkou drážku pro upevnění struny, měníme délku struny. Studenti možná sami určí podíl mezi délkou struny při tónu o oktávu vyšším než u volné struny a délkou volné struny.

- 19 -


Zvuk 6.ročník

Čtvrtý den Připomenutí pokusu 6S3 Poproste studenty, aby si vzpomněli hudební vystoupení z minulého dne. Jakou vlastnost zvuku zažili při poslechu souboru jako celku? Nechte je porovnat tento zážitek s poslechem jednotlivých nástrojů. Je tady nějaký vztah mezi velikostí nástrojů a jejich zvukem? Dejte do podobného vztahu i zkušenosti při pokusech s měděnou trubkou. Co studenti objevili, když pozorovali tóny o oktávu vyšší s ohledem na podíl délek? Poté co si vyzkoušíte tento poměr délek i na dalších strunových nástrojích, můžete si napsat pravidlo: rozpůlením délky struny získám tón o oktávu vyšší. [přírodovědecký zákon je souhrn podmínek nutných k daným zkušenostem]. Pokus 6S4 : hudební intervaly Ať studenti posouvají kobylku monochordu a najdou několik dalších intervalů např. kvintu nebo tercii. Pro každý interval zaznamenejte délku znějící struny. Znovu zjistěte poměry délek. Učitel může ukončit práci s monochordem dvěma stručnými pokusy. První, napne strunu jako tětivu. Druhý, otočí monochord dnem vzhůru a vysype na dno jemný písek smíchaný s práškem z plavuně. Pak rozezvučte strunu. Po zkušenostech s tímto jednoduchým pokusem můžete rozeznít hranu Chladniho desky, kterou posypete stejnou směsí písku a prášku plavuně. (Ernst Friedrich Florens Chladni (1756-1827), přírodovědec na universitě v Göttingenu a asi první akustik, který navrhl a postavil hudební nástroje na základě svých výzkumů. Den pátý Připomenutí pokusu 6S4. Začněte připomenutím různých poměrů délek strun pro dané zvukové intervaly. Studenti pak mohou popisovat pokus s práškem(písek a plavuň) na monochordu a na Chladniho deskách. Buďte jistí, že žáci objeví vztah mezi zvukem a pohybem. Pohyb (často jen jemné chvění) a zvuk se vyskytují současně. Kde je pohyb,

- 20 -


Zvuk 6.ročník

tam je zvuk, a kde je zvuk, tam je také pohyb. Jedno nemůže být bez druhého. Zvuk a pohyb jsou zažívány najednou. Jsou vzájemné. Nadto, nedělá hrstka prášku na vibrující desce zvuk viditelným?! V takovém případě bychom mohli říct, že Devátá Bethovenova symfonie je analogií vzorů, které vidíme na obrazovce osciloskopu, když k němu připojíme mikrofon snímající nástroje v koncertní hale. (Doporučujeme aby tato sporná otázka byla detailně prohovořena až v osmé třídě v hodině fyziologie o vnitřním uchu.) Pokus 6S5. Chladniho obrazce Učitel může ukázat studentům jak znějí Chladniho desky různých tvarů, velikostí a materiálů. Na způsobu rozezvučení silně závisí i zvuk a obrazce, které deska vytvoří. Konec týdne věnujeme zpěvu.

- 21 -


Světelné jevy 6. ročník

Světelné jevy – Optika Zrak je převládajícím lidským smyslem. Při činnostech v tomto světě spoléháme na zrak více než na ostatní schopnosti, které máme. Naše závislost na zraku je tak pevná, že jej používáme k odhadnutí dalších smyslových zkušeností. Například očekáváme, že bohatě zbarvené jablko hezkého tvaru bude chutnat sladce. Nebo očekáváme, že čerstvě vypadající řezaná květina bude vonět, zatímco sušená ne. Taková důvěra, takové spoléhání na zrakové vjemy může vést u člověka k domnění, že to, co právě vidí, je opravdu skutečné. A nedokáže už vnímat a uvažovat z hlediska všech našich smyslů a v celistvosti bytí. Potom všem řekneme : „ Co vidím, tomu věřím.“ Přesto, všechny zrakové zkušenosti se skládají jen z vidění ideí (tzn. vidění obrazů). První optické zkušenosti v základním fyzikálním kurzu spočívají ve vidění barev a světlosti a tmavosti, ty jsou zdůrazněny. Zatímco ostatní neviditelné vlastnosti jsou potlačeny. Pokus 6V1 : Svítání a východ slunce. Ideální způsob, jak začít tento týden je pozorovat obzor při východu Slunce od úplné tmy. (Abychom dosáhli, co největší tmy, měl by být měsíc v novu nebo dorůstat. Úplné tmy však nedosáhnete v moderní velkoměstské zástavbě.) Toto setkání je tak důležité a mimořádné pro porozumění, že to stojí za námahu, kterou budete mít při organizaci. Další, ačkoliv méně úžasný, je způsob, kdy vezmete studenty do úplně temné místnosti a v tichosti a mlčky pozorujete postupné pomalé osvěcování okolí. (použij zařízení na tlumení světel a 500-ti Wattovou žárovku.) Učitel musí vést vnímání a pozorování studentů během cvičení. Zachytit první velmi slabý svit. Svět se pak stává zjevným v proměnlivých stínech (odstínech temnoty a šedi). Jak se zvětšuje kontrast stínů, přichází teprve možnost začít rozeznávat předměty a odhalit jejich třetí rozměr ( hloubku).

-22-



První barvy, které jsou pozorovatelné, jsou teplé barvy (červená, oranžová a žlutá). Ty jsou poté následovány studenými barvami (azurová, modrá a fialová). Hloubka a prostor začíná být velmi zřetelný s větší rozeznatelností barev. Všimněte si, že barvy se mění a mění se i jejich jasnost. Pokud jde o pokus v místnosti a se žárovkou, mohou být barvy viděny bělejší a bělejší, když budeme mít dostatečně silné osvětlení.

Den druhý Připomenutí pokusu 6V1 Požádejte studenty, aby popsali vztah mezi osvětlením a tím, co viděli. Je důležité uvědomit si, že svět se jeví ve všech svých prostorových a barevných bohatstvích, když je osvětlení správně vyváženo mezi jasem a tmou. Důležitou podmínkou, aby mohli hodnotit vztah mezi jasem a tím, co vidí, je znalost toho, že základními podmínkami pro vidění jsou lidská bytost, objekt, který je pozorován a zdroj světla (zářící těleso). Všechny tři se musí splnit současně, abychom měly prožitek zrakového obrazu. Například, okolní vesmír je tmavý i přes přítomnost pozorovatele a Slunce kvůli nedostatku objektů pro pozorování.

Pokus 6V2. Zářící, zrcadlící(odrážející) a pohlcující Zkušenost opravdové tmy je nicota (prázdnota) ne černota. Aby si to dokázal, propíchni konzervu trojhranným šídlem. Vyprázdni a vyčisti plechovku. Vystříkej vnitřek plechovky černou barvou. Podívej se do otvoru v plechovce a srovnej tento zážitek s pohledem do rozsvícené lampy. Když se díváš do lampy vidíš jen světlo(záři). Tady je světlo, které může být viděno bez objektu. Světlo nemůže být viděno v žárovce. Světlo nemůže být viděno na své cestě k objektu. Světlo nemůže být viděno na své cestě od objektu k oku pozorovatele. Vidíme záři a tmu. Mezi těmito hraničními podmínkami se svět předmětů ukáže pozorovateli. V tomto okamžiku představíme názvosloví pro rozlišování mezi kvalitami opticky rozdílných objektů. Žárovky, plameny a svítící světlušky sami vydávají světlo. Jsou zdroji světla. Na rozdíl od toho, jeskyně, doly, zorničky očí a náš otvor na -23-



konzervě jsou vždy tmavé, dokonce i tehdy dáme-li blízko k nim zdroj světla. Jsou zdrojem tmy. Zdroje tmy jsou vlastně prostory obklopené objekty. A nakonec jsou zde předměty, které uvidíme jen v sousedství zářících těles. Ty nazýváme „pasivně svítící“.

Den třetí Připomenutí pokusu 6V2 Začněte hodinu hodnocením pojmů a návrhů předchozího dne. Studenti mohou dávat příklady samovyzařovacích, samotemných a pasívně jasných těles. Pokus 6V3. Stíny Začněte pozorováním stínů venku v přírodě. Všímejte si geometrických vztahů mezi osvětlením(samovyzařujícími), předměty (pasívně jasnými) a stíny. Když se díváte na stíny vržené jehličím jedle, zpozorujete, že stíny nemají jehličkový tvar listů, ale spíše světlé místo obklopují tmavé v kruhové disky (tvaru podobném slunci). [Listy tady spolu působí stejně jako otvor kamery promítající Slunce. Tento jev je probírán v sedmém ročníku Fyziky jako camera obscura ] Pozorujeme častá místa kde jsou hrany stínů rozmazané a neostré. Vytvořte podmínky pro stíny ve třídě. Podmínka pro silné a ostré stíny je silný bodový zdroj umístěný blízko u neprůsvitných objektů. Nechte studenty posouvat osvětlenými předměty, tak aby je zdroj osvětloval z různých úhlů. Pozorujte, že vždy je jedna strana objektu osvětlena a druhá ne, to ilustruje vyváženost mezi jasem a temnotou(den/noc). [dříve již bylo uvedeno, že světlo nelze vidět. Zde nejsou vidět paprsky.] Výše uvedený jev může být pochopen v termínech: Dokud je povrch tělesa osvětlen zdrojem bude světlý, pokud nebude osvětlen bude tmavý.

-24-



Den čtvrtý Připomenutí pokusu 6V3 Které podmínky nevyhnutně potřebujeme, aby byly stíny vidět ? Jaký je vztah mezi polohou, velikostí a ostrostí stínu a polohou zdroje a okolních předmětů? Poznamenejte, že stíny jste nalezli na těch stranách okolních objektů, které směřovali ke zdroji. Pokus 6V4. zdánlivé barvy Na zdánlivé barvy se studenti těší. Vytvoří je třeba takto: V zatemněné místnosti chvíli upřeně pozorujeme malé jasné okénko. Potom přesuneme upřený pohled na tmavou zeď. Je potřeba mít kontrastní tmavosvětlý vzor. Je vhodné třeba rámy ve kterých je upevněno sklo. (Pokud je třeba, můžete použít velký vzor namalovaný černobíle, namísto jasného okna obklopeného temnotou. Pak umístěte vzor na tabuli a pokud je opravdu černá stačí přemístit pohled ze vzoru na tabuli.) Ať studenti namalují, co uvidí. Pak nakreslete asi 15-ti centimetrový černý kruh na bílé ploše. Pozorujte jej upřeně a pak přesuňte pohled na bílou plochu. Potom nakreslete podobně velké kruhy ze sytých barev – červená, zelená, modrá, žlutá – na bílém pozadí. Poproste studenty ať upřeně sledují každý kruh postupně jeden za druhým a pak ať přesunou pohled na bílé pozadí. Nakonec si studenti mohou namalovat kolo barev (color wheel). [Můžete už předznamenat, že zrakové zážitky vyžadují vždy člověka stejně jako vyzařující zdroj a objekt.V případě doznívajících barev má člověk rozhodující účinek. V předchozím případě fyzikální situace byl rozhodující v přinášení u pozorovaných účinků. Goethe mluvil o fyzikálních barvách(účinky ovlivněny hlavně podmínkami osvětlení), fyziologických barvách (účinky ovlivněny hlavně lidským pozorovatelem) a chemických barvách (účinky ovlivněny především přírodními pigmenty). Den čtvrtý Připomenutí pokusu 6V4. Jakou doplňkovou barvu, jste viděli po pozorování jednotlivých barevných kruhů? Doplňkové barvy mají zákonitost: Doplňková barva je ta, která je naproti původní barvě na Kruhu barev. Těmto párům barev se říká komplementární(doplňkové) barvy. Také černá a bílá -25-



jsou doplňkové barvy ačkoli nejsou na kruhu barev. [Zkušeností autorů je, že někteří studenti nevidí stejné barvy jako většina ostatních ve třídě. To se dá očekávat hlavně u barvoslepých.]

-26-



Pokus 6V5. Průsvitná a průhledná tělesa. Záře může být viděna i skrz lidskou kůži (podržíme-li natažené prsty před zapálenou svíčkou v tmavé místnosti – ukažte tento jev namalovaný Georgem de la Tour na jeho četných obrazech, např. Malá dívka se svící nebo svatý Josef, truhlář), velmi tenkou kůži, malířský papír, sníh, plasty a zakalený led. Nejsou vidět jasné obrazy. Ty mohou být jasně viděny přes průhledné tělesa (zahrnující led, vodu, rohovku oka, sklo a vzduch). Průsvitná tělesa vytvářejí stíny, které jsou někde mezi stíny vytvořenými průhlednými a neprůsvitnými tělesy. Ukažte tyto jevy pomocí průhledných a průsvitných materiálů.

-27-


Teplo a chlad 6. ročník

Teplo a chlad Lidé přežijí několik dní bez jídla. Po několika hodinách si budou stěžovat na nedostatek vody. Na nedostatek vzduchu si budou stěžovat už během první minuty. Nejvíc neodkladný je však nedostatek tepla, který nastane téměř okamžitě. Pro pochopení tohoto jevu vykročte ven do velmi mrazivého zimního dne bez kabátu.

Den první Připomenutí pokusu 6V5. Připomeňte, jak člověk využívá zrakové smysly k učení o světě. 1. Barvy nám říkají něco o podobě a tvaru objektů. 2. Souhra světla a temnoty nám dává informace o tvaru a podobě objektů. A také jas či tma jsou činitelé. Kteří ovlivňují barvu těles. 3. Stíny říkají něco o hloubce, šířce těles a nebo o jejich vzdálenosti od pozorovatele. 4. Zjevená velikost objektů nám dává záchytný bod k určení vzdálenosti od pozorovatele. [to je začáteční podmínka pro perspektivu. Nepoužívejte však ještě slovo perspektiva. Toto porozumění může být připomenuto další rok kdy se perspektiva učí.] Pokus 6W1a Jak víte, jak co je studené nebo teplé? Dotknete se toho. Projděte se po třídě s kusem ledu a s horkou čokoládou nebo polévkou. Pak vyzvěte žáky, aby se dotkli desky stolu. Ať studenti popíší všechny tyto experimenty. Pokus 6W1b Jen málo lidí má zkušenosti s kapalinami, které mají vyšší teplotu než vařící voda. Pro tuto zkušenost použijte odlitek železné instalatérské lžíce, kus cínu na pájení (dostupná ve specializovaných obchodech pro klempíře) a Bunsenův kahan nebo -28-



propanový hořák. Používejte izolační ochranné rukavice. ( Ty budete potřebovat i v dalších pokusech.) Rozpuste pájku. [Tento první pokus s pájkou je pro studenty zkušeností s velmi horkým zkapalněním, ne jako tání ledu.] Pozor! Roztavený kov způsobuje těžké popáleniny. Buďte velmi opatrní. Ujistěte se, že lžíce je suchá. Studenti vše sledují z bezpečné vzdálenosti a mají nasazeny ochranné brýle. Pokus s roztaveným kovem udělá na studenty silný dojem, ale musí být dělán s extrémní pozorností a opatrností. Pozorujte. Seberte z hladiny roztaveného kovu pěnu obyčejnou lžící. Všimněte si jaké pozoruhodné zrcadlo se vytvoří na povrchu. Nalijte polovinu roztaveného kovu do kbelíku se studenou vodou. Nechejte zbytek kovu, aby zchladl na vzduchu ve instalatérské lžíci. Pokus 6W1c Vařící vodu a ledovou vodu nalijte najednou do mísy (z umělé hmoty). Poslouchejte rozdílný zvuk při lití vody (studené, vařící).

