UKÁZKOVÉ POKUSY - ŘEŠENÍ 1. TEPLOTNÍ SENZOR - pokles teploty chlazením Pracovní list - řešení 1. Pomůcky: Dva teplotní senzory, programovatelná LEGO kostka, PC, dataprojektor, éter, skleněná miska na podložení vlhčeného senzoru, trubička na foukání vlhčeného senzoru. 2. Výlet do historie: Popiš, jak se chladily potraviny, když nebyla elektřina. Chlazení ledem, který se uchovával v dobře izolovaných sklepech. 3. Teorie: a) Zakresli graf závislosti teploty na čase obou senzorů. Oba teplotní senzory ukazují stejnou hodnotu – a to asi 20 °C.
b) Vysvětli pokles teploty u senzoru vlhčeného éterem. Oba teplotní senzory ukazují stejnou hodnotu – a to asi 20 °C.Éter se rychle odpařuje a při odpařování odnímá teplo z okolí, což se projeví poklesem teploty senzoru vlhčeného éterem. 4. Současnost: a) Vyjmenuj některá chladicí zařízení používaná k uchovávání potravin v současnosti. Chladničky a mrazničky. b) Nakresli koloběh chladicího média v chladicím systému elektrických chladniček. Vyhledání na internetu „koloběh chladicího média v chladicím systému elektrických chladniček“. c) Co je to energetická třída A, A+, A++ u chladniček? A+ znamená , že spotřeba energie daného elektrospotřebiče je alespoň o 25% nižší než u třídy A. A++ může mít spotřebu ještě nižší. 5. Závěr: a) Zhodnoť spotřebu elektrické energie v domácnostech, které používají elektrické spotřebiče energetické třídy A++. Je celkově nižší odběr elektrické energie. b) Jak se toto promítá v ekonomice domácnosti? Lze ušetřit.
2. TEPLOTNÍ SENZOR - pokus s termotaškou Pracovní list - řešení 1. Pomůcky: 2 teplotní senzory, programovatelná LEGO kostka, PC, diaprojektor, termotaška, dvě kádinky s vodou z vodovodu 200 ml, šest kostek ledu. 2. Postup práce: a) Zahájení měření a začátek pozorování teplotních křivek. b) Určení barvy křivek v grafu jednotlivým senzorům asi tak po 10 minutách. Žlutá je barva venkovního teplotního senzoru, červená je barva senzoru v termotašce. c) Zakreslení grafu závislosti teploty na čase po 30 minutách s barevným rozlišením dvou křivek. d) Proč teplota klesla? Klesla v obou případech stejně? Voda byla ochlazena ledem, klesla skoro stejně, v termotašce se nižší teplota udržela déle. e) Co ovlivnilo opětný nárůst teploty? Opětný nárust způsobila pokojová teplota ve třídě. f) Odhad teploty po 3,5 hodinách v obou případech a porovnání se skutečným výsledkem. Teploty se vyrovnaly na pokojovou teplotu. g) Záznam nejdůležitějších okamžiků do tabulky: 1. 2.
t/°C t/°C
Počáteční teplota 11 11
Obr.1: Grafický výstup po 30 minutách
Nejnižší teplota 7,3 7,3
Závěrečná teplota 10,2 8
Obr.2: Grafický výstup po 3,5 hodinách
3. Závěr: a) Jak se chová chladnější a teplejší těleso, dotýkají- li se? Teplejší předává teplo chladnějšímu tělesu. b) Za jakých podmínek by se dala udržet v termotašce nižší teplota? Lepší izolací, větším zchlazením vkládaných potravin. c) Jaké materiály se používají k tepelné izolaci? Např. polystyren. d) Jaká je energetická bilance tepelně izolovaných domů? Lépe udrží teplo. e) Jak se zateplení obydlí promítne v ekonomice domácnosti? Jsou nižší finanční náklady na topení.
