Mgr. Miluše Hamplová EU OPVK ICT2-2/ICT14 Základní škola Olomouc, Heyrovského 33 Vztlaková síla Mgr. Miluše Hamplová EU OPVK ICT2-2/ICT14 Určeno pouze pro výuku Žádná část ani celek nesmí být použit pro komerční účely

Identifikátor materiálu: EU OPVK ICT2-2/ICT14 Škola Základní škola Olomouc, Heyrovského 33 Číslo projektu CZ.1.07/1.4.00/21.1217 Název projektu Máme šanci číst, zkoumat a tvořit Anotace Žáci si upevní a prohloubí znalosti při samostatné práci Autor Mgr. Miluše Hamplová Název Vztlaková síla Očekávaný výstup Procvičení a prohloubení znalostí s využitím digitální technologie, Vzdělávací oblast - obor Volitelné předměty - Informatika Klíčová slova Vztlaková síla, Archimédův zákon Druh učebního materiálu Prezentace Druhy interaktivity Měření fyzikálních veličin s pomocí počítače, motivace, procvičení a ověření znalostí využití počítače v technické praxi. Cílová skupina Žáci Stupeň a typ vzdělávání Základní škola II. stupeň Typická věková skupina 8. a 9. ročník ZŠ Datum / období vzniku VM Květen 2013

Ovládání Doplnění učiva, zajímavosti - externí odkaz (nutné aktivní připojení) Pro zobrazení průběhu měření je nutný nainstalovaný Adobe Flash Player Možno nainstalovat zde: http://get.adobe.com/cz/flashplayer/ Verze 1.2 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.

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 Hydrostatická vztlaková síla vzniká v kapalinách při rozdílném hydrostatickém tlaku na spodní a horní podstavu tělesa. Tato síla je ovlivněná objemem ponořeného tělesa, hustotou kapaliny a gravitačním zrychlením. Směr této síly je vždy vzhůru proti působení tíhové síly. Této skutečnosti si byl vědom již ve 3. století před naším letopočtem Archimédes. Jeho slavný zákon: „Těleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno silou, která je rovna tíze kapaliny tělesem vytlačené“ patří mezi nejznámější zákony fyziky. Je možno se setkat s mírně odlišným zněním zákona, podstata je však stejná. 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.

Senzor Siloměr se 2 rozsahy Siloměr se dvěma rozsahy, měří tahové i tlakové síly. Měřená síla působí na odporový tenzometr. Deformace způsobí změnu elektrického odporu. Výsledkem je malá změna napětí, která je vyhodnocována v jednotkách síly.

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

Postup měření Měření vztlakové síly pomocí siloměru je jednoduché. Největší problém je jak změnit směr působení vztlakové síly. Tato síla, jak věděl již Archimédes, působí směrem vzhůru. Proto je nutno použít kladku pevnou, kterou musíme umístit do nádrže s vodu. Vlastní těleso musí být upevněno přes tuto kladku k siloměru. Síla působící vzhůru je tedy převedena na sílu, která působí na siloměr směrem dolů. Velikost síly by se neměla měnit. Tření na kladce je malé a příliš výsledek neovlivní. Zajímavá je však jiná skutečnost. Pokusné těleso (lékovky) je vyrobeno z plastu a ten má menší hustotu než voda. To znamená, že plave a vytváří při ponoření sám vztlakovou sílu.Velkost této síly zjistíme, když lékovku naplníme zcela vodou (plníme ji ponořenou ve vodě, nezůstane tak zbytkový vzduch) a pak ji stejně, jako v prvním případě, připevníme přes kladku k siloměru. I v tomto případě musí být těleso (lékovka) zcela ponořeno. Zjistíme, že tato přídavná vztlaková síla je velmi malá. Zbývá ještě zjistit objem lékovky a při znalosti hustoty vzduchu můžeme vypočítat vztlakovou sílu. Tu pak porovnáme s naměřenou hodnotou.

Konstrukce pokusu pro měření tlaku je patrná z těchto a následujících obrázků. Nepotřebuje dalšího vysvětlování. Kladka pevná slouží jen ke změně směru působení síly a nemění silové poměry. Tření je tak malé, že je můžeme zanedbat.

Použití a upevnění kladky je patrné z fotografií Použití a upevnění kladky je patrné z fotografií. Vztlakové těleso je při měření síly zcela ponořeno!

Těleso se postupně ponořuje

Při měření maximální vztlakové síly musí být celé těleso zcela ponořeno!

V tomto případě je těleso (lékovka) zcela naplněna vodou V tomto případě je těleso (lékovka) zcela naplněna vodou. Plast ze kterého je těleso vyrobeno má menší hustotu než voda. Proto i zcela zaplněné těleso plave na hladině a vytváří jistou vztlakovou sílu. Tato sílaje , jak uvidíme dále, velmi malá.

Zde došlo ke sesmeknutí provázku z kladky a těleso se prudce vynořilo na hladinu. Vztlaková síla při zcela ponořeném tělese Těleso se pomalu vynořuje – plave – zase se ponořuje

Zvětšený přecházející záznam měření Těleso zcela naplněné vodou, mírný vztlak vyvolává plastový obal