Den druhý Připomenutí pokusů 6W1 Požádejte studenty, aby seřadili led, desku stolu, lidské tělo, svíčku, horkou čokoládu, roztavený kov podle teploty(„horkosti“). A nechte je vysvětlit, proč je zrovna takto uspořádali. (Učitel by ještě neměl dělat hodnocení těchto uspořádání.) Pokus 6W2a. Tání ledu pod tlakem. Tento pokus budeme dělat s blokem ledu o teplotě o něco menší, ale blízké teplotě mrazu (0°C). Uvažte dvě velká závaží (aspoň 5Kg) na holý tenký kovový drát. Dobře pracují kytarové struny. Umístěte drát přes blok ledu tak, že závaží volně visí každé na jedné straně(viz obr.). Pozorujete, že se drát zařezává do ledu a prochází skrz něj.

-29-



Pokus 6W2b teplo a chlad jsou naším tělem vnímány relativně, záleží na teplotě našeho těla. Naplň misku velmi teplou, ale ne vařící vodou. Druhou misku naplň velmi studenou vodou. A třetí misku naplň vodou s teplotou odpovídající teplotě místnosti. (tuto misku můžete naplnit večer a nechat ji ve třídě do rána). Postavte třetí misku doprostřed mezi ty dvě ostatní. Nechte sáhnout studenty levou rukou do horké a pravou rukou do studené vody. Potom dají studenti obě dvě ruce do prostřední vlažné vody a poproste je, ať nepopisují nahlas, co cítí. První kdo to zkusí, bude pravděpodobně ohromen výsledkem tak, že to budou chtít zkusit i ostatní. (Studenti nic neříkají dokud nemají všichni šanci si to vyzkoušet.)

Pokus 6W2c. Studené a teplé ruce. Dovolte studentům, aby si ponořili ruce do studené vody na tak dlouho dokud to vydrží, a pak je nechte napsat jejich jméno. Opakujte ten samý pokus, ale s horkou vodou. Podívejte se, co se stalo s kusem ledu a s drátem popř. se závažím.

Den třetí Připomenutí pokusů 6W2 Udržujte konverzaci se studenty, co je teplé a co je studené. Začněte otázkou: „ Je ve třídě teď teplo nebo zima?“ Někdy se povede, že někteří budou říkat chlad a jiní zima. [horko a chlad jsou závislé na stavu našeho těla. ] Jaký je účinek tepla a chladu na člověka? To popisuje pokus (6W2c), když dáme ruku na chvíli do studené nebo horké vody a pak zkoušíme psát. (Chlad věci dělá tvrdší, tužší, neohebné, kratší a uzavřené. Horko věci dělá volnější, ohebnější, otevřenější a větší.) Porovnej pozici člověka na pláži v létě s pozicí člověka čekajícího na zastávce autobusu v zimním ránu. (pokud učíte tuto epochu v zimě, mohou si to žáci vyzkoušet tak, že vyjdou bez kabátu ven) -30-



Co se týče bloku ledu (6W2a): Voda je jedinečná. Její teplota tání klesá s rostoucím tlakem. ( U většiny ostatních materiálů bod tání s rostoucím tlakem roste. Když mluvíme o teplotě tání materiálů, obyčejně nemluvíme o daném tlaku, ale předpokládáme, že se to děje při atmosférickém tlaku. Říkáme: „bod tání za normálního tlaku“.) Zatížený drát působí větším tlakem na led, který lokálně pod drátem taje a nechá drát projít přes roztátou část. Jakmile je však tavenina nad drátem už není pod tlakem a zase mrzne, protože teplota okolí je nižší než bod mrazu(ten je vyšší, protože klesl tlak). Teplota, při které byla voda pevná nebo kapalná byla pořád stejná a rovnala se teplotě okolní masy ledu. To je důvod proč můžeme bruslit. Tlak ostří brusle sníží teplotu tání vody(ledu) takže my se kloužeme po vrstvičce kapaliny, která opět zmrzne po přejetí z výše uvedeného důvodu. (Ostří se chová stejně jako drát.) Proberte se studenty, proč se špatně bruslí, když je venku obrovská zima (nebo že auta nemají tak velký sklon ke smykům).

Pokus 6W3. Tající a vřící voda. Umístěte kousek ledu do sklenice o objemu 800 až 1000-ml. Nepoužívejte moc velký kus, protože pak by byl pokus moc časově náročný. Použijte Bunsenův hořák nebo kahan a zahřejte led ve vodu a tu pak v páru. Opatrně pozorujte všechny nastalé změny. Studenti si mohou namalovat několik pozorovaných situací. Měli by být absolutně v klidu a v tichosti. Udržení klidu ve třídě je snazší, když malují. Nicméně učitel potřebuje a smí poznamenat :“Vidím něco nového. Vidí to všichni ostatní?“

Den čtvrtý Připomenutí pokusu 6W3. Připomeneme si postřehy při pokusu6W3. Jistě poznamenejte druhy bublinek před varem. První druh bublinek je vzduch rozpuštěný ve vodě. Druhé bubliny vznikají uvolněním páry, nebo varem. Pokus 6W4 : Tvar proudění v horké, vlažné a studené vodě. Vezměte plnící pero a kápněte kapku inkoustu do každé ze tří kádinek. První je naplněná studenou vodou, druhá vlažnou a třetí -31-



horkou vodou. Pozorujte. A znovu diskutujte o rozdílech mezi horkou a studenou vodou.

[poznámka pro učitele: V tomto případě se máme poněkud odtáhnout od situace. Nicméně musíme nést v mysli, že význam tepla a chladu je vždy zakořeněný v lidských zkušenostech s těmito vlastnostmi. Teplem my myslíme horko nebo chlad. Teplo je vnitřní hledisko materiálů, které něco říká o jejich proměřovacích schopnostech. Aby se zvýšila jejich schopnost (potenciál) přeměny, teplo v tělese se musí obyčejně zvýšit. To se stane vystaveným chladnějšího tělesa tělesu teplejšímu. Např. Aby se led ohřál a roztavil (přeměnil), byl vystaven horké kádince a horkému vzduchu v kádince. Kádinka byla rozehřátá vystavením horkému plameni. Vzduch v kádince se ohřál vystavením se horké kádince. ( Tímto řetězením se můžeme dostat až ke Slunci. Slunce dává energii listům rostlin a ty se stávají zdrojem paliva.) Tato myšlenka přeměňování schopnosti ohřívání je také zobrazena v mnohých legendách a mýtech. Např. Pták fénix vstává z popela. Pečení chleba může být dalším příkladem proměřovacích schopností ohřívání.]

-32-


Elektřina a magnetismus 6. ročník

Elektřina a magnetismus [Důležitá poznámka: pokusy s elektřinou v šestém ročníku se točí kolem elektřiny vznikající třením (statická elektřina). To vyžaduje velmi suchý vzduch. Takže, je nejlepší tyto experimenty dělat v zimě(leden nebo únor na severní polokouli).] Pokud budete poslouchat a pozorovat pozorně příroda se s námi podělí o některá svoje tajemství. Něco se stane a už je to pryč. Připomeňte znovu, že musíme pozorovat a poslouchat s větším uvědoměním.

Den první Připomenutí pokusu 6W4. Pozorování souvisí s výsledky pokusu 6W2c. Pokus 6E1a. vytváření statické elektřiny zaječí srstí a jantarem. K seznámení se statickou elektřinou použijeme kus zaječí kůže, kterou třeme jantarem ( Dobře použitelný je jantarový náhrdelník.) Studenti musí být absolutně v tichosti. I místnost musí být tichá. Zavřete okna a odstraňte zdroje hluku. Vše musí být úplně suché, včetně učitelových rukou. Slyšíte praskání? Vytrhni několik chlupů z kožešiny a dej je na černou papírovou stavbu. Tři jantar zaječí kůží. A pomalu přibližuj jantar ke chlupům. A pak stejně přibližuj pomalu kožešinu ke chlupům. Zkus, co se stane, pokud se chlupy dotknou jantaru a kůže, a pak zkus znovu docílit původních účinků. Jen po takto hezky viditelných účincích, velmi lehce poprášíme kožešinu vodou a zkusíme pokusy zopakovat. (poznámka: Jantar je původní materiál u kterého byly pozorovány elektrické účinky. Řecké slovo pro jantar je elektron.)

-33-



Pokus 6E1b. elektrostatické účinky : bavlna a lepící papír: Umísti na stůl list lepícího papíru o rozměrech aspoň 0,5m x 0,75m. Ať studenti podrží pevně okraje papíru na stole. Roztrhej klubko vlny na malé tenké kusy a rozprostři je na povrch papíru. Opatrně oddělte horní část lepícího papíru od spodního listu, zvedejte ho rovnoměrně hladkým pohybem. [ Po oddělení listů, se chomáče vlny postaví. Některé možná dokonce poskočí.] Jemně a hladce pohybujte lepícím papírem nahoru a dolů nad spodním listem bez toho, abyste se ho dotkli.

Pokus 6E1c. Vznik elektrostatického pole Skleněná tyč, hedvábí a kulička zavěšená na niti (korálek obalený alobalem, nebo dužnina černého bezu, při nejhorším kus polystyrenu) Zavěs kuličku nití na stojan. Tři skleněnou tyč hedvábím a poté ji přibliž ke kuličce, opatrně abys ses jí nedotkl.

Den druhý Připomenutí předchozích pokusů 6E1. Poproste studenty ať popíší, co pozorovali. [Pozor oni neviděli ani neslyšeli elektřinu! Slyšeli praskání, možná viděli jiskru. Určitě viděli pohyb (vlna se postavila, zaječí chlupy se postavili, kulička se pohnula), ale neviděli „věc“, která se jmenuje elektřina. Elektřinou my vnímáme ty zvláštní jevy, které se přihodí za daných podmínek. Aby tyto jevy mohli nastat musíme s materiály zacházet speciálním způsobem. Musí být dány do velmi blízkého kontaktu, a pak odděleny. Příprava procesu vytváří elektrické podmínky, které dají -34-



vzniknout vizuálnímu a sluchovému jevu, které pozorujeme.] Jaké jsou materiální podmínky pro tyto jevy? Dva rozdílné suché materiály musí být dány do velmi blízkého kontaktu a rozděleny. (V závislosti na vybraných materiálech a vlhkosti jsou jevy silnější nebo slabší.)

Pokus 6E2 Zelektrizovaná tyč a elektroskop. Přibliž skleněnou tyč k zavěšené kuličce bez doteku. Pozoruj pohyb. A potom tu samou tyč přibliž k elektroskopu a pozoruj, zda je tu nějaký jev. Dotkni se elektroskopu tyčí a oddal ji. (Křidélko elektroskopu se pohne a zůstane vychýlená.) Položte před tabuli koberec. Nechte dva studenty třít nohama s ponožkama o koberec a pak ať se dotknou vzájemně každou špičkou prstů. Zopakujte to z různými studenty. Pozorujte závislost jevu na druhu ponožek, velikosti studentů, a suchosti/vlhkosti kůže.

Den třetí Připomenutí pokusů 6E2 a 6E1, jejich srovnání Prodiskutujte pokusy s kuličkou a elektroskopem. Pohyb křidélka a jeho návrat při přiblížení z elektrované tyče byl podobný jako u kuličky v blízkosti z elektrované tyče. Nový jev nastane, když se zelektrovaná tyč dotkne elektroskopu a pak ji oddálíme. Křidélko už se nevrátí do původní polohy a my to můžeme uzavřít s tím, že vnitřek přístroje je zelektrizovaný. Můžeme tak najít druhou cestu zelektrizování tělesa. Nicméně musíte poznamenat, že vnitřní část elektroskopu je z kovu. Tento druhý způsob přenosu elektřiny pracuje jen pro nějaké materiály, typický je pro kovy. Materiály, které přenášejí elektřinu tímto způsobem dobře nazýváme vodiče. Vodiče jsou materiály, které snadno mění své elektrické vlastnosti, zatímco i izolátory (dielektrika) velice nesnadno mění svoje elektrické vlastnosti.

Pokus 6E3a. Magnetismus- magnetovec- kompas. Ve velké kádi nebo vědru nechte plavat na velmi lehkém kusu dřeva nebo korku magnetovec, nebo na víčku od nějaké nádoby -35-



kruhového tvaru. Nechte magnetovec klidně plout na hladině a poznamenejte si jeho pozici. Pootočte plavidlo a sledujte, zda se vrátí do původní polohy. [ Učitel by měl zkusit různé polohy kamene a ve třídě začít s tou, která má nejlepší odezvu, a pak položit kámen i na jinou stranu a znovu pozorovat stejné pokusy.] Konec kamene, který míří na sever nazýváme severní pól hledající konec kamene. [Doporučujeme, aby učitel mluvil o konci kamene hledajícím severní a jižní pól a ne o jižním a severním pólu magnetu. Rozhodně neoznačujte konce + a - .] Poznamenejte, že je tu úhlový rozdíl mezi severním pólem (místo zemského povrchu, kudy prochází zemská osa, kolem se Země otáčí) a severním magnetickým pólem. Tento úhel se nazývá magnetická deklinace(odchylka). To se může projevit u map tak, že se orientují přesně podle kompasu. Diskutujte užití magnetovce v začátcích navigace. Nánosy magnetovce byly původně objeveny v Magnesii(část Řecka). Z tohoto místa přišlo slovo magnetismus. Představte kompas jako moderní magnetovec. Ukažte obyčejný kompas. Poznamenejte, že kompas je vyroben z oceli (železo s velmi malým množstvím uhlíku). Srovnejte orientaci kompasu a magnetovce.