3. PNEUMATICKÉ ZAŘÍZENÍ - vysokozdvižná plošina Pracovní list - řešení 1. Pomůcky: Vysokozdvižnou plošinu sestavil žák kvarty v rámci mezitřídní spolupráce. Důležité prvky použité v pneumatickém zařízení – pumpa, písty, zásobník, manometr a propojovací hadičky. 2. Postup práce: 1. Pozorujeme činnost prvního pístu při stlačování vzduchu po spuštění elektromotorku. Popište přeměnu elektrické energie v mechanickou. Elektromotorek uvede do chodu píst kompresoru, kterým se mechanicky stlačuje vzduch a v kompresoru roste tlak. 2. Všímáme si hodnoty tlaku měřené manometrem. Měřidlo je ručičkové, obsahuje dva druhy stupnice pro bary (1 bar=100 000Pa) a pro psi (1 psi=6894,757Pa), což nejsou jednotky soustavy SI. Kolik Pascalů je naměřených 1,4 barů? (140 000Pa). Důležité je také číst údaje tlaku pro určitou jednotku na správné stupnici. 3. Pozorujeme činnost druhého pístu po spuštění vysokozdvižné plošiny. Popište přeměnu potenciální energie plošiny v kinetickou energii. Plošina se pohybuje nahoru a zastaví se. Kinetická energie se přeměnila v potenciální. Část kinetické energie se spotřebovala na překonání tření a odporu vzduchu. Plošina se zvedne, pokud je v zásobníku dosaženo patřičného tlaku. Určíme experimentálně dolní mez hodnoty tlaku. Uplatňuje se zde i vliv tření? Ano, tření působí proti pohybu tělesa. 4. Pozorujeme souvislost s posunem druhého pístu a zvedáním plošiny. Kterým směrem se pohybuje píst, kterým směrem se pohybuje plošina? Vyplyne z pozorování při experimentu. 5. Vyzkoušíme možnosti přesunu samotného zařízení na místo potřeby. Jakou trajektorii opisují kolečka při pohybu, jakou trajektorii opisuje samotné zařízení. Kolečka konají otáčivý pohyb, celá plošina posuvný. Prohlédneme si konstrukci a usazení plošiny, která umožňuje přiblížit se těsně k pracovišti. 6. Uvážíme stabilitu vysokozdvižné plošiny. Kde musí být těžiště celé soustavy, aby práce na plošině byla bezpečná? Těžiště musí být nízko nad zemí, může se experimentálně vyzkoušet. 3. Závěr: Napište, v jakých případech by se dalo v praxi použít takové vysokozdvižné plošiny. Zařízení by v reálném provedení mohlo sloužit člověku při práci v těžko dostupných nebo komplikovaných situacích. Například při opravě elektrických trolejí, řezání stromů kolem komunikací, při opravách pouličních světel, údržbě fasád a opravách omítek, při montáži plášťů budov, při záchranářských pracích, hašení požárů, při instalaci kamer, při televizních přenosech, při natáčení filmů. Obr.1:Vysokozdvižná plošina s příslušenstvím
4. TEPLOTNÍ SENZOR - změna vnitřní energie mícháním Pracovní list - řešení 1. Pomůcky: 2 teplotní senzory, programovatelná LEGO kostka, PC, dataprojektor, mixér, dvě kádinky s vodou z vodovodu 200 ml. 2. Postup práce v hodině: a) Zahájení měření a začátek pozorování teplotních křivek.
Obr.1: Míchání vody mixérem v druhé kádince
Obr.2: Grafický výstup s barevným rozlišením obou senzorů po 6 minutách
b) Přiřazení barvy křivek v grafu jednotlivým senzorům po 6 minutách. Žlutá je barva teplotního senzoru v kádince s pokojovou teplotou, červenou má teplotní senzor sledující teplotu míchané vody. c) Zakreslení grafu závislosti teploty na čase po 6 minutách s barevným rozlišením dvou křivek. viz obrázek 2 3. Závěr: a) Co je to vnitřní energie tělesa? Součet pohybových a potenciálních energií všech molekul v tělese. b) Vyjmenuj dva způsoby zvýšení vnitřní energie tělesa. Který způsob je použitý v pokusu? Dotykem tělesa s tělesem o vyšší teplotě, konáním práce V pokusu je použit způsob konání práce. c) Proč teplota vody vzrostla? Otáčivý kotouč mixéru působí na vodu silou. Tím, že se kotouč otáčí, koná práci. Odporem prostředí se část pohybové energie kotouče přeměňuje na pohybovou energii molekul vody. Molekuly vody se proto pohybují rychleji. To se projeví zvýšením teploty vody. Zvýšení vnitřní energie tělesa lze tedy docílit konáním práce působením síly. Vzrostla v obou případech stejně? Ne, v kádince s pokojovou teplotou zůstala teplota stejná …22,5°C, míchaná voda zvýšila svou teplotu na 23,5°C. d) Co ovlivnilo nárůst teploty vody v jednotlivých kádinkách? viz c) e) Jak se chová chladnější a teplejší těleso, dotýkají- li se? Teplejší těleso předává teplo chladnějšímu tělesu.
