Zpomalení pohybu tělesa Mgr. Miluše Hamplová EU OPVK ICT2-2/ICT07 Základní škola Olomouc, Heyrovského 33 Určeno pouze pro výuku Žádná část ani celek nesmí být použit pro komerční účely

Identifikátor materiálu: EU OPVK ICT2-2/ICT07 ŠkolaZákladní škola Olomouc, Heyrovského 33 Číslo projektuCZ.1.07/1.4.00/ Název projektuMáme šanci číst, zkoumat a tvořit AnotaceŽáci si upevní a prohloubí znalosti při samostatné práci AutorMgr. Miluše Hamplová NázevZpomalení pohybu tělesa Očekávaný výstupProcvičení a prohloubení znalostí s využitím digitální technologie, Vzdělávací oblast - oborVolitelné předměty - Informatika Klíčová slovaTepelného záření, povrch tělesa, barva tělesa Druh učebního materiáluPrezentace Druhy interaktivity Měření fyzikálních veličin s pomocí počítače, motivace, procvičení a ověření znalostí využití počítače v technické praxi. Cílová skupinaŽáci Stupeň a typ vzděláváníZákladní škola II. stupeň Typická věková skupina8. a 9. ročník ZŠ Datum / období vzniku VMÚnor 2013

Ovládání Doplnění učiva, zajímavosti - externí odkaz (nutné aktivní připojení) Pro zobrazení průběhu měření je nutný nainstalovaný Adobe Flash Player Možno nainstalovat zde: / / V tomto typu prezentace jsou odkazy na externí internetové stránky, odkazy je nutno občas aktualizovat. Proto se stejné prezentace mohou vyskytovat v různých verzích. Kompletní dynamický záznam měření je součástí prezentace. Toto řešení není zrovna obvykle, ale v tomto případě má informační i metodický význam. Pokud by záznam měření nefungoval korektně (problém s flashplayer) jsou přiloženy i statické záznamy měření. Verze 1.2

Obsah Metodické poznámky Teorie Senzor Postup Ukázky naměřených grafů Záznam měření

Metodické poznámky Cílem této práce je umožnit žákům seznámení se značně opomíjeným využití výpočetní techniky v technické praxi. Žáci většinou dobře znají využití počítačů pro komunikaci, hry, zpracování textových a grafických souborů. Chápou vytváření webových stránek, vyhledávání informací i používání komunitních sítí. Opomíjená však často zůstává velká oblast využití počítačů pro měření fyzikálních a technických veličin i řízení procesů. Zde se žáci mohou prakticky nezmámit s tímto aspektem využití počítačů. Dalším vedlejším efektem je posílení mezipředmětových vztahu mezi informatikou, fyzikou, matematikou a pracovními činnostmi. Přírodovědnému a technickému vzdělání se v poslední době začíná znovu věnovat větší pozornost. Žáci jsou vedeni k samostatné práci, řešení problémů a skupinové práci. Učitel zde zastává funkcí vedoucího experimentu a dbá na bezpečnost žáků i správné použití měřící techniky. Podle interaktivního návodu žáci většinou zvládnou získat požadované výsledky samostatně (případně ve skupině) jen s minimální pomocí učitele. Připojení senzorů někdy vyžaduje radu učitele, měřící software žáci zvládají většinou dobře, ovládání je intuitivní a standardní.