Pokus 6E3b. Magnetování ocele. Položte asi metr dlouhý ocelový prut o průměru asi 2,5 cm (používají se pruty do železobetonu) na vhodně chráněný povrch stolu. Srovnejte tyč ve směru sever-jih. Také zkuste orientovat tyč podle odchylky magnetického pole od povrchu Země. Tato odchylka se mění obecně místo od místa na Zemi. Sklonoměr (inklinometr) vám zde může pomoci, ale tato informace by měla být dostupná u místních geologů. Důvod, proč navrhujeme dlouhý prut je, že tento magnetický jev je velmi slabý a délkou jej zesílíme. Na druhou stranu je těžší zmagnetizovat delší tyč. Opakovaně prudce udeřte na konec tyče kladivem z krátkou násadou (tzv. perlík). Jestliže rány na konec tyče nejsou dostatečně silné tlučte prut po celé délce. To bude možná vyžadovat nakloněnou podpěru, jako -36-



třeba kovovou desku podepřenou hromadou hlíny. Nepodepřená nebo špatně podepřená tyč nepracuje, protože se ohýbá. Údery kladiva musí být velmi tvrdé. Tento proces je těžké zvládnout, ale stojí za to, protože tu studenti přímo zažívají přípravu a vytváření magnetu. Zavěste tyč na stojan provázkem uvázaným v těžišti tyče. Pozor ať je tyč uvázaná v těžišti a je nad základnou stojanu, jinak vše spadne. Pozorujte, co se stane. Den čtvrtý Připomenutí pokusu 6E3. Stejně jako u elektrických jevů i zde vidíte pohyb bez zjevných příčin. Vy jste neviděli nic co by používalo sílu u magnetických materiálů. Náraz má tu samou roli při magnetizaci jako oddělení z blízkého kontaktu u elektrizování. Magnetování, nicméně, je mnohem více stabilní, více či méně trvalé. (pozn. Elektřina a magnetismus byly považovány za stejný jev do roku 1600 než vydal Sir William Gilbert publikaci De Magnete.) [pozn. pro učitele: jejich vzájemné ovlivňování pozorujeme u elektrického motoru, který probíráme v osmém ročníku.] Pokus 6E4a. Působení materiálů a prostorové orientace na magnetování. Zmagnetizovány mohou být jen ty materiály, které obsahují aspoň zlomek železa, kobaltu nebo niklu. Zkuste tlouci do hliníkové nebo plastové tyče, jestli to přinese stejný účinek jako u železného prutu. Také zkuste zmagnetizovat kus nemagnetického prutu, který je orientován západ-východ. Tady můžete tlouci po celé délce kusu tyče. Podívejte v jakém směru musíte orientovat kus, pokud jej chcete zmagnetovat. ( mělo by to být západ – východ. Nicméně, protože jev je tak slabý, je pravděpodobné, že kroutivý moment provázku bude silnější než magnetické směřování.)

Pokus 6E4b. účinek teploty na magnetování -37-



Zmagnetizujte asi půl metr dlouhou a 3 milimetry v průměru silnou ocelovou tyč. Předveďte její magnetickou orientaci sever-jih. Propanovým hořákem ji zahřejte do barvy třešňové červeně. [pozor : používejte ochranné rukavice!] Až bude tyč chladná, vyzkoušejte zase její magnetické účinky. (Pokud jste ji dostatečně zahřáli je demagnetizována.) Den pátý Připomenutí pokusu 6E4. Materiál je zmagnetizován v závislosti polohy osy tyčky ke směru Sever-jih zeměkoule. Z toho my můžeme zjistit, v jaké poloze ležel magnetovec v zemi, když se formoval. Můžeme si představit zmagnetování hřebíku, když stavíme zeď orientovanou západvýchod. [návrh: možná by bylo dobré zakončit šestý ročník fyziky vytvořením obrazu přírody, který popisuje nějaký jev, který jsme tu probírali. Například poslední paprsky zapadajícího Slunce připomenou jas, temnotu a teplo. Vodopád připomene zvuk. Elektřinu a magnetismus může připomenout polární záře.]

-38-


Teplo a chlad

7.ročník

Fyzika 7.ročníku Teplo a chlad Vizuální jevy – optika Elektrické jevy Mechanika

1 týden 6 dní 4 dny 6 dní

Teplo a chlad Vařící polévka se před nandáváním na talíře zamíchá lžící nebo naběračkou. Polévka je příliš horká pro míchání prsty (dokonce i když jsou vaše prsty čisté a ostatní vám prominou jejich olíznutí). Nástroj vám zprostředkuje váš zážitek s polévkou, která je příliš horká k přímému doteku. Nicméně, ne vždy pracuje tak, jak máme naplánováno. Sama lžíce může být tak horká, že se jí nemůžeme dotknout. Jestli je moc horká závisí na (zprostředkujícím)materiálu. Zatímco kovová lžíce může být příliš horká, dřevěná nebo keramická být nemusí. Podobnou zkušenost máme s teplotou držadla, kterou zažíváte přímo, když zvedáte hrnec. Hrnec a držadlo(ucho) zprostředkovávají vaše vjemy velmi horkého plamene. Rozdílné materiály se také značně liší stupněm roztažitelnosti při změně teploty.

- 39 -


Teplo a chlad

7.ročník

Den první Připomenutí pokusů ze šestého ročníku Před seznámením se s novou látkou začneme hodiny sedmého ročníku živě, připomenutím experimentů tepla a chladu ze šestého ročníku. Tady jsou: a) Člověk cítí teplo dotkne-li se teplého tělesa a chlad dotkne-li se chladného tělesa. b) Vaše cítění chladu a tepla je závislé na okamžité teplotě vašeho těla. Například, když přijdete z chladu do místnosti cítíte velké teplo, zatímco ve stejné místnosti cítíte chlad, pokud přijdete z teplé sprchy. c) Většina materiálů, krom vody (mezi nula a čtyřmi stupni celsia), se roztahuje se zvyšující se teplotou a smršťuje se s klesající teplotou. Pokus 7W1. Přenos tepla a chladu přes materiály Část první. Uvař vodu v 1000ml kádince a vlož do ní velké lžíce o stejné velikosti jednu z kovu a druhou ze dřeva. Ponechej je ponořené ve vodě minutu nebo dvě. Poproste, aby se bez vzájemného mluvení postupně každý dotkl obou lžic. Po té, když se už dotkli všichni ze třídy. Je poproste, aby popsaly svoje zážitky ( to jsou: jednu cítím horkou a druhou necítím horkou). Část druhá. Zeptejte se třídy zda-li je tu student, který by sundal kádinku z plamene holýma rukama. A co s rukavicemi nebo s „chňapkami“ (rukavice pro kuchaře)?(Pak učitel může sundat kádinku z plamene s chňapkami.)

Den druhý Připomenutí pokusu 7W1 Poproste studenty, aby si připomenuli a popsali pokus z předchozího dne(7W1). „ Bylo pro někoho překvapením, že teplota dvou lžic z jedné vařící vody byla rozdílná?“ Byly ve stejné vodě, jsou přibližně stejně velké. V čem jsou rozdílné?(V materiálu.) Jak toto souvisí se sundává- ním kádinky pomocí chňapek? Při kontaktu s horkým(nebo chladným) tělesem rozdílného materiálu cítíme s ohledem na materiál teplo nebo chlad. Proberte se třídou, kde se - 40 -


Teplo a chlad

7.ročník

s tímto jevem setkávají na vlastní kůži. (Např. dotknutí se dřevěného nebo kovového držadla, kliky za chladného dne, posazení se přímo na holé nebo s potahem vinylové sedadlo v automobilu za horkého slunečného dne, procházka po písčitém a nebo travnatém břehu.)

Pokus 7W2. Silní teplotní zprostředkovatelé (izolátory) a slabí teplotní zprostředkovatelé (vodiče) Odstraňte víčka ze čtyř konzerv, které se používají na omáčky, ovoce nebo přesnídávky. Vymyjte je. To samé proveďte se čtyřmi menšími konzervami, které se používají na konzervovanou polévku. Hlavně jde o to aby se vešly do větších konzerv. (Ideální je, když prostor mezi povrchy menší a větší konzervy je 1,5cm.) Nasypte vhodný štěrk na dno větší konzervy tak, aby byly vršky obou konzerv stejně vysoko, když vložíte jednu do druhé.( Účel štěrku je fungovat jako zátěž.) Prostor v prvním páru konzerv vyplň vodou o teplotě rovné teplotě místnosti, u druhého páru vyplňte prostor stříhanou vlnou, u třetí dvojice pískem. U čtvrté dvojice nechejte prostor naplněn vzduchem. Umístěte čtyři páry konzerv na pánev s vařící vodou tak, aby byly co nejvíc ponořené, ale ještě neplavaly. Potom umístěte do každé malé plechovky velkou kostku ledu. Pozorujte a měřte čas, za který se kostky ledu úplně rozpustí.

Den třetí Připomenutí pokusu 7W2. Co jste pozorovali s ohledem na čas při rozpouštění kostek ledu? Jaký to má asi vztah k tomu jak dlouho vydržíme být chladní v horkém dni? A co zůstat teplí za chladného dne? ( Vzduch a stříhaná vlna izoluje kostky ledu od účinků horké vody mnohem víc než voda nebo písek. Poznamenejte, že ve střižené vlně je „ uvězněný“ vzduch. Ty materiály, které izolují tepelné účinky svojí šířkou nazýváme izolanty, zatímco ty materiály, které vedou teplo (nechají teplo skrz sebe procházet) nazýváme vodiče. Materiály, které teplotně izolují, jsou právě ty materiály, kterých když se dotknete rukou necítíte ani horko ani chlad i přestože jsou blízko nebo přímo v kontaktu s horkým či ledovým tělesem. Jak tohle vztáhnout ke zvířatům? (Například, uvězněný vzduch v ovčí vlně a v srsti zvířat.) - 41 -


Teplo a chlad

7.ročník

Pokus 7W3. teplotní roztažnost pevných látek Část první. Bunsenovým kahanem nebo propanovým hořákem zahřejte dlouhý a úzký šroub uchycený ve svěrce na stojanu.(deseti až třinácti centimetrový šroub stačí) Až jej úplně ohřejete ihned jej změřte posuvným měřítkem. Pak jej ponořte do ledové vody a znovu přeměřte posuvným měřítkem. Část druhá. Vezměte aparaturu Koule a prstenec. (viz obrázekv Čechách snadno dostupná školní pomůcka) Ukažte žákům, že koule snadno projde prstencem. Provlečenou kouli zahřejte hořákem nebo kahanem a potom ji zkuste provléci zpět. (Koule zpět neprojde, po určitou dobu.) Teď ohřejte prstenec tak, aby koule snadno prošla zpět. Znovu provlíkněte kouli prstencem a zahřejte kouli tak, aby nemohla zpět. Pak ponořte kouli do ledové vody a protáhněte ji snadno zpět skrz prstenec.

Den čtvrtý Připomenutí pokusu 7w3 Všechny pevné materiály se roztahují se zvyšující se teplotou a smršťují s klesající teplotou. To je technologicky velice podstatné. Například, prodlužování spojů mostů, kde železné prsty spojují most s náspem . V létě jsou prsty k sobě daleko blíž než v zimě. Dosti malé silniční mosty jsou stavěny s mezerou mezi silniční a mostní částí. Mosty jsou stavěny tak, že základna povolí natahování a zkracování jejich částí pohybem po ocelových válcích. Prostorové kolísání je problémem, protože dlažba se mění v jiném poměru než pod ní ležící kovová konstrukce. Pro vyřešení tohoto problému používají stavitelé speciální lepidlo, které dovolí keramické části a ocelové části roztahovat se a zkracovat nezávisle na sobě. Z historie, kyvadla hodin byla vyráběna z několika kovů tak, že jeden kov se za teplého počasí roztáhnul jedním a druhý se roztáhnul - 42 -


Teplo a chlad

7.ročník

opačným směrem, aby udržel délku kyvadla konstantní( a čas přesný).

Pokus 7W4a. Teplotní roztažnost kapalné vody Úplně naplňte láhev vodou a tu uzavřete zátkou s otvorem pro skleněnou trubičku asi 60cm dlouhou. Ohřejte láhev. Pozorujte výši hladiny v trubičce (pokud chcete, můžete si vodu obarvit, třeba potravinářskými barvivy.) Nechte láhev ochladnout a pozorujte. Podchlaďte ji ještě více ledem. ( Pozor nedávejte horkou láhev rovnou do ledu, mohla by prasknout !!!)

Pokus 7W4b. teplotní roztažnost vzduchu Vezměte tenkostěnnou kovovou plechovku – např. od piva, cocacoly, javorového sirupu, olivového oleje, nebo novou nepoužitou (!) plechovku na benzin (připomínáme tenkostěnnou), kterou lze koupit v železářství. Použijte saponát a horkou vodu a vymyjte zbytky. (Pozor i dosti čistá plechovka od benzinu může explodovat. Nepoužívejte ji!) potřebujeme vzduchotěsnou zátku. Umístěte plechovku na stojan a zahřejte, tak jak je to možné. Použijte chňapky. Odstraňte hořák a plechovku uzavřete. Dobře přiléhající gumová zátka postačí.(pozn. překladatele používám obyčejnou plastelínu). Nechte plechovku zchladnout. ( Stěny plechovky se vyboulí dovnitř, často doprovázeno zvukem „pops“.) Utište třídu a zátku odendejte. Den pátý Připomenutí pokusu 7W4 Tyto pokusy ukazují, že materiály se rozpínají, když jejich teplota roste, a smršťují, když jejich teplota klesá. V pokusu 7W4a kapalná voda se rozšiřovala a stoupala úzkou trubičkou. Roztažení vody souvisí s tím jak je voda horká na dotek. Můžeme tedy dát do souvislosti výšku vodního sloupce a teplotu vody. Toto je základní myšlenka teploměru. Znamená to také, že jak se sklo láhve zahřívá, roste i její objem a průměr. Ale poměr rozpínání skla je o mnoho menší než vody. Vzrůst objemu trubičky je extrémně malý a může být zanedbán. Takže výška vodního sloupce může být ukazatelem - 43 -


Teplo a chlad

7.ročník

teploty. (Poznámka: Tento primitivní teploměr je otevřený atmosféře a v závislosti na atmosférickém tlaku bude hladina vody při dané teplotě kolísat.) Plyny se rozpínají daleko více než kapaliny nebo pevné látky. Při pokusu 7W4b byla uzavřená nádoba naplněna horkým vzduchem, který při ochlazení se smrští velkou silou. Smrštění sníží tlak uvnitř plechovky. V tu chvíli atmosférický tlak (ten působí z venku na plechovku) je větší než tlak uvnitř plechovky. Stěna plechovky bude touto nerovnováhou sil zatlačena dovnitř. Vzduch v plechovce zaujímá menší objem. Při odstranění zátky z ochlazené plechovky je slyšet jak se vzduch hrne dovnitř, to ukazuje, že vzduch v plechovce měl menší tlak než v okolní atmosféře.