5. SILOVÉ PŮSOBENÍ - síla a směr pohybu Pracovní list - řešení 1. Pomůcky: Pojízdný model LEGO, fén. 2. Teorie: Pokud působí síla na těleso ve směru pohybu, je jeho pohyb nejrychlejší. Pokud působí síla na těleso pod určitým úhlem, dochází k rozkladu sil a na pohybu tělesa se podílí jen jedna ze složek. Složka je menší než původní síla a pohyb tělesa je pomalejší. Této skutečnosti se také používá u zařízení s plachtou, která se může natáčet tak, aby pohyb pomocí větru byl co nejefektivnější. 3. Postup práce v hodině: a) Na model opatřený pevnou nepohyblivou plachtou foukáme fénem kolmo k plachtě.
b) Na model foukáme šikmo na plachtu a pozorujeme zpomalení pohybu pojízdného modelu.
4. Závěr: a) Směr foukání větru souvisí s rychlostí pohybu. Jak? Foukáme-li kolmo, jede zařízení rychleji, než když foukáme šikmo. b) Jak by se měla změnit pevná plachta, aby bylo využití větru efektivní? Plachta se musí otáčet, aby se mohla „naplnit větrem“ a aby mohla reagovat na změnu směru větru. c) Kde se používají zařízení s plachtami? Plachty se používají u lodí např. v jachtingu, u katamaránů (dvoutrupé plavidlo), ve sportu může být zařízení s plachtou na kolečkách, bruslích, lyžích, na prkně (windsurfing). Lze vzpomenout historické vory indiánů, plachetnice a velké lodě mořeplavců.
LABORATORNÍ PRÁCE - ŘEŠENÍ 1. SENZOR PULSOMETR - měření tepu pulsometrem Pracovní list - řešení 1. Pomůcky: Monitor srdeční činnosti, PC, LEGO programovatelná kostka, dataprojektor, stopky. 2. Postup práce: a) Zakreslíme si tabulku na zápis sledovaných údajů: 10 s
60 s = 1 min
Pohmatem v klidu
11
66
Senzorem před zátěží
12
72
Senzorem po zátěži
13
78
Pohmatem v klidu ráno
10
60
b) Zjistíme počet tepů za minutu v klidu pohmatem na zápěstí a zapíšeme do tabulky. c) Měříme tep senzorem, spočítáme maxima v grafu od 3s do 13 s, tedy během 10 s. Počet tepů za minutu dostaneme vynásobením 6. Zapíšeme. d) Měříme tep senzorem po zátěži 10 dřepů, opět stejným postupem jako b). Zapíšeme. e) Změříme puls ráno, v klidu před vstáváním pohmatem po dobu jedné minuty. Zapíšeme. 3. Závěr: a) Porovnejte počet tepů za minutu ve všech čtyřech případech. Kdy byl tep nejnižší, kdy nejvyšší? Nejnižší tep v klidu ráno, nejvyšší po zátěži. b) Který živočich má nejnižší počet tepů za minutu, který nejvyšší? Nejnižší může mít např. želva v době zimování (až 1 tep za minutu), nejvyšší netopýr ( asi 800 tepů za minutu).