Trocha teorie na úvod Odkazy na webové stránky Znalost externích odkanu není nutná pro úspěšné provedení měření, ale tyto informace jsou vybrány pro rozšíření znalostí a mají mnohdy charakter zajímavostí související s tématem měření. Některé stránky obsahují informace značně přesahující učivo základních škol, ale přesto jsou částečně pochopitelné a vhodné i pro tu věkovou skupinu. Z praxe dobře známe zrychlení i záporné zrychlení – zpoždění. Podvědomě využíváme zákony fyziky, ale proč je lepší dopadnout na molitanovou žíněnku než na parkety. Proč při doskoku podvědomě pokrčíme nohy a nedopadáme na napnuté nohy, pokud ano dopadne to obvykle špatně. Proč pád na sjezdovce do závěje prašanu nezpůsobí většinou žádné zranění na rozdíl od nárazu do stromu se stejné rychlosti? Velikost sil, které na těleso působí při brzdění závisí na rychlosti pohybu tohoto tělesa, na jeho hmotnosti a také na délce dráhy na které těleso zastaví, tedy na hodnotách zpoždění (záporného zrychlení). Pojem zrychlení se na základní škole příliš neprobírá, také pro obtížnost výkladu při vybavení základní školy matematickými znalostmi. Přesto pojem zrychlení je z praxe intuitivně ve své základní postatě obvykle celkem správně chápán. Záludnosti pojmu zrychlení a především veličiny g je pak učivo spíše pro střední školy.

Senzor Low-g Accelerometer Akcelerometr - čidlo malých zrychlení (5 g) Citlivý akcelometr (měřič zrychlení), použitelný do 5g. Měří zrychlení ve směru šipky. Měření je možno zobrazit v jednotkách ms -2, N/kg, g. Jedno g je zrychlení o velikosti gravitačního zrychlení 9,8 ms -2. Bez poškození vydrží přibližně 1000g, ale měří jen do 5g!

Senzor připojíme k počítači pomoci rozhraní Go!Link Rozhraní Go!Link umožňuje připojit analogové senzory k počítači přes USB rozhraní.

Postup měření Sestavíme nakloněnou dráhu podle nesledujícího odrazku. Jedná se prakticky o nakloněnou rovinu vybavenou kolejnicemi pro vozík. Vybavení pochází ze starší soupravy pro mechaniku, kterou kdysi měla většina školy. Úhel naklonění volíme jen mírný, při větším úhlu by hodnoty zrychlení (vlastně záporného zrychlení – zpoždění) překročily rozsah akcelerometru. Na konec dráhy upevníme materiál do kterého bude vozík narážet a tak prudce brzdit. Pokus má zkoumat závislost záporného zrychlení – zpoždění na tlumících vlastnostech materiálu. Úhel naklonění dráhy nebudeme měnit a tak je zaručeno, že vozík na konci dráhy dosáhne vždy stejné rychlosti. Hodnoty zbrzdění tedy závisí především na vlastnostech tlumícího materiálu. Použijeme tři rozdílné materiály. První měkký materiál je molitan s dobrým tlumícím účinkem. Druhý materiál střední tuhosti je tak zvaná „lína pěna“. Jedná se u upravený tužší molitan s větší hustotou a pomalejší reakcí na tlak. Třetí tuhý materiál je balící pěna, která chrání zboží před poškozením. Jedná se o poměrně tuhou pěnu, která však je stále ještě deformovatelná a pohlcuje nárazy. Měření nesmíme spouštět ve stejném okamžiku, aby nedošlo k překrytí všech tří křivek, odečtení naměřených hodnot je v takovém případě obtížné.

Měkký materiál - molitan Lze předpokládat, že tento materiál nejlépe pohltí energii nárazu a brzdná dráha bude relativně nejdelší. Zpoždění (záporné zrychlení) bude tedy pravděpodobně nejmenší.

Měkký materiál - molitan Tento materiál snese jen male zatížení, snadno se deformuje a pohlcuje tedy dobře energii nárazu.

Tužší materiál – „líná pěna“ Tento materiál má vyšší hustotu a reaguje pomaleji na působení síly. Brzdná dráha bude kratší a hodnoty zpomalení pravděpodobně vyšší.

Tuhý materiál – „balící pěna“ Tento materiál je poměrně tuhý a reaguje deformací teprve na větší síly. Deformace po nárazu bude malá stejně jako brzdná dráha. Hodnoty zpomalení budou poměrně velké.

Měkký materiál molitan Tužší materiál „líná pěna“ Tuhý materiál „balící pěna“