- 44 -


Vizuální jevy - optika

7.ročník

Vizuální jevy – optika V šestém ročníku jsme se soustředili na vztahy mezi jasem, temnotou a viditelným okolím. V sedmém ročníku je důraz na prostorové vztahy mezi obrazy, obzvláště mezi obrazy zjevného světa a obrazů v odrazovém prostoru (svět za zrcadlem).

Den první 7V1.Odraz v přírodní nádrži(nebo louže na chodníku) Vezměte třídu k nějakému klidnému vodnímu tělesu, ideální je přírodní nádrž. Pokud není přírodní nádrž dostupná poslouží stejně louže na ulici či cestě. Pozorujte obrazy na okraji hladiny vody. Ať studenti prochází pomalu kolem ní. (Měli by vidět, že se mění scéna podle místa odkud se dívají.) Požádejte studenty ať si udělají skici scén, které vidí přímo na hladině vody. Den druhý Připomenutí pokusu7V1. Co jste viděli? Výjev, který zrcadlí viditelný svět na hladině vody, dno nádrže, listy plovoucí na hladině, možná ryby nebo rákos ve vodě. Barvy v odrazu na hladině vody jsou obyčejně poněkud mdlé na rozdíl od svých protějšků ve viditelném světě nad hladinou. Klidná vodní nádrž za bezvětrného dne a její tmavé dno jsou nutné pro zrcadlení. „Jsou tu nějaké vztahy mezi viditelným světem v nádrži a obrazy světa nad hladinou?“ ( Tato otázka je klíčová pro tento týden.) Pokus 7V2. Odraz na pevných látkách. Podívejte se na zdrsněný a vyhlazený kus povrchu nějakého kovu. Bude stačit hliník, ocel, nebo stará pochromovaná poklice. Zkuste to samé s kusem vyhlazeného a zdrsněného dřeva. Zde je zajímavé zkusit také některý tmavý odstín dřeva jako je mahagon, eben nebo vlašský ořech.

- 45 -



7.ročník

Dejte každému studentovi kus skla, ať se dívají z různých úhlů. Studenti mají najít podmínky, za kterých vidí ve skle odražené obrazy. Opakujte tento pokus, ale dejte si za sklo různé pozadí. Například tak, že zadní stranu zakryjete černým nebo bílým papírem.

Den třetí Připomenutí pokusu 7V2 Vyleštěný povrch velmi zvyšuje jasnost a ostrost odrazů. Tmavé pozadí má sklon k tomu samému. Najděte podobnosti s pozorováním vodní nádrže (7V1). [Poznámka pro učitele: Asi budete chtít říci něco o historii zrcadel. Zrcadlení bylo prvně pozorováno na vodní plochách. První zrcadlo bylo vyrobeno z vyleštěného kovu. Modernější druh zrcadla byl vyráběn vysrážením stříbra z roztoku jeho soli na kusu skla. Sklo chránilo stříbro před poškrábáním a oxidováním. Pamatujete si ještě roztavený cín v loňském roce? Na začátku, když se pomalu formoval povrch taveného cínu, odrážel velmi hezky, ale tato jasnost a ostrost se rychle zhoršovala právě oxidací povrchu cínu. Velmi jemné vyleštění skel se dělá pomocí plování roztaveného skla na povrchu roztaveného kovu (plavené sklo) a pak se nechá chladnout. ( Sklo tuhne za vyšší teploty než kov.)

Pokus 7V3. Geometrie zrcadlových obrazů. Postavte třídu tak, aby stáli studenti v řadě vedle sebe před velmi velkým zrcadlem. (To většinou nejde a tak rozdělte děti do skupin.)

- 46 -



7.ročník

Udělejte do výše očí na zrcadle malé „x“ pomocí pásky. Ať studenti popíší, kterého spolužáka vidí, pokud koukají na „x“. ( Student stojící uprostřed vidí sebe a studenti stojící na opačných stranách řady se vidí navzájem.) Přilepte střed asi osmimetrového provázku na „x“. Jeden student chytí konec provázku a napne jej tak, aby ukazoval od jeho oka k „x“. Druhý student ať udělá podobnou věc s druhým koncem, ale ať zároveň kromě svého oka a „x“ dá do stejné roviny i oko prvního spolužáka. [poznámka! Dva dobře napnuté provázky budou vypadat, jako by se protáhly do prostoru za zrcadlo, nechte třetího studenta změřit úhel mezi každým provazem a povrchem zrcadla. Úhly by měly být téměř stejné. Zopakujte tento pokus s jinými studenty stojícími na jiných místech. ]

Den čtvrtý Připomenutí pokusu 7V3. Byl tu vizuálně hladký, špatně pozorovatelný přechod mezi prostorem obrazů v zrcadle a hmatatelnými předměty před zrcadlem. Když se díváme do zrcadla pod určitým úhlem (k povrchu zrcadla) jeví se obrazy v zrcadle ve stejné linii. ( provázek se nejeví na povrchu zrcadla ohlý nebo zlomený. U pozorovatele stojícího přímo před „x“ je linie jeho pohledu na sebe sama kolmá k zrcadlu. Také zrcadlový obraz druhého pozorovatele je viděn přímo proti aktuálnímu pozorovateli a kouká na něj z prostoru za zrcadlem pod stejným úhlem k ploše zrcadla jako aktuální pozorovatel, oba jsou v jedné linii. To ukazují napnuté provázky (spojující odraženého pozorovatele a pozorovatele ve skutečném prostoru) vidím jakoby procházet z prostoru za zrcadlem do skutečného světa. Úhly mezi dvěma pozorovanými provázky a zrcadlem jsou stejné.

Pokus 7V4 stíny v prostoru za zrcadlem Umísti zrcátko ne menší než 10x15 cm kolmo k desce stolu. Umísti svíčku přesně 15cm před zrcadlo a malý neprůsvitný předmět (svíčku bez plamene, víčko od propisky apod.) mezi svíčku a zrcadlo mírně na jednu stranu. Proveďte tento pokus v jinak tmavé místnosti. [pokud však bude místnost moc tmavá, nebudete schopni pozorovat druhý stín neprůhledného objektu směřující od zrcadla.] Pozorujte obrazy a jevy před zrcadlem a v zrcadle - 47 -



7.ročník

Den pátý Připomenutí pokusu 7V4. Proberte pozorování studentů z předchozího dne. Poznamenejte, že stín na stole jdoucí od zrcadla je vržen odrazem skutečné svíce! Také si všimněte stínu jdoucího ze zrcadla, který byl vržen asi z odražené svíce. Pokus 7V5 kamera obscura® [tento pokus musí být předveden třídě za tmy. Potřebuje dlouhý čas na předvedení, ale stojí to za to. Ideální místnost na to je v prvním patře se světlými zdmi a s okny do ulice. Je snazší zatemnit menší místnost.] Kompletně zatemněte místnost, všechna okna, škvíry dveří, apod. neprůsvitným materiálem. (lepenkový papír, ®

kamera obscura

z lat. camera obscura = temná místnost, resp. tmavá skříňka s jediným malým otvorem v přední stěně, jímž prochází světlo, které na protější stěně vytváří převrácený obraz předmětů před otvorem. K. o. popsal již ve 13. stol. angl. filozof Roger Bacon. Používal ji Leonardo da Vinci. V r. 1550 vědec Gianbattista della Porta vložil do otvoru k. o. skleněnou čočku, čímž napodobil fyzikální způsob fungování lidského oka. Princip rozvinul v 17. stol. něm. jezuita Athanasius Kircher, který do temné skříňky umístil lampu, jejíž světlo soustřeďovalo za ní umístěné zrcadlo a odráželo ho do štěrbiny s čočkou. Světelný paprsek procházel průhledným materiálem, na němž byl namalovaný obrázek. Po průchodu světelného paprsku štěrbinou s čočkou byl obrázek promítnut v normální poloze na protější stěně -- tento systém známe pod názvem laterna magika. - 48 -



7.ročník

hustá látka apod.) Den před pokusem za denního světla zkontrolujte všechny světlejší body a zakryjte je tak, aby byly tmavé. Zatemněná místnost posílí představivost a umocní zážitky studentů( a učitele!) Uprostřed okna 30cm na parapetem vyřízněte ostřím otvor s průměrem víčka od propisky. A nalepte pře s ní kus neprůhledného materiálu. Připravte velký list bílého papíru rovnoběžně s oknem asi 60cm od otvoru. Zhasněte světla a počkejte několik minut, než si oči přivyknou temnotě. Pak odstraňte papír kryjící otvor. Pozorujte obrazy na bílém papíru stojíce směrem k oknu.[objeví se vám převrácená scéna ulice. Tomuto jevu se říká kamera obscura.] Dáváme-li papír dále od okna zvětšuje se i obraz a po odstranění papíru, můžeme pozorovat obraz na stropě a stěnách místnosti. (je hezké takto pozorovat východ a západ slunce) Zatímco někteří pozorují obraz uvnitř, mohou se jít projít ostatní po scéně ven. Nakonec začneme pomalu zvětšovat otvor a pozorujeme změnu kvality obrazu.(Chvilku se bude zjasňovat, ale pak se velmi rychle rozostří.) Žáci sedmého ročníku, kteří toto zažijí, často říkají: “To je lepší než TV.“ [Připomeňte studentům, ať si na zítřejší den přinesou válcovou plechovku nebo tetrapakovou nádobu a silnou gumičku.]

Den šestý Připomenutí pokusu 7V5 Studenti popisují svoje zkušenosti z Kamery obscury. Budou mít jistě mnoho postřehů. Všimněte si, že bod na obrazu uvnitř v místnosti a odpovídající bod obrazu venku na ulici leží na přímce, která prochází otvorem v zatemněném okně. A že to platí pro všechny body obrazů. Je to ten samý jev jako obraz slunce na zemi vytvořený baldachýnem z listů lesa. (podívej se na pokus 6V3) a je základem pro dírkovou komoru( jejíž konstrukci si popíšeme v projektu 7V6).

- 49 -



7.ročník

Projekt 7V6 Stavba dírkové komory Studenti by si měli přinést do školy plechovku od kafe nebo válcovou papírovou nádobu od vloček a silnou gumičku. Dno a stěny uvnitř pokryjte černým papírem. Šídlem udělejte ve středu dna nádoby otvor o průměru 0,5mm. Pokryjte otevřenou horní část nádoby hedvábným nebo voskovaným papírem a připevni jej na okraj silnou gumičkou. Přikryjte si hlavy a ramena silným kabátem nebo přikrývkou (podobně, jak to dělávají fotografové, když se koukají jejich starými fotoaparáty) a můžete pozorovat svět na voskovém papíru přes malý otvor. Pro lepší obraz je důležité sledovat scény s větším kontrastem mezi světlem a stínem, a pokud je to nutné tak i zakrytí pozorovatele ze všech stran (pro co nejmenší osvětlení voskového papíru a očí z venku). Také si dejte čas na přivyknutí očí osvětlení. Je dost praktické zasunout válcovou nádobu do těsně přiléhajícího rukávu kabátu.

- 50 -


Elektrické jevy …..7.ročník

Elektrické jevy V šesté třídě byli elektrické jevy získány tak, že suché materiály umístěné blízko sebe byly od sebe odděleny. V sedmé třídě budeme tvořit elektrické jevy za vlhka(mokra). Den první Připomenutí vizuálních pokusů a optiky Než začneme s elektrickými jevy, provedeme třídu stručným přehledem jak zobrazujeme pomocí odrazu a kamery obscury.

Pokus 7E1 Lidská ústa jako zdroj pro "elektrický mokrý článek“ První část. Dej každému studentovi dvě čisté destičky z mědi a zinku (asi 2 cm na 10cm). Ujisti se, že nejsou zoxidované. Destička kovu by měla být lesklá. Poproste studenty, aby podrželi jedny konce destiček u sebe palcem a ukazováčkem a pomocí druhých konců destiček si stlačily nějakou část kůže, jako by ty dvě destičky tvořili dohromady kolíček na prádlo.[ Poznámka pro učitele: Nic se kromě štípnutí nestane. To ukazujeme schválně, aby zde byl vidět a cítit rozdíl při doteku jazykem.] Pak umístěte jednomu studentovi první destičku pod a druhou destičku nad jazyk a stiskněte volné dva konce destiček k sobě. Poté, co si to několik studentů zkusí samostatně a postupně, může to zkusit i zbytek třídy. Druhá část. Použij krokodýlky a připoj vodiče o délce 60-90cm na jednu měděnou destičku a jednu destičkou zinkovou. Ať si student dá destičky znovu do úst jako v předchozím případě, ale nedává už volné konce destiček k sobě. Jinými slovy, teď nejsou kovové destičky v dotyku. Učitel nebo nějaký student pak může držet volné konce vodičů a střídavě se jejich

- 51 -



dotýkat spojovat je a rozpojovat . Třetí část. Každý vodič připoj na jedné straně k měděné a na druhé straně zinkové destičce. Dva studenti si teď mohou dát do úst destičky spojené vodičem s destičkami jiného studenta. ( Jev bude většinou silnější.) Připojte další studenty do řetězu tak, aby každý vodič měl na jednom konci měď a na druhém zinek a aby každý student měl na jazyku dva různé kovy. (nic nebude cítit dokud všichni studenti nebudou mít páry destiček na jazyku a všechny vodiče nebudou spojovat rozdílné kovy. Rychle objevíte, že kruh je nejlepší formou pro tento pokus.) Nakonec nechte dvojice studentů spojit spolu vodičem destičky takto měděnou s měděnou a zinkovou se zinkovou. A ať si dají dvojice různých destiček znovu na jazyk.

Den druhý Připomenutí pokusu 7E1 Poté, co se studenti podělí o své zážitky, ujistěte se v tom, že zpozorovali to podstatné: 1. Nebyl tu jediný zážitek dokud se nezačali destičky dotýkat vlhkého jazyka . 2. A nebyl tu zážitek bez úplného obvodu(kruhu) střídajících se měděných a zinkových destiček. Pokus 7E2. baterie mokrých článků Rozpusťte sůl v jednom a půl litru vody a udělejte nasycený roztok. (Rozpusťte tolik soli,kolik je jen možné, aby vám nezůstávala na dně. Ze začátku přidejte velké množství. Ale potom přidávejte po troškách, abyste předešli zbytečně velkému zbytku nerozpuštěné soli na dně.) Nalijte nasycený roztok do 400ml kádinky do tří čtvrtin. Ponořte pár měděné a zinkové destičky částečně do roztoku tak, aby se jedna druhé nedotýkaly. Připoj na vykukující část destiček krokodýlky vodiče. Studenti se mohou dotknout konců vodičů svými jazyky.