Obr.1: Před zátěží
Obr.2: Po zátěži
2. TEPLOTNÍ SENZOR - měrná tepelná kapacita Pracovní list - řešení 1. Pomůcky: Tepelný senzor, PC, LEGO programovatelná kostka, dataprojektor, neznámý kov, varná konvice, kleště, digitální váhy, kádinka s vodou 200 ml. 2. Postup práce: a) Zakreslíme si tabulku na zápis sledovaných údajů. Teplejší těleso bude mít index 1, chladnější index 2. Výslednou teplotu označíme písmenem t. Na vážení použijeme digitální váhy. Grafický výstup průběhu teploty při měření
m1
t1
m2
c2
t2
t
0,29 kg
100°C
0,5 kg
4 200 J/kg°C
23°C
27,5°C
b) Neznámou měrnou tepelnou kapacitu vypočteme dosazením do vzorce:
c) Vypočtenou hodnotu porovnáme s údaji v matematicko-fyzikálních tabulkách nebo tabulkou v učebnici a určíme kov. c1= 453 J/kg°C, což je po zaokrouhlení na 450 J/kg°C měrná tepelná kapacita železa. 3. Závěr: a) Uvedeme, zda hodnota měrné tepelné kapacity vyšla přesně nebo přibližně. Výsledek vyšel přibližně. b) Které okolnosti mohly způsobit nepřesnosti měření? Únik tepla do okolí při měření, ohřev kádinek, nepoužili jsme kalorimetr.
3. PŘEVODY OZUBENÝMI KOLY Pracovní list - řešení 1. Pomůcky: Ozubená kola různých průměrů, kombinované zařízení sestrojené ze součástek LEGO. ??? A kde je Lego, to jsou jiné modely. 2. Postup práce v hodině: a) Složíme ozubená kola tak, aby se otáčela v protisměru. Uspořádání zakreslíme. chybí nákres b) Použitím třetího kolečka složíme ozubená kola tak, aby se otáčela souhlasným směrem. Zakreslíme. chybí nákres Vložené kolečko je mezi prvním a druhým. c) Větší a menší kolečko uspořádáme tak, abychom docílili zrychleného pohybu. Zakreslíme. chybí nákres Točíme velkým kolečkem, malé se otáčí rychleji.
d) Větší a menší kolečko uspořádáme tak, abychom docílili zpomaleného pohybu. Zakreslíme. chybí nákres Točíme malým kolečkem, velké se otáčí pomaleji.
e) Zrychlení nebo zpomalení otáčivého pohybu zachytíme také spočítáním otáček malého a velkého kola. Údaje doplníme do tabulky. Počet otáček velkého kola 10
Počet otáček malého kola 20
Počet otáček malého kola 10
Počet otáček velkého kola 5
f) Pozorujeme funkci kombinovaného zařízení sestaveného z LEGA součástek. Pozorujeme několik kombinovaných převodů ozubenými koly na modelu LEGO. Soukolí se uvádí do chodu otáčením klikou. Na této části lze demonstrovat funkci jednoduchého stroje kola na hřídeli. Na hřídeli je na navinutém provázku zavěšeno břemeno, které můžeme zvedat nebo spouštět. Soukolí by také mohl pohánět vítr, který by se opíral do lopatek, jimiž je kombinované zařízení také vybaveno. Tato část velmi připomíná stavbu větrného mlýna např. v Kuželově. 3. Závěr: a) Vyjádři slovně zjištění z tabulek o počtu otáček a rychlosti otáčení malého a velkého kola. Čím větší poloměr má větší kolo vzhledem k menšímu kolu, tím je jeho počet otáček menší vzhledem k menšímu kolu. b) Uveď příklady použití převodů ozubenými koly v praxi. větrný mlýn, orloj, hodinový strojek,…).
4. SENZOR ELEKTROSMOGU Pracovní list - řešení 1. Pomůcky: Senzor elektrosmogu, mobil, PC, dataprojektor. 2. Postup práce: a) K zapnutému mobilu přiložte senzor elektrosmogu. Měření probíhá 30 s. Na grafickém záznamu pozorujte, že dochází k vyzařování energie mikrovlnami. Grafický záznam si můžete vytisknout a nalepit.
Obrázek 1: Průběh měření
Obrázek 2: Mobilní telefon v klidovém režimu
b) K mobilu v režimu volání přiložte senzor elektrosmogu a měření opakujte po stejný čas. Opět pořídíme grafický záznam.
Obrázek 3: Mobilní telefon v režimu volání c) Mobil od senzoru vzdalujeme a měření opakujeme. Pořídíme grafický záznam. 3. Závěr: Vyhodnoť výkon vyzařované energie ve všech třech případech. Mobil v klidu má nejnižší výkon energie asi 0,1 W/m2, protože udržuje spojení s vysílačem. Mobil v režimu volání zvýšil svůj výkon vyzářené energie na 10 W/m2. Se zvětšující se vzdáleností od mobilu se výkon vyzařované energie zmenšuje.
5. INFRASENZOR - měření tepelného záření Pracovní list 1. Pomůcky: Infrasenzor, zdroj tepelného záření, PC, dataprojektor. 2. Postup práce: a) Přibližujte se infrasenzorem k teplometu ze vzdálenosti 1,5 m až do blízkosti 0,5 m. Na grafu sledujte vzrůstající výkon tepelné energie.
Obr.1: Zdroj tepelného záření a infrasenzor
Obr.2: Přibližování infrasenzoru k teplometu.
b) Mezi zdroj a infrasenzor vložte překážku (např. knihu). Pozorujte pokles výkonu tepelné energie. c) Zkuste měřit teplo hřejícího slunce otevřeným oknem. Potom okno zavřete a opakujte pokus se senzorem za sklem okna. Za oknem byl tepelný výkon udávaný ve W/m2 větší, protože infrasenzor nebyl ochlazovaný chladnějším venkovním vzduchem.
Obr. 3: V průběhu měření vložena překážka mezi teplomet a senzor
Obr. 4: Sluneční světlo přímo a přes sklo
d) Přibližte senzor k obličeji. Také lidské tělo vyzařuje teplo. Porovnejte s oblastí brýlí. Sklo v tomto případě funguje jako izolant. Jak se projeví pokles energie na grafu? Projeví se poklesem tepelné energie.
Obr. 5: Vyzařování tepla z obličeje přímo a přes brýle. e) Na infrasenzor posviťte ovladačem dataprojektoru. Na grafu si všimněte maxima výkonu vyzářené energie. V tomto případě je dobré si přepnout na grafický záznam s drobným rozlišením. f) Pro zajímavost můžete na grafu s drobným rozlišením pozorovat záblesky slunečního světla odraženého zrcátkem.
Obr. 6: Odražené světlo zrcátkem 3. Závěr: a) Jaké zdroje tepelného záření byly použity? Teplomet, sluneční záření, ovladač dataprojektoru. b) V jaké vzdálenosti od zdroje tepla je výkon tepelného záření větší? V nejbližší. S rostoucí vzdáleností od zdroje tepla výkon klesá. c) Kdy výkon tepelného záření poklesne? Když infrasenzor oddálíme.
6. SENZOR VLHKOSTI - měření relativní vlhkosti prostředí Pracovní list - řešení 1. Pomůcky: Tepelný senzor, mikrotenový sáček, slánka, varná konvice s vroucí vodou, kádinka s vodou o teplotě místnosti. 2. Teorie: Vodní režim člověka. Voda je v lidském těle obsažena v buňkách, mimo buňky, v krvi a tkáňovém moku. Z těla se vylučuje dýcháním, pocením a močí. Denní potřeba vody je zabezpečována příjmem potravy, vodou vznikající při látkové přeměně a pitím. Denní příjem vody by měl činit až 3l vody. Bez potravy vydrží člověk 14 dní, bez vody jen několik. Proto je pitný režim člověka velmi důležitý. 3. Postup práce: a) Zakreslíme si tabulku na zápis sledovaných údajů: Relativní vlhkost vlastního dechu
Relativní vlhkost vzduchu ve třídě
Relativní vlhkost vzduchu nad volnou hladinou
Relativní vlhkost vzduchu při varu
82%
44%
89%
95%
b) Vložíme do mikrotenového sáčku senzor vlhkosti a slánku. Utěsníme rukou a nafoukneme sáček vlastním dechem. Údaj z grafu zapíšeme do tabulky.
Obr. 1: Průběh měření vlhkosti lidského dechu
Obr. 2: Grafický výstup senzoru vlhkosti
c) Senzorem vlhkosti změříme relativní vlhkost vzduchu ve třídě, nad volnou hladinou vody v kádince pokojové teploty a nad hladinou vroucí vody ve varné konvici. Údaje z grafu zapíšeme do tabulky. 3. Závěr: a) Můj dech má relativní vlhkost vzduchu: 82 % b) Největší relativní vlhkost vzduchu jsme naměřili: nad vroucí vodou c) Porovnání vypařování a varu:Nad klidnou hladinou vypařující se vody za pokojové teploty je relativní vlhkost menší než nad vroucí vodou.