- 52 -



Připrav podobně další kádinky a spoj vodiči střídavě měď a zinek. Nesmí se vám dotknout zinková destička a měděná destička v jedné kádince. Spojujte destičky do kola, aby tvořily jeden řetěz. A nechte poslední pár destiček měď - zinek nespojený, ale připojte ke každé jeden vodič. Vyzkoušejte volné konce vodičů jazykem.

Den třetí Připomenutí pokusu 7E2. V tomto případě jazyk cítí elektrický účinek, ale chybí tady část podmínek pro elektřinu. [poznámka pro učitele: Typický elektrický jev je zkušenost pohybu způsobeného bez nějakého přičinění materiálního prostředníka (hybatele) tlačícího nebo táhnoucího objekt (např. kuličku z bezového jádra), který se dá do pohybu. Další jevy spojené s elektřinou jsou jiskra, praskavý zvuk, a úder. V případě naší jednoduché baterie (pokus 7E2) jsme neukazovali, že je tento jev elektrický. Abychom to udělali, budeme muset postavit velmi silnou baterii, tak silnou, že k jejímu pólu bude kulička přitahována. Zážitky jazyka jsou jen další možností, jak nastanou zjevné elektrické stavy. To není pokus, ve kterém jsou účinky podobné k pokusu s pohybem kuličky.] V případě kádinky se slanou vodou s párem různých kovů tvoříme podmínky pro objevení elektrických účinků. Rozdílné kovové destičky ve slaném vodném roztoku nebo ve slinách tvoří mokrý článek baterie. Se vzrůstajícím počtem článků střídavě spojených rostou i elektrické účinky. Autobaterie je mokrý článek.

Pokus 7E3 Voltova baterie Připrav si jeden litr nasyceného vodného roztoku soli. Nastříhej proužky filtračního papíru o velikosti kovových destiček a namoč je do nasyceného roztoku. Postupně na sebe polož destičky a proužky - 53 -



měď—zinek—filtorvý papír—měď—zinek—filtrový papír až získáš aspoň pět sendvičových vrstev od každého materiálu. Navrstvi je na nějakou nekovovou desku třeba ze skla tak, aby se dali na dno (měděnou desku) a vrcholek (zinkovou desku) připojit vodiče. Dotkni se vodiči jazyka. Dotkni se vodiči kontaktů na objímce s malou žárovkou.

Den čtvrtý Připomenutí pokusu 7E3 Tyto „sendviče“ se nazývají voltova baterie. Situace je obdobná jako uspořádání pokusu 7E2. Velikou výhodou této baterie je, že se zmenšil potřebný prostor pro baterii. [Italský hrabě Alessandro Volta jako první sestavil tuto baterii na začátku 19.století.]

Pokus 7E4. : Roztažnost, žhnutí a přetavení drátu při průchodu elektrického proudu. AUTOBATERIE MŮŽE BÝT VELMI NEBEZPEČNÁ. POSTUPUJTE PŘESNĚ PODLE NÁVODU. Tato demonstrace by měla být dělána venku a studenti musí mít nasazeny ochranné brýle. Studenti by se neměli dotýkat žádných drátů, ani svými jazyky. Připoj kabelem pomocí krokodýla oba konce asi 60 centimetrů dlouhého drátu s průměrem asi 0,5 mm (drát s menším průměrem lze také použít). Zavěs tento drát do dvou kruhových držáků připevněných na železné stojany. (Drát by neměl být přichycen - 54 -



napevno.) S nasazenými koženými rukavicemi připoj kabely na kontakty autobaterie (poznámka : Drát se bude roztahovat přibližně 5 vteřin. Pokud se drát nepřetaví během 8 vteřin, okamžitě odpojte kabely z autobaterie.)

- 55 -


Mechanika ..7.ročník

Mechanika Schopnost zvednout těžké těleso souvisí ne jenom s tělesem, ale také s naším vlastním tělem. Vedle síly i velikosti, délky končetin a pozici našeho těla přímo ovlivňují náš úspěch při pohybu tělesy z jednoho místa na druhé. Mechanika v sedmém ročníku představí pojmy páka, moment síly(točivý moment) a rovnováha, studentům pomocí studia jak jejich těl tak i strojů. Den první Připomenutí pokusu 7E4: Pokles drátu ukazuje na jeho roztažnost. Roztažnost, žhnutí a přetavení drátu ukazuje, že drát měl vysokou teplotu. V čem je rozdílný tento pokus od pokusu s obyčejnou baterií a obyčejným drátem? Čím je dosaženo tak vysoké teploty? Autobaterie je o mnoho silnější zdroj. Ale to nestačí. Vysoké teploty je dosaženo kombinací silná baterie a drát s velmi malým průměrem, který je zapojen v obvodu. Této kombinace je využito u žhnoucího vlákna žárovky. (Edison hledal dlouho materiál, který se nepřetaví. První úspěšná žárovka měla žhnoucí vlákno z uhlíkového vlákna získaného z ohořelého rostlinného materiálu. Můžete ji vidět v Edisonově dílně v East Oranže v New Jersey, která je zpřístupněna veřejnosti.) Pokus 7M1 Rovnováha a houpačka Pokud máte na školním hřišti houpačku, začněte s ní. Jinak, označte střed trámku o rozměrech 2,5m x 10cm x 10cm (bez suků!) a dejte jej přes pevnou kozu na řezání (nebo přes poleno s velkým průměrem). Vyberte asi stejně těžké studenty, ať si sednou na opačné strany houpačky. A poproste studenty ať zvednou jejich nohy do vzduchu a pozorujte, co se stane. (Pokud jsou hmotnosti studentů blízké rovnováha na houpačce se neporuší a trám se nepohne.) A teď vyměňte jednoho ze studentů za menšího (nebo většího) studenta a pozorujte, co se stane. ( Upozorněte studenty, aby nezvedali nohy ze země příliš rychle.) Posunujte s trámkem tak dlouho až nastane rovnováha těchto nestejně těžkých studentů. Můžete to zkusit i tak, že na jedné straně sedí dva a na druhé straně jen jeden student. A znovu nalezněte pozice, kdy je trámek v rovnováze. (nemusíte posouvat střed, ale můžete měnit pozice studentů vůči středu.

- 56 -



Den druhý Připomenutí pokusu 7M1 Co se stalo, když na houpačce seděli dva stejně těžcí studenti? Co udělají lidé na houpačce, když nemají stejnou hmotnost? (Menší osobě se asi tlačí hůře, zakloní se nebo poprosí větší osobu, aby se předklonila, nebo radši posunula po trámku ke středu otáčení.) Bod ve kterém se trámek opírá můžete představit jako osu otáčení. My vidíme model(vzorec): Rovnováha je udržena zmenšením vzdálenosti těžšího studenta od osy otáčení a zvětšením vzdálenosti lehčího studenta od osy otáčení. Tato vzdálenost váhy od osy otáčení se nazývá rameno páky nebo rameno síly. Pokus 7M2. Rovnováha Před tím než třída připraví sadu volných závaží v rozmezí 1 až 15 kg (použijte závaží diskového tvaru, která se nasunují na činky) prostrčte každým silný provaz (lano) dírou uprostřed. Provlečené oko by mělo být tak velké, aby se mohlo snadno zavěsit a posunovat po trámku. Konce lana pevně svažte nebo použijte speciální spojku (viz obr.). Ať studenti podrží trámek a vy nasuňte 5 kg závaží blízko jednoho konce trámku. Přeměřte pákové (momentové rameno). Zavěšte i na druhou stranu 5kg závaží tak, aby nastala rovnováha. Znovu i zde změřte délku ramene (síly, momentu) páky.(Ramena by si měla přibližně odpovídat.) Přidej další 5kg těžké závaží na jednu stranu trámku (nebo vyměň stávající 5kg závaží za 10kg) a najdi novou rovnováhu přemístěním těžšího závaží. Změř novou velikost ramene páky (síly, momentu). Zopakuj tato měření s různými závažími na obou stranách a vždy zapiš hmotnosti a ramena (síly)páky. - 57 -



Den třetí Připomenutí a shrnutí pokusu 7M2. Cílem včerejších pokusů bylo dospět ke vztahu pro rovnováhu, trámek je v rovnováze, když hmotnost a její vzdáleností od osy otáčení na jedné a druhé straně vyvolají stejný účinek. Vyjádřený touto rovnicí. první hmotnost x její rameno = druhá hmotnost x její rameno

m1 x a1 = m2 x a2 Proveďte několik výpočtů, kde budete znát dvě hmotnosti a jedno rameno a budete dopočítávat druhé rameno. Nebo budete znát obě ramena a jednu hmotnost a dopočítáte druhou hmotnost. Užijte hmotnosti a ramena, které jste naměřili včera, ať můžete snadno zkontrolovat, že to tak je i ve skutečnosti.

Pokus 7M3 Páky a osa otáčení(opěrný bod) První část. Umístěte několik závaží o celkové hmotnosti 35 kg na konec trámku, který je podepřený uprostřed. Poproste studenty, ať zkusí tuto hmotnost zvednout tlačením na druhý konec trámku. Pak posuňte závaží na poloviční vzdálenost od středu trámku a nechte znovu studenty zvedat závaží tlačením na druhý konec trámku. Musí vyvinou menší nebo větší úsilí? Pak posuňte závaží zpět na konec a podepřete trámek v jedné čtvrtině blíž k závaží. Srovnejte zase s jakým úsilím je třeba teď nutno pracovat, abychom zvedli závaží. Opakujte ještě jednou, ale posuňte podepření ještě blíž ke konci (30cm). Nakonec, podepřete trámek na jednom konci a umístěte závaží na stejnou stranu jako je „vzpěrač“. Druhá část. Vezměte páčidlo nebo 1,2 až 1,8metrů dlouhou trubku nebo tyč a použijte ji k posunutí, překlopení nebo zvednutí nějakého velmi těžkého předmětu, jako je kámen, kmen, litinová kamna, vana apod. (Držte studenty dál od aut kolegů.) Experimentujte se způsobem opření a místem opěrného bodu (jako opěrka dobře funguje kus tvrdého dřeva).

- 58 -



Den čtvrtý Připomenutí a shrnutí pokusu 7M3 Připomeňte si, jak se měnilo úsilí nutné k zvednutí předmětu v závislosti na délce ramene. Ujasněte si především toto: čím blíže jsme páku podepřeli, tím snáze se zdvíhalo, ale tím také se zdvíhalo do menší výšky a druhá strana páky naopak musela vykonávat větší pohyb. Tak pro danou práci platí: Větší váha zvednuta o větší rozdíl výšek

o menší rozdíl výšek menší váha zvednuta

Použijte rovnici(pokus 7M2)a spočítejte, jak jste tlačili v několika případech. (teď, díky výpočtům můžete získat výsledky, ke kterým byste se nedostali měřením bez speciálních přístrojů.

Pokus 7M4a Výměna automobilových pneumatik vyžaduje točivý moment.

Budeme měnit pneumatiky. Použijte nástrčný klíč ¼ “ (viz obrázek) odpovídající velikosti matek a poproste nějakého silného studenta, ať povolí jednu matku. ( Pokud jej nemáte použijte přechodový díl (adapter), který se dá koupit v železářství nebo speciálním obchodě na autodílny a příslušenství.) On nebo ona obyčejně nejsou úspěšní. Zkuste to teď s nástrčným klíčem 3/8“(Držadlo je delší než u předchozího klíče). Asi znovu nebudou úspěšní. Pak to samé s nástrčným klíčem ½“. Nakonec vezměte křížový klíč z automobilu.(Teď už budete schopni matku povolit.)

- 59 -



Potom nasaďte na křížový klíč aspoň metrovou ocelovou trubku a povolte zbývající matky. (Lze koupit v obchodě přímo i teleskopický nástavec na klíč, který se používá na zarezlé nebo příliš utažené matky.) Nůžkovým zdvihákem zvedněte automobil. Používejte výrobcem automobilu předepsaný zvedák. Odmontujte kolo a sundejte jej a vyměňte. (Studenti by neměli dotahovat matky, učitel použije momentový klíč na utahování matek.)

Pokus 7M4b Ruka zápasí s nástrčnými klíči. Připravte 1/ 2“nástrčný ořech adapterem z 1/ 2“ na 3/8“. Použijte nástavec 3/8“ na prodloužení aspoň 15cm dlouhý. Nakonec připojte k rozšíření 3/8“nástrční ořech. Na oba ořechy dejte ráčny. Opřete nástavec o trámek kozy na řezání, tak, aby na každé straně bylo jedno držadlo a poproste studenty ať zkusí mechanickou verzi přetlačování rukou.

Den pátý Připomenutí a shrnutí pokusu 7M4 Proberte rozdíly při použití pák: rozdíly délek ráčen(držadel) klíčů, použití páky u zvedáku (kde kole na protější straně jsou místem podepření a prochází jimi osa otáčení), užití páky držadla zvedáku (ať hydraulického nebo mechanického), vliv páky při rozdílně dlouhých držadlech při přetlačování. Použitá síla a délka páky se nazývá točivý moment (moment síly). V rovnici pro rovnováhu na páce jsou výsledky součinu m1 x a1 a součinu m2 x a2 velikostí točivého momentu. Rovnice rovnováhy otáčivosti nebo vyváženosti tak může být myšlena jako návrh, že točivé momenty jsou stejné, když houpačka je vyvážená,(tzn.,že je v rovnováze).

Pokus 7M5 Bicykly jako přenašeče točivého momentu.

- 60 -



Zkoumejme bicykl s přehazovačkou(aspoň 10 rychlostí) pro pozorování užití pák a pojmu točivý moment. Páky brzd jsou dlouhé zatímco páka pro ruku na řidítku je krátká. Rychlý propouštěcí mechanismus pro odstranění kol za pomoci pák. Zadní kolo je poháněno pákou díky řetězu blízko středu kola. Pedály jsou uchyceny na koncích kliky(která působí jako páka.) při vlastní jízdě a šlapání do pedálů je spousta variací převodů. Vyzkoušejte je. Všimněte si daného úsilí a výsledné rychlosti.