7. ZVUKOVÝ SENZOR - měření intenzity zvuku Pracovní list – řešení 1. Pomůcky: Akustický senzor, programovatelná LEGO kostka, PC, dataprojektor, různé zdroje zvuku. 2. Teorie: Zvuk je podélné vlnění s frekvencí od 16 Hz do 20 000 Hz. Zvuk se šíří ze zdroje a jako každé vlnění je nositelem energie. K měření hlasitosti zvuku byla zavedena fyzikální veličina - hladina intenzity zvuku - udávaná v decibelech (dB). 3. Postup práce: řešení + vzorová ukázka grafického výstupu ke každému přístroji: a) Akustickým senzorem změříme hladinu intenzity zvuku ze sluchátek, jimiž se poslouchá hudba přehrávaná např. z mobilu. Výstupem je pak grafický záznam závislosti hladiny intenzity zvuku (v dB) na čase. Měříme po dobu 30 sekund. Střední hodnota hladiny intenzity reprodukované hudby ze sluchátka je asi 30 dB:
b) Kromě tohoto zdroje zvuku proměříme i jiné zdroje a zapíšeme střední hodnoty v dB do tabulky. Zakreslíme si tabulku na zápis sledovaných údajů: Střední hodnota hladiny intenzity fénu je asi 70 dB:
Střední hodnota hladiny intenzity ladičky je asi 50 dB. Jde o vlnění tlumené:
Střední hodnota hladiny intenzity tikotu hodinek je asi 5 dB.
Střední hodnota hladiny intenzity hlasitého čtení je asi 15 dB.
Přístroj:
Fén
Ladička
Tikot hodinek
Hlasité čtení
Průměrná hodnota v [dB]
70
50
5
15
4. Závěr: 1. Hladina intenzity zvuku reprodukované hudby ze sluchátka je: 30 dB. 2. Nejvyšší hladinu intenzity zvuku jsme naměřili u: fénu. 3. Velký hluk může poškodit sluch člověka. Práh bolesti je: 130 dB.
8. HYDRAULICKÉ ZAŘÍZENÍ – LEGO model „mechanické ruky“ Pracovní list - řešení 1. Pomůcky: Model LEGO hydraulické zařízení ve formě „mechanické ruky“. Jeho součástí je kompresor a barometr. 2. Teorie: Stlačený vzduch v kompresoru může po uvolnění přepínače způsobit otáčení pohyblivé části „mechanické ruky“. Ruka se tímto pohybem sevře a může uchopit věc. Aby se pohyb uskutečnil, musí být v kompresoru patřičný tlak. Ten je měřený přístrojem zvaným barometr. Tento tlakoměr měří v barech, což není veličina fyzikální soustavy jednotek SI. V praxi se ale používá a v MFCHT tabulkách lze najít převodní vztah mezi bary a Pascaly (patří do SI). 3. Postup práce: a) Vyzkoušej funkčnost hydraulického zařízení v podobě „mechanické ruky“. b) Kompresor se tlakuje stlačováním pístu. c) Zkus navrhnout zlepšení, která by rozšířila funkčnost ruky (ruka by mohla mít např nastavitelnou pohyblivou část podle tvaru těles, která by měla uchopit). d)Zařízení by se dalo využívat např. u automatických robotizovaných linek nebo při práci v kontaminovaném prostředí škodlivém pro člověka, při výrobě protéz…. e) Vyhledej převodní vztah mezi barem a Pascalem. Vyzkoušej několik převodů z barů na Pascaly a z Pascalů na bary. Zapiš do tabulky. 1 bar
3 bary 100 000 Pa
2,7 barů 300 000 Pa
0,6 barů
270 000 Pa
60 000Pa
. 1 Pa
3 000 Pa 0,000 01 baru
3 000 000 Pa 0,03 baru
7,4 MPa
30 barů
74 barů
Obrázek 1: Pozorování funkčnosti hydraulické ruky 4. Závěr: Model hydraulického zařízení ve formě mechanické ruky by se v praxi dal využít např.: u automatických robotizovaných linek nebo při práci v kontaminovaném prostředí škodlivém pro člověka, při výrobě protéz….