Den šestý Připomenutí a shrnutí pokusu 7M5. Začněme tím, ať studenti popisují mechanické výhody užití mnoha pák(ramen páky) na kole. Která kombinace výbavy potřebuje největší úsilí a která nejmenší? Která kombinace výbavy umožňuje největší rychlost a která nejmenší? Začněme u kliky, vzdálenost pedálů od osy hřídele, spolu s tlačením nohou určují točivý moment vyvíjený na hřídel. (Okolnost, která limituje délku ramen kliky, je vzdálenost od země, když se klopíme do zatáček.) Tento moment je řetězem na ozubeném kolečku na klice přenášen. Větší kolečko, má větší délku ramene, a menší zadní kolečko působí na řetěz takovou silou, aby výsledný točivý moment byl stejný jako moment, kterým působím na pedály. Velké kolečko použiji na rovině nebo s kopce, kde vyžaduji rychlost a pro stoupání není vhodné. Rameno menšího kolečka u pedálů na ose je malé, síla na řetěz je velká, aby výstupní moment byl roven vstupnímu momentu. Malé kolečko na ose u pedálů se používá pro stoupání. U zadních koleček je to obráceně. Síla řetězu na velké kolečko(velké rameno síly) vytváří větší moment než ta samá síla řetězu na malém kolečku(malé rameno síly). V každém případě je síla mezi pneumatikou a povrchem menší, protože průměr kola /rameno síly / je o mnoho větší než průměr ozubeného kola. Protože se menší kolečko točí rychleji než větší při jednom otočení osy s pedály, výsledek je i vyšší rychlost. Obecně větší rychlost je získána za cenu menšího momentu a obráceně. Větší moment potřebuji při stoupání do kopce nebo při silném protivětru. Na tvrdé hrbolaté cestě, jsou vhodnější malá nebo velká kolečka? A co na hladkém povrchu?

- 61 -



Pro ukázku vedení a izolování tepla je možný tento pokus: Vezmi ocelovou a dřevěnou tyč a oviň je pevně pruhem papíru a poté je obě vlož do plamene svíčky. Papír na dřevěné tyči začne hořet, teplo není odváděno, papír na ocelové tyči zčerná od sazí, ale nezačne hořet, teplo je odváděno do celé tyče!

- 62 -


Teplo a termodynamika- 8 ročník

Fyzika 8. ročníku – praktická část Teplo – termodynamika Optické jevy – lom světla Mechanika kapalin a plynů Elektromagnetismus

3 dni 5 dní 4 dni 1 týden

Teplo – termodynamika První den Zopakujte pokus 6W4. V osmém ročníku začíná výuka fyziky studiem pohybu tekutých materiálů ve vztahu k ohřívání a ochlazování. Tyto jevy se dějí neustále kolem nás. Pokus 8W1. Stoupání teplého vzduchu První část : Udělejte velký oheň. (Venku!) Podržte větrník (známá dětská hračka) vodorovně nad ohněm. Hoďte nějaké suché listí a kousky novinového papíru do ohně. A poproste žáky, aby popsali, co cítí na částech těla, které jsou vystaveny ohni. Začínají být velmi teplé zatímco části, které nejsou vystaveny ohni, jsou studené. Druhá část: Vezměte vonnou tyčinku, která vytváří hodně kouře(používají se v Orientu). Zapálený svazek tří tyček (pro získání dostatečného množství kouře) dejte nad : rozehřátý „toustovač“,

- 63 -



zapálenou svíčku, pohár z ledu zasunutý do kruhu na stojanu , otevřenou ledničku a zavřené okno. Za bezvětrného studeného počasí otevřeme okno a držíme kouřící svazek tyček nejprve dole a pak nahoře u otevřeného okna. (poznámka pro učitele : Při dostatečně chladném počasí bude kouř z tyček držených dole u okna „padat“ dolů na podlahu uvnitř třídy a z tyček držených nahoře bude stoupat ven otevřeným oknem.)

Druhý den Připomenutí pokusu 8W1. Otáčení větrníčku, vznášení se a stoupání kousků ohořelého novinového papíru ukazuje na to, že teplejší vzduch stoupá (teplejší než okolní vzduch). Saze nesené teplým vzduchem stoupají, když jsou blízko těles teplejších než okolí a klesají, když se dostanou blízko těles s menší teplotou než je okolní. „Kde a kdy běžně zažíváme tento jev?“ Kouř z ohně vždy stoupá (přesto, že je trochu odfouknutý stranou). V zimě je vzduch u stropu teplejší než u podlahy. To je důvod pro užívání stropních větráků. Pro větší účinnost vytápění se žene teplý vzduchu shora zpět dolů, zvláště v místnostech s vysokými stropy (jako např. posluchárny, síně, hlediště apod.). [Učitel může také diskutovat o teplém vzduchu nad viz příloha 2 - 64 -



toustovačem. V tom případě je dobré připomenout pokus 7E4. (Horké dráty v toustovači jsou vyrobeny z nichromu z kovu, který má nejen vysoký elektrický odpor, ale i vysokou teplotu tání.)] Kouř klesající v dolní části okna ukazuje na to, že chladnější vzduch klesá. Kouř v horní polovině okna je nesený teplým vzduchem ven z místnosti do ovzduší. Pokus 8W2. Míchání chladných a teplých tekutin. Vezmeme dvě stejné zavařovací lahve (anglicky Mason jars). Naplňme až po okraj jednu z nich vodou silně obarvenou čajem (vhodný je červený kosatec - tzv. red zinger, protože čaj obarvuje červeně) nebo inkoustem a druhou naplňte až po okraj čistou chladnou vodou. Nasadíme si ochranné rukavice (pozor na horkou vodu!), přikryjeme sklenici s teplou vodou neohebným kusem plastu (např. víčko z jogurtů o stejném průměru jako sklenice s oříznutým okrajem) a pomalu opatrně překlopíme sklenici a umístíme ji přesně na hrdlo druhé sklenice se studenou vodou. Opatrně odstraníme plast mezi těmito sklenicemi(s malým rozlitím se počítá, nedělejte si s tím starost). Zvolna zasuneme plast zpátky mezi sklenice a sklenici s horkou vodou přikrytou plastem postavíme zpět dnem dolů na stůl. Teď přikryjeme sklenici s chladnou vodou plastem, otočíme a opakujeme předchozí postup. [pozn.: Vyzkoušejte si to raději několikrát předem než to budete ukazovat žákům!] Třetí den Připomenutí pokusu 8W2 z předchozího dne Pokud je horká voda nahoře, kapaliny se téměř nemísí, v opačném případě, když je studená voda nahoře, dochází k dramatickému smíchání. Horká voda stoupá a chladná klesá (podobně jako studený a teplý vzduch). Tato představa souvisí s tepelnými proudy (kapaliny) v oceáně a tepelnými proudy(plynu) ve vzduchu. Ty velmi silně ovlivňují počasí. Vzniku proudů v oceáně může být porozuměno na příkladu pobřeží východní Kanady (George Banks). Jak ledovce plují na jih ze Severního oceánu, začínají tát. Voda z tajících ledovců má teplotu blízkou ke 4°C, je hustší než okolní voda a klesá dolů na dno oceánu. Teplejší a řidší voda stoupá

viz příloha 1 - 65 -



k hladině. Tento pohyb vody rozpohybuje okolní mořskou vodu a vynáší do vyšších hladin oceánu sedimenty bohaté na minerály. Malé formy života bují na těchto bohatých sedimentech. Malé organismy jsou potravou pro malé ryby a ty zase pro větší atd. George Banks jsou významnou rybářskou oblastí východního pobřeží severní Ameriky. Vzdušné proudy, které vznikají na pobřeží v horkých letních dnech a studených letních nocích, můžou být také předmětem diskuze. Podmínky, které každoročně vyvolávají monzun v jihovýchodní Asii, také hezky ilustrují vzestupné teplé proudy. Pokus 8W3 a diskuze o něm : zahřívání bez přímého doteku teplého tělesa Pokud je to možné, požádejte studenty ať si polovina vezme bílé tričko a druhá polovina černé. Za slunného dne mohou studenti osvícení sluncem popisovat a sdílet svoje prožitky a pocity. Připomeňme jim zkušenosti z pokusu kolem ohně (8W1), části vystavené ohni byly teplé a ostatní studené. To je úplně stejné, pokud se procházím v chladném slunečném dni. Je mi teplo na tváře dokud mi na ně svítí Slunce. V těchto případech nenastává oteplování těles kontaktem s teplejším tělesem , ale na jistou vzdálenost od teplejšího tělesa. V obou případech byl vzduch kolem nás chladnější než my, přesto se naše tělo ohřívalo po vystavení Slunci nebo ohni. Lidé oblečení do bílých triček cítí větší chlad než lidé oblečené do triček černých. Stejně, černá auta jsou teplejší než bílá v zimě a více rozpálená než bílá v létě. Tyto zážitky dokazují, že barvy ovlivňují zahřívání zářením. [poznámka pro učitele: Když se těleso ohřívá vystavením teplejšímu tělesu bez fyzického kontaktu, nazývá se obyčejně tento jev záření. Když se těleso ohřívá kontaktem s teplejším tělesem nazývá se obyčejně tento jev vedení. Když se tekutiny pohybují díky rozdílným teplotám nazývá se tento jev proudění. Nicméně, snažíme se pojmenovat přenos něčeho nehmatatelného (zvaného teplo) a nacházíme se v prostoru problematickém pro vědu založenou na smyslech. Spíše než otvírat hypotetický svět mimo zkušenosti, snažíme se získat zkušenosti a pojmy najednou.]

- 66 -


Optické jevy – lom světla- 8 ročník

Optické jevy – lom světla V šestém ročníku byly optické zážitky brány vzhledem k hmatatelným objektům. V sedmém ročníku se výuka týkala zrakových zážitků získaných při pohledu na hladký povrch tělesa do prostoru za zrcadlem. Teď v osmém ročníku, se studenti dívají skrz vzduch do kapalných těles nebo skrz průhlednou pevnou látku na pozorovaný objekt, ten je na druhé straně rozhraní vzduch/kapalina nebo vzduch/pevná látka. Na rozdíl od optických objektů v zrcadle lze tady přímo sáhnout do optického prostoru pozorovaných objektů, dotknout se jich a zároveň je pozorovat. První den Připomenutí pokusu 8W3. „Kde se setkáváme s různými zážitky tepla?“ (podívejte se na pokus 8W3 pro doplnění diskuze.) pokus 8V1. lom světla Část první. Klidná hladina rybníka (nebo jiná vodní nádrž s klidnou hladinou) dívejme se na objekty(kameny) na dně mělčiny rybníku. Opticky odhadněte, jak hluboko je nutno sáhnout, abyste kamen dostali z vody a porovnejte jej s opravdickým zážitkem, kdy studenti vlastníma rukama kámen vyndají z vody. Pozorujte objekty(větve stromů, rostliny), které jsou ponořeny jen z části ve vodě. Ponořte rovnou tyč(větev, pádlo apod. ) do vody. Druhá část. Naplňte nejméně 40 litrové akvárium vodou. Umístěte minci na dno nádoby. Pohledem odhadněte jak se zdá hluboko a porovnejte toto s opravdovou hloubkou. Vložte kus skleněné tyčky do vody šikmo k hladině.

- 67 -



Druhý den Připomenutí pokusu 8V1. Když se díváte shora (ze vzduchu do vody), zdají se být objekty ponořené do vody opticky blíž k hladině než ve skutečnosti jsou, to zjistíte podle hmatu. Tento jev se nazývá lom světla (Když se budete dívat z vody ven, což se vám může přihodit při plavání pod hladinou, tento jev nebudete pozorovat. Přechod vzduch-voda je k němu nutný. Když se díváme z vody skrz hladinu zdají se objekty dál. Studenti si mohou sednout pod hladinu v bazénu a objevit to. Následek tohoto jevu je, že objekty jsou vizuálně zlomené, když je ponoříme ze vzduchu částečně do vody (přestože je cítíme rovné na dotek). Pokus 8V2a Index lomu. Umísti minci na dno a blízko stěny akvária. Nechte každého studenta podívat se přímo dolů na minci skrz hladinu. Jeden student podrží druhou minci zvenku u stěny akvária tak, aby vizuálně byly obě mince stejně daleko. Druhý student změří vzdálenost venkovní mince od hladiny vody. Zapište hloubku, ve které každý student vidí vnitřní minci tzn.vzdálenost vnější mince od hladiny. Změřte výšku hladiny vody v akváriu.

Pokus 8V2b Hraniční barvy. Umísti kus keramické dlaždičky s černým vzorem na bílém podkladu do akvária. Pozorně sledujte přechody mezi bílou a černou šikmo skrz hladinu akvária. Tento jev je velmi jemný, ale stojí za to! (poznámka pro učitele: Výjimečně hezké pruhy barev se zdají na hranicích černobílého vzoru. Rozdílné barevné pruhy se jeví v závislosti na tom, zda bílá přechází do černé nebo černá do bílé.)

- 68 -



Třetí den Připomenutí pokusu 8V2 Každý student by měl vydělit hloubku vody v akváriu (což je vzdálenost mince od hladiny) vzdáleností, kterou měla vnější mince od hladiny vody. Tento poměr se nazývá index lomu. V tabulkách uváděná hodnota indexu lomu pro rozhraní vzduch-voda je 1,33. Větší index lomu, znamená větší vizuální pozvednutí objektů k pozorovateli (zdají se nám tím blíž, čím je větší index lomu). Třída může všechny vzdálenosti odhadovat a porovnat s výslednou hodnotou, která je uvedena v tabulkách. Obvykle větší indexy jsou pro skla, tzn. hodnoty kolem 1,5. Pro plasty jsou ještě vyšší. Diamant má index 2,4. Studenti mohou pozorovat tištěný text přes silnou tabulku skla. Když se díváte pod úhlem, tak teplá část spektra (červenáoranžová-žlutá) se jeví na přechodech, kde je bílá na dlaždici nad černou, a studená část spektra (fialová-modrá-světle modrá) se jeví na přechodech kde černá je nad bílou. Pokus 8V3. Odraz, lom světla a přechody barev u vodního hranolu První část: Poproste studenty aby se podívali na obrázky v místnosti přes dvě přiléhající svislé stěny (tzn. přes roh) akvária naplněného vodou a popsali svoje pozorování. Měli by porovnat svoje pozorování s tím, co vidí, když se dívají přímo(tzn. ne přes sklo a vodu). Druhá část: poproste studenty, aby se podívali přes velké vodní prisma na obrazy ve třídě.(Pozor! Nedívejte se přes prisma přímo do Slunce) A ať znovu zapíší svoje pozorování, platící přesné rozdíly mezi dívání se přes prisma a dívání se přímo na obrazy. Každému studentovi pak může být dáno skleněné prisma, se kterým udělá nové pozorování. Aby byla zachována spojitost jejich pozorování, je dobré, aby při zápisu popsali jakým způsobem, tzn. přes které stěny hranolu se dívali. (A hlavně pozici hrany která je tvořena právě dvěmi stěnami, přes které se díváme.) Například je hrana nahoře nebo dole, když držím prisma vodorovně, nebo vpravo nebo vlevo, když jej držím svisle?

- 69 -



Čtvrtý den: Připomenutí pokusu 8V3 Na jakých podmínkách závisí, že bude pozorováno zrcadlení, lom nebo barevné efekty. Je to náš záměr zaměřit se jen na lom a barevný efekt a ne na zrcadlení(odraz). Ve srovnání s přímým pohledem na obrazy v místnosti se jeví být obraz posunut ke hraně akvária tvořené dvěma stěnami, přes které studenti pozorují. (Tento lom světla je následkem pohledu přes roh vzduch-sklo-voda-sklo-vzduch.) Stejný efekt, že se pozorovaný objekt posune blíž k hraně tvořené dvěma povrchy, přes které se díváme, je u prismatu z vody a nebo ze skla. Geometrie akvária je podobná prismatu. Barevný pruh popsaný v druhé části pokusu 8V3 je pozorován v prismatu při pohledu na přechod z tmavé barvy do světlé, který je rovnoběžný s hranou prizmatu. Teplé barvy jsou pozorovány, když jsou světlejší barvy přechodu blíže k hraně tvořené dvěma stěnami přes které se hledí, a studené barvy jsou pozorovány, když je tmavší část přechodu blíže k této hraně. Pokus 8V4 Zobrazení čočkou. Postavte se na jiný konec třídy než studenti a podržte velkou spojnou čočku(minimálně o průměru 10cm) před svým obličejem. Čočka by měla být uchycena v objímce(nebo držáku). Začněte s čočkou blízko svého obličeje, pomalu ji dávejte dál a dál směrem ke studentům. Pozorujte, co se stane s obrazem. Hlavně popište vzdálenost čočky od obličeje, kdy není už možno z obrazu rozlišovat detaily tváře. Zasuňte tyčku objímky do stojanu. Vezměte potištěný papír, začněte blízko za čočkou, a pomalu s ním pohybujte směrem od čočky(i od studentů). Opakujte předchozí pozorování.

- 70 -



Pátý den Připomenutí pokusu 8V4 Když se díváme zdálky přes zvětšovací sklo, zjistíme, že se zvětšující se vzdáleností pozorovaného objektu od čočky se zvětšuje i obraz. V jistém bodě je najednou obraz chaotický a nerozlišitelný. S dalším zvětšováním vzdálenosti mezi objektem a čočkou se obraz obrátí vzhůru nohama a jeho velikost klesá z původního velmi velkého obrazu (ale obráceného vzhůru nohama). Vzdálenost, ve které se obrázek jako by „rozmlží“, nazýváme ohnisková vzdálenost. Pokus 8V5. Určení ohniskové vzdálenosti a zvětšení spojné čočky. Dvojice studentů namaluje malý jednocentimetrový jednoduchý symbol, např. písmeno, který vypadá rozdílně po otočení vzhůru nohama. Dejte každé dvojici studentů malé spojné čočky. Stanovte ohniskové vzdálenosti čoček a jejich zvětšení v tříčtvrtinovém, půlovém, čtvrtinovém a jedna a půlovém násobku ohniskové vzdálenosti. (tzn. ¾ f, ½ f, ¼ f a 1,5f). Zvětšení je poměr velikosti obrazu symbolu, když se díváte přes čočku ku skutečné velikosti symbolu, když se díváte přímo bez čoček. Měření může být prováděno přímým položením pravítka na čočku zatímco pozorujeme symbol. ( poznámka: Studenti by měli pozorovat ze vzdálenosti aspoň desetkrát větší než je ohnisková vzdálenost) Studenti mohou namalovat obrázek pro každou jednotlivou vzdálenost.

- 71 -


Mechanika kapalin a plynů 8.ročník

Mechanika kapalin a plynů Den první Demonstrace 8HA1 tlak v kapalinách První část: Úplně naplňte velkou a malou injekční stříkačku vodou. (Stříkačky, získané v lékárně nebo od lékaře, musí mít stejný průměr v místě kde se nasazuje jehla. To není nutné u té stříkačky, do které budete dělat díry viz.dále.) Podržte je horizontálně a plnou silou vodu vystříkněte. Druhá část: Nasaďte hadičku (dlouhou asi 25 cm) na větší stříkačku. Konec hadičky vložte do nádoby s vodou a naplňte válec stříkačky do poloviny. Naplňte do poloviny i malou stříkačku a nasaďte na ni druhý konec hadičky tak, aby hadička spojovala dvě napolo naplněné stříkačky. (pozn.překl. postupujte tak, aby ani v hadičce nezůstal žádný vzduch). A až dáte signál, dva žáci co největší silou budou tlačit na svou stříkačku. Bude to taková tlaková přetlačovaná. (Předem se ujistěte, že hadička dobře těsní a voda neprosakuje i při větším tlaku vody). Třetí část: Malým vrtáčkem udělejte ze strany blízko ústí (špičky) otvor . Utěsněte původní otvor ve špičce a vystříkněte vodu přes vyvrtaný otvor. Čtvrtá část: Vyvrtejte tři stejně velké otvory na straně jednolitrové PET lahve od nápojů. Jeden otvor by měl být nahoře, druhý uprostřed a třetí blízko dna. Naplňte láhev až po okraj a držte ji nad něčím(např. tác, akvárium, apod.), co je dosti velké, aby zachytilo vodu vytékající z vyvrtaných otvorů.

- 72 -



Den druhý Opakování a vysvětlení pokusů prvního dne První část: Malá stříkačka dostříkne dál než větší stříkačka. Protože menší stříkačka má menší průměr pístu, ta samá síla (použitá palcem) je uplatňována na menší plochu. To znamená, že síla použitá na jednotku plochy je větší pro menší stříkačku. (pozn. překl. Stejná síla např. 10 N je rozložena u malé stříkačky na 2cm2 tzn. 5N na každý cm2 a u velké stříkačky na 5 cm2 tzn.2N na každý cm2.) Tlak je poměrem síly použité na jednotku plochy. Tlak je známkou intenzity působící síly. Definice tlaku může být pochopena ve vztahu k tlačení palce. Síla na píst a otvor stříkačky je stejný zatímco tlak na otvor mnohokrát větší než na píst. Druhá část: Princip je zde stejný. Všechny rozdíly mezi silami žáků překoná větší tlak vyvinutý v menší stříkačce. Žák držící menší stříkačku přímo zdrtí druhého vytvořením většího tlaku i přesto, že jeho síla může být menší. To je princip, na kterém je založen hydraulický hever, který můžete najít v autoopravně nebo lis. Pumpa tlačí kapalinu do malého válce a pístu. Tlak na druhé straně malého pístu je přenesen do válce většího pístu, který zdvíhá auto. Protože tlak ve druhém válci působí přes větší plochu je působící síla mnohem větší než v malém válci. Na druhou stranu velký pohyb malého válce vyvolá jen malý pohyb velkého pístu, a proto jen i malý zdvih. To může být snadno ukázáno na přenosném dvoutunovém (heveru) zdviháku. Třetí část: Ta ukazuje, že směr vystříknutí je nezávislý na směru pohybu tlačícího pístu. Ukazuje, že tlak působí všemi směry a nejen směrem, kterým působí síla. Čtvrtá část: V poslední části demonstrace vidíme, že otvory ve větší hloubce pod hladinou vytéká voda do větší vzdálenosti. Zde je tlak způsoben spíš hmotností vodního sloupce nad otvorem než působením něčeho na hladinu kapaliny. (Atmosférický tlak také přispívá k tlaku ve vodě působením na každou plochu hladiny vody se kterou se setká. Nicméně, protože přispívání atmosférického tlaku je stejné pro všechny tři otvory, větší tlak v otvoru u dna je způsoben větší hmotností vody nad ním.)

- 73 -



Pokus 8HA2 Tlak závisí na výšce vodního(kapalinového) sloupce. Část první: Naplňte spojené nádoby (jedná se o různě široké propojené válce či nádoby různých tvarů). Poznamenejte si výšku v jednotlivých nádobách. Nalijte další vodu do jedné z nádob a pozorujte, co se děje s výškami a kde se ustálí. Část druhá: Naplňte akvárium pár centimetrů pod okraj. Vložte z hlíny udělanou kuličku do nádrže.(hlína klesá ke dnu). Dejte podobný kus hlíny každému studentovi. Ať jej upraví tak, aby plavaly na hladině. Až studenti dokončí svoje lodě, vyzkoušejí je v akváriu. Ti, kteří nebudou úspěšní, mohou svoje výtvory upravit. Část třetí: Zvažte prázdný 100-ml odměrný válec na laboratorních vahách. Naplňte válec 70 ml vody a znovu jej zvaž. Dejte vedle válce tužku a znovu to zvažte. Pak dejte tužku do válce. Poznamenejte si, že se hmotnost nezměnila a že hladina vody ve válci vzrostla. Zapište si výšku hladiny vody ve válci s ponořenou tužkou. Zopakujte postup se šesti hřebíky.

Den třetí Opakování a vysvětlení pokusů druhého dne

Část první : Výška hladiny a ne objem válců určuje tlak. Kdyby objem nádob byl určujícím faktorem pak tlak způsobený vodou v nádobách s větším objemem by zatlačily vodu do nádob s menším objemem a zvýšila v nich hladinu vody. Druhá část : Co měly společného lodě, které úspěšně plavaly? Vztah mezi množstvím použité hlíny a velikostí objemu, který loďka vytlačovala. Toho bylo dosaženo těmi, co vyrobily tvary s tenkými stěnami. Část třetí: Použitím dat získaných během pokusu zjistíme hustotu vody. Hustota je poměr hmotnosti tělesa a jeho objemu. Odečti hmotnost prázdného válce od hmotnosti válce naplněného vodou. (70 ml vody by mělo vážit 70 g. Hustota vody je 1g na 1mililitr.)

- 74 -



Takže zvýšení objemu (v ml) způsobené tím, že tužka vytěsní vodu, je numericky shodné s váhou vytěsněné vody ( v gramech). Aby těleso plavalo, tak tlak vody působící nahoru na plovoucí těleso musí být stejný jako tlak působící dolů způsobený hmotností tělesa. Jak těleso umístíme do vody, začne se potápět. Tlak vody na těleso se zvětšuje se vzrůstající výškou vody kolem plovoucího tělesa. Těleso se potápí do toho okamžiku, kdy je výška vody taková, že vyvolá dostačující tlak vyrovnávající tlak způsobený hmotností tělesa. Pokud tlak vody je menší než tlak způsobený tělesem i když je těleso potopeno až po vrchol, pak klesne ke dnu. Naše zápisy o plovoucí tužce ukazují, že podmínky pro rovnost tlaku vody a tlaku způsobeného hmotností tělesa nastane, když hmotnost vytlačené vody tělesem je roven hmotnosti tělesa. To je Archimédův zákon (Heuréka !). (Je dobře znám příběh Archimédova objevení tohoto principu při koupeli a vypráví se jak běžel ulicí křičíc, „ Heuréka, mám to.“) V případě hřebíků je jejich hmotnost větší než objem vody, který vytlačí.

Pokus 8HA3. Tlak vzduchu. Když studenti poznají, jaké účinky má tlak na vztahy mezi pevnými tělesy a kapalinami, teprve ocení vztahy mezi pevnými tělesy a dalšími tekutinami (plyny, hlavně vzduchem.) Část první: Zakryj otvor stříkačky palcem. A vytáhni píst směrem ven a pozoruj, jak se vrací zpátky, když ho pustíš. Část druhá: Do špuntu vyvrtej díru a do ní nasuň asi 15cm skleněnou trubičku. Zašpuntuj velkou polní láhev plnou vody a otoč ji vzhůru nohama. Zopakuj pokus se špuntem se dvěma otvory v prvním otvoru je znovu skleněná trubička. Den čtvrtý Opakování a vysvětlení pokusů druhého dne Část první: Tlak plynu ve stříkačce klesá, jak roste objem ve stříkačce (táhnutím pístu ven).Když pustíte držadlo, tak dokud je tlak atmosférického vzduchu (který působí na píst zvenku) větší než tlak vzduchu ve válci stříkačky, je píst tlačen zpět dovnitř.

- 75 -



Část druhá: Vodě je zabráněno téct z lahve ven tlakem okolního vzduchu. U špuntu se dvěma otvory může vzduch projít do lahve jedním otvorem v okamžiku, kdy druhým otvorem protéká voda. Vzduch i voda jsou tekutiny. Stejně jako tlak vody na dané místo závisí na výšce (a hmotnosti) vodního sloupce nad daným místem, tak i tlak vzduchu závisí na výšce (a hmotnosti) vzduchového sloupce nad daným místem, kde je tlak měřen. Atmosférický tlak klesá se vzrůstající výškou. Při výstupu na vysoké hory atmosférický tlak klesá. Protože je tlak vzduchu ve vnitřním uchu stále více větší a větší než tlak atmosférický, vnitřní ucho se vydouvá ven (pozn. překl. spíš ušní bubínek). Při polknutí se dík Eustachově trubici vyrovná vnější a vnitřní tlak vzduchu. Opačně to funguje při sestupu. Pokus 8 HA 4. Magdeburské polokoule : Pokus s Magdeburskými polokoulemi je hezký způsob jak zakončit toto téma. Mohou být vysáty fungující ruční vaukovou pumpou. Polokoule neukazují jen ohromující sílu tlaku vzduchu působící na plochu ale také mají fascinující historický význam. Mnoho ilustrací ukazuje zástup, zírající, jak dva koně nemohou roztrhnout polokoule od sebe. O Robertu Boyle se říká, že začal své bádání tlaků v plynech (Boylův zákon) po shlédnutí demonstrace s polokoulemi ve svém mládí. Toto je jednoduchý způsob jak spočítat sílu která drží polokoule u sebe. Von Guerickeho původní polokoule měly asi 60 cm v průměru. Obsah plochy jedné koule byl π(d/2) 2= π*0,09=0,2826 metrů čtverečních. Vynásobeno atmosférickým tlakem (100 000 N na m2) vytvářející sílu držící polokoule u sebe, 28260 N(od povídá to 2,8 tun). Není divu, že je koně nemohli dostat od sebe. Pro typické deseticentimetrové polokoule dá výpočet údaj 785 N (to odpovídá 78,5 kg).

- 76 -


Elektromagnetismus - 8 ročník

Elektromagnetismus Elektrické a magnetické jevy se v osmém ročníku sloučí dohromady. V prvním pokusu, verze známého Oerstedova pokusu, se magnetické pole a elektrický proud (elektrické pole) vyskytují současně. Tato událost je základem pro elektromotor. Na konci studia elektromagnetismu by měl být schopen každý student popsat, jak každá součástka elektrického proudu pracuje a jak ji lze pozměnit, aby se motor točil rychleji. Motory se objevují téměř všude, ale jen málo lidí rozumí principům, díky kterým fungují. Když konečně studenti pochopí jak motor pracuje, cítí se zplnomocněni .