9. OPTICKÝ SENZOR Pracovní list - řešení 1. Pomůcky: 2. Teorie: Použitý optický senzor neměří osvětlení v luxech, ale udává v %, na kolik kleslo osvětlení v daném prostředí oproti přímému slunečnímu osvětlení. To se změří nejdříve. Naměří se osvětlení na plných 100%. 3. Postup práce: a) Předkládejte před senzor různé druhy optických materiálů, měňte optické prostředí ve třídě – tlumením světla žaluziemi, zatemněním. Zkoumejte různé světelné zdroje. b) Výsledky měření pozorujte na grafech, kde je pokles nebo nárůst osvětlení vyjadřován v procentech. c) Grafy zakreslete. d) Všimněte si, jak souvisí změny osvětlení se změnou vzdálenosti od zdroje. e) Seznamte se se základními pravidly hygieny osvětlení v zájmu ochrany zraku. 4. Závěr: a) Ve kterých případech se osvětlení snížilo? V případě použití žaluzií, zatemnění, barevných obalů a filtrů. b) Blíží se nějaká forma osvětlení slunečnímu světlu? Rozsvícení všech 6 řad zářivek a reflektorů u tabule. c) Jak souvisí změny osvětlení se změnou vzdálenosti od zdroje? Čím dále od zdroje, tím slabší osvětlení. d) Zapište základní pravidla hygieny osvětlení v zájmu ochrany zraku: Při psaní a čtení mít přiměřené osvětlení, při psaní mít osvětlení zleva, chránit si zrak před přímým slunečním světlem…. e) Používají se v praxi barevné obaly, aby chránily obsah před světlem? Použití např. při balení léků, minerálních vod,….
Ukázky grafických výstupů k bodu 3c ): 1.Sluneční světlo přímo a přes žaluzie 2. Hnědé sklo, modrá PET lahev, zelená PET lahev 3. Zatemnění, zářivky, reflektory 4. Plné zatemnění a svíčka 5. Filtry: červený, žlutý, modrý 6. Plné zatemnění a kapesní svítilna
Obr. 1: Sluneční světlo přímo a přes žaluzie.
Obr.2: Hnědé sklo, modrá PET lahev, zelená PET lahev
Obr. 3: Zatemnění, zářivky, reflektory
Obr. 4: Plné zatemnění a svíčka
Obr. 5: Filtry: červený, žlutý, modrý
Obr. 6: Plné zatemnění a kapesní svítilna
10. MĚŘENÍ NAPĚTÍ VOLTMETREM Pracovní list - řešení 1. Pomůcky: Voltmetr, programovatelná LEGO kostka, PC, dataprojektor, půlku citronu, pomeranče, jablka, kiwi, okurku, kádinku se slanou vodou, ochucená jemně perlivá minerální voda Magnezia. 2. Teorie: Různé kovy mají různou schopnost přitahovat si k sobě elektrony, kladné a záporné ionty obsažené v ovoci, zelenině, slané vodě i v mineralizovaných vodách. Vznikne mezi nimi tzv. potenciálový rozdíl. Ten se měří voltmetrem jako napětí udávané ve voltech. 3. Postup práce: a) Elektrody (měděný a zinkový plíšek) zabodněte postupně do půlky citronu, pomeranče, jablka, kiwi, okurky, ponořte do nálevu se slanou vodou a nakonec do mineralizované vody. b) Napětí, které se mezi elektrodami vytvořilo, měřte voltmetrem a výstup pozorujte na grafu. c) Graf závislosti napětí ve voltech na čase v sekundách zakreslete. Vzorové ukázky grafických výstupů napětí v jednotlivých prostředích: 1. Citron 2. Pomeranč 3. Jablko 4. Kiwi 5. Minerálka – Magnesia 6. Slaná voda
1. Citron
2. Pomeranč
3. Jablko
4. Kiwi
5. Minerálka – Magnesia
6. Slaná voda d) Vyhodnoťte všechny grafy závislosti napětí na čase a pokuste se odhadnout střední hodnotu napětí ve všech pokusech. Výsledné hodnoty zapište do tabulky. Prostředí:
citron
pomeranč
jablko
kiwi
minerálka
slaná voda
Napětí [V]:
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
4. Závěr: Střední hodnota napětí ve všech případech je přibližně …0,9…..V