První den Pokus 8EM1. Oerstedův

experiment.

OPATRNĚ! AUTOBATERIE MŮŽE BÝT VELMI NEBEZPEČNÁ. POSTUPUJTE PŘESNĚ PODLE POKYNŮ. Při tomto experimentu by měli mít studenti nasazené ochranné brýle, neměli by se dotýkat vodičů. Studenti se nesmí dotknout konců vodiče. (To je výsledek demonstrací minulého roku.) Nesmí se dotknout obou pólů najednou. Nesmí se dotknout uzemněných kovových objektů pokud drží jeden konec. Nesmí dělat elektrické experimenty za přítomnosti vody. Tato upozornění jsou vtisknuta studentům hlavně tím, že je dodržuje sám učitel,a tím že pokusy předvádí správným a bezpečným způsobem. Takové hluboké zkušenosti mají pro studenty velkou hodnotu. Buď seženeme 12-ti voltovou žárovku z předního světla automobilu v obchodě s autodíly, nebo odmontujeme světlo (objímku a žárovku) přímo z automobilu. (I objímku lze koupit v „autodílech“.) Výhoda objímky je ve snadnějším připojení vodičů . Pro připojení samotné žárovky budete potřebovat „pájku“. Obtoč kus měděného drátu kolem kladného kontaktu (tzn. ANODY) i záporného kontaktu( tzn. KATODY) dobře nabité autobaterie tak, aby jeho rovná část přesahovala aspoň o 2cm (úchyt pro krokodýla), připevni dva 30-ti centimetrové vodiče na žárovku, nebo objímku. Použij krokodýlů a připevni jeden z vodičů na záporný konec autobaterie. Podobně, druhý vodič připevni ke kladnému konci.

viz příloha 3 - 77 -



Napni jeden z vodičů mezi dva stojany a dej co možná největší kompas přímo nad vodič(drát). (Doporučujeme demonstrační kompas.) Pak přemístíme kompas přímo pod vodič (drát). Druhý den Připomenutí pokusu 8EM1 Toto je verze známého Oerstedova experimentu. Z předchozích zkušeností víme, že baterie je podmínkou pro elektrický proud a kompas čidlo ukazující magnetismus. V tomto případě se kompas pohybuje v blízkosti drátu spojujícího dva konce baterie, tzn. teče jím elektrický proud. Protože kompas reaguje v prostoru kolem vodiče, je tento prostor magnetický. Struktura tohoto magnetického pole je odhalena chováním kompasu. To že se střelka kompasu posune do roviny kolmé k vodiči a změní polohu na opačnou, když ji přesuneme ze shora pod vodič, nás vede k závěru, že struktura magnetického pole je kruhová kolem drátu. Toto jasnozření je zdrojem pro následující experiment.

- 78 -



Pokus 8EM2: Forma magnetického pole vyvolaného vodičem, přes který prochází elektrický proud První část. Použijete stejnou aparaturu, jako při pokusu 8EM1. Tentokrát, ale upevníme drát svisle a propíchneme ho skrz papír. Nasypte na papír železné piliny. Piliny ukliďte a opakujte stejný pokus s několika levnými kompasy…. (např. suvenýry, apod.)

Druhá část. Užijte 120-ti cm měděný lakovaný drát(průměr 0.025 palce) nebo smaltovaný drát, Naviňte osm závitů drátů kolem sklenice od přesnídávky a sundejte je z ní dolů. Kapesním nožem odstraň izolaci z laku nebo smaltu až na měď na každém konci dva a půl centimetru. Připevni jeden konec cívky z drátu na konec šestivoltové baterie do svítilen. Podepři cívku tak, že její plocha je svislá a leží ve směru sever-jih. Lehce přejeďte kompasem nad cívkou, který držíte v běžné vodorovné pozici. Jen krátce se dotkněte volným koncem drátu druhého konce baterie. Otáčejte cívkou kolem svislé osy a opakujte několik rozdílných pozic. (Najdi a zapiš pozice, kdy se kompas nevychýlí.) Třetí část. Použijeme vyrobenou demonstrační cívku spojenou s šesti voltovou baterií. Dáme 6 obyčejných hřebíků do otvoru cívky. Zapište, co se stane. Potom, chvíli nechte cívku působit, dejte cívku tak, aby se hřebíky otočily do svislé polohy z obvyklé vodorovné pozice. S hřebíky v prostoru zkuste zvednout nějaké sponky. Zkuste je sebrat také cívkou bez hřebíků. Vraťte hřebíky zpátky dovnitř cívky a odpojte jeden kontakt od baterie.

- 79 -



Třetí den Připomenutí pokusu 8EM2. První část. Když spojíte baterii a žárovku, železné piliny na papíře se pohnou a zformují do vzorců podobných soustředných prstenců; nejsou seřazeny kolmo k drátu. Malé kompasy pracují stejně jako železné piliny. Druhá část. Kompas se postaví kolmo k rovině cívky. Třetí část. Hřebíky se postaví ve stejném směru jako střelka kompasu a jsou rozloženy symetricky v cívce (tj. vycentrovaný s ohledem k oběma osám cívky a vzájemným vzdálenostem hřebíků.) Je zde srovnáno mnohem více závitů vinutí cívky a ty vytváří mnohem silnější účinek. (Všeobecně, více vinutí produkuje silnější účinek.) Také s hřebíky uvnitř cívky je účinek silnější než bez nich. Tyto jevy odhalují, že prostor kolem elektrického obvodu s procházejícím proudem je rozdílný od běžného prostoru: Železné materiály se pohybují v prostoru bez toho, aby na ně jiné předměty tlačily nebo je táhly. Takový prostor se nazývá magnetické pole. Jev, ve kterém se v přítomnosti elektrického obvodu objevuje magnetické pole, se nazývá elektromagnetismem. Pokus 8EM3. Elektromagnety a elektrické zvonky První část. Spojte dvě cívky dokola železným nebo ocelovým jádrem ve tvaru U. Jak je vidět na obrázku. Zkuste, jak přitahuje hřebík, ocelovou sponku nebo ocelovou tyčku. Pro stejný silnější účinek, můžete použít rozkladný elektromagnet. Druhá část. Demonstrace elektrického zvonku. (Je vhodné zapojit zvonek na dřevěné základně tak, aby žáci lépe viděli zapojení a ne jen „spleť drátů“.)

- 80 -



Čtvrtý den

Připomenutí pokusu 8EW3. Část první. Zaznamenej přesně uspořádání, ve kterém konce účka (podkovy-jádra) z oceli či železa mají největší magnetický účinek. Druhá část. Popište jak zvonek pracuje: Když sepneme obvod, prochází cívkou proud, a vzniká elektromagnet, který přitáhne kladívko. Jak je kladívko přitaženo k elektromagnetu, udeří do zvonku a elektrické kontakty jsou odtlačeny stranou a přeruší se elektrický obvod. Když je obvod přerušen, přestává cívka pracovat jako elektromagnet a také kladívko už není přitahováno a vrací se na zpět do normální pozice. Jenže tím se elektrické kontakty zase spojí a začne procházet obvodem proud. Cyklus se opakuje tak dlouho, dokud je spínač sepnut. Studenti by měli nakreslit schéma zapojení pro obě fáze (prochází a neprochází proud). Pokus 8EM4. Stejnosměrný elektromotor První část: Stejné uspořádání aparatury jako při pokusu 8EM1, ale bez připojení ke kontaktům autobaterie. Do každé ruky vezměme jeden konec obvodu a střídavě je přikládejte ke kontaktům autobaterie tak, že najednou jde levá ruka na levý kontakt(-) a pravá ruka na pravý kontakt (+) a potom obráceně levá na pravý kontakt (+) a pravá na levý (-). Způsobíte tím, že střelka začne kmitat tam a zpět. A při přikládání ve správném rytmu dokonce střelku roztočíte a to je náš cíl. Druhá část: Opatřete si a zapojte stejnosměrný demonstrační elektromotor. Takový, u kterého se používají permanentní magnety (St. Louis motor viz obr.). Připojte jej k 6 V baterii a pozorujte. Pootočte kartáčky na komutátor, demonstrujte, jak závisí rychlost motoru na pozici kartáčků vůči komutátoru.

- 81 -



Pátý den Připomenutí pokusu 8EM4 Co bylo třeba k tomu, aby se střelka roztočila? (odpověď: Rytmická změna směru proudu ve vodiči. Protože změna směru elektrického proudu vyvolává pohyb střelky a pohyb střelky zase prozrazuje změnu či „pohyb“ magnetického pole. Můžeme z toho usuzovat, že změnou směru elektrického proudu se i mění magnetické pole. Kmitání dopředu a zpět znamená, že i magnetické pole se obrací. Otáčení střelky je vyvoláno tak, že v okamžiku, kdy by střelka dosáhla požadované polohy je pole právě změněno v opačné. Co pracuje v motoru jako přepínač? (Odpověď: Elektrické kontakty jsou přímo na hřídeli motoru. Kartáčky elektrických vodičů připojených na baterii tvoří elektrické spojení s otáčivými kontakty motoru. Kontaktům z vodičů připojených na baterii se říká kartáčky. Popište, že jsou tu dvě pozice na ose motoru rozdělené nevodivým materiálem. Kartáčky na těchto pozicích fungují stejně jako ruční přepínání. Zařízení na ose motoru, zahrnující kartáčky a rotující kontakty, se nazývá komutátor. Když se kartáčky přesunou z jednoho rotujícího kontaktu na druhý, směr elektrického proudu je přepnut. Tady se nepřepíná na baterii, ale na hřídeli motoru. Studenti se potřebují podívat na motor zblízka a rukou s ním zatočit a vidět vše na vlastní oči. Tímto přepínáním se také mění i magnetické pole. Rotující cívka se svým magnetickým polem(nazýváme ji kotva) se pohybuje v magnetickém poli permanentních magnetů podobným způsobem jako se pohybuje střelka kompasu v magnetickém poli v první části pokusu 8EM4. U kompasu se otáčí permanentní magnet v magnetickém poli cívky, zatímco v motoru se magnetické pole cívky otáčí v magnetickém poli permanentních magnetů. Pokus 8EM5. Studenti staví motor Skvělým zakončením fyzikálního vzdělání na základní škole je pro studenty (individuální či skupinová) stavba jejich vlastních elektromotorů. Velmi dobrá stavebnice pro tento účel je dostupná v Association of waldorf Schools of North America(AWSNA) Tato stavebnice se skládá z jednotlivých materiálů jako jsou drát, hřebíky, dřevěné základny. S použitím obvyklých nástrojů, takových jako je křížový šroubovák, ohýbací kleště s kulatými a půlkulatými čelistmi, brusný papír, pájka a štípačky, studenti udělají motor sami. (Jen kontakty komutátoru jsou předem vyrobené.) Takový motor potřebuje spíš elektromagnet než pole permanentního magnetu. Naplánujte si několik odpoledních hodin pro dokončení motoru. - 82 -


Příloha1 Měrný odpor látek

Příloha Měrný odpor Pro měrný odpor kovů v intervalu teplot ±100 °C od pokojové teploty platí: ρ = ρ0(1+αt) ρ - měrný odpor [µΩcm]

α - teplotní koeficient odporu [K-1] t - teplota [°C] Tabulka uvádí měrný odpor při 20 °C (průměr)

Materiál

Složení

ρ [µΩcm]

α [K-1]

Použití

Cín

Sn

11,5

0,0042

Pájka

Hliník

Al

2,828

0,0049

Vedení a instalace

0,000 06

Vynutí pecí do 1300 °C

72 % Fe, 20 % Kantal A-1 Cr, 5 % Al, 3 % 145 Co Konstantan

54 % Cu, 45 % 49 Ni, 1 % Mn

-0,000 03

Přesné odpory, reostaty

Manganin

86 % Cu, 2 % Ni, 12 % Mn

48

0,000 01

Přesné odpory, bočníky

Mosaz

50 - 99 % Cu, Zn

7,5

0,002 0,007

Konstrukční materiál

Nichrom

78 % Ni, 20 % Cr, 2 % Mn

108

0,0002

Vyhřívací tělesa do 1200 °C

Nikelin

67 % Cu, 30 % 40 Ni, 3 % Mn

0,000 11

Reostaty, regulační odpory

Platina

Pt

10,9

0,0039

Elektrody, odporové teploměry

Stříbro

Ag

1,629

0,003 81

Pojistkové slitiny, kontakty, polovodiče

Tantal

Ta

15,5

0,003 82

Vysokoteplotní vakuové pece

Uhlík (grafit)

C

33 - 185

-0,006 až 0,0012

Opory, speciální vyhřívací tělesa, elektrody odporových pecí

Zlato

Au

2,35

Železo

Fe

9,8

Kontakty, elektronika 0,006

Konstrukční materiál, uzemnění, bleskosvody

Měrný odpor je výrazně snížen příměsemi. Slitiny obvykle mají výrazně vyšší měrný odpor než čisté kovy. Hodnota měrného odporu závisí nejen na složení materiálu, ale také mechanickém a tepelném zpracování.

- 83 -


Příloha1 Měrný odpor látek

Hans Christian Oersted Dánský fyzik, chemik, filozof Hans Christian Oersted se narodil 14. srpna 1777 v rodině lékárníka v obci Rudköbing na ostrově Langeland v Dánsku. Studoval na univerzitě v Kodani. Ve 22 letech (1799) získal doktorát. Od roku 1806 profesor fyziky a chemie na univerzitě v Kodani. Od roku 1815 do své smrti působil Oersted jako tajemník Královské dánské akademie věd. V roce 1813 po návratu z cest po Evropě se Oersted oženil s Birgitte Ballum. Měli spolu 5 dcer a 3 syny.

Hans Christian Oersted položil základy systematického studia elektromagnetizmu. Elektrický proud a magnetka V roce 1819 (některé prameny uvádí 1820) Oersted přišel na to, že elektrický výboj může vychýlit magnetickou jehlu. Objevil pak také vychylování magnetky elektrickým proudem a příslušné silové působení magnetu na pohyblivou proudovou smyčku. Pochopil dosah toho, co objevil, a dal tak impuls mnoha následovníkům (mj. Ampére).

Oerstedův experiment Magnetka, která je umístěna u vodiče, se vlivem elektrického proudu vychýlí. Tato výchylka je tím větší, čím větší je elektrický proud. Velikost výchylky taky závisí na vzdálenosti magnetky od vodiče. V roce 1825 Oersted izoloval hliník. str.2 pohár z ledu máte dát do ring stand neboli stojanu tohoto typu ( viz obr.)

- 84 -

Překlad knihy: od Micheal D Aleo and Stephen Edelglass -1-

Recommend Documents