Manuál Pokusů z fyziky

Komentáře

Transkript

Manuál Pokusů z fyziky
MANUÁL POKUSŮ
FYZIKA
ZÁKLADNÍ ŠKOLA KLADNO MOSKEVSKÁ 2929
ZPRACOVALA
ING EVA ABERTOVÁ
2014
Manuál pokusů fyzika
název
téma
ročník strana
Výroba kompasu
Měření objemu pevného tělesa
Magnetismus
Fyzikální veličiny
6
6
2
4
Zákon setrvačnosti
Zákon síly I
Zákon síly II
Zákon vzájemného působení těles
Jakou silou působí páka
Kladka, kladkostroj
Tlak, tlaková síla
Záhadný dvojkužel
Archimédův zákon
Hydraulický lis
Hydrostatický tlak I
Hydrostatický tlak II
Ponorka
Vztlaková síla
Podtlak
Odraz světla
Optické vlákno
Pohybové zákony
Pohybové zákony
Pohybové zákony
Pohybové zákony
Otáčivé účinky síly
Otáčivé účinky síly
Síla
Síla - těžiště
Mechanické vlastnosti kapalin
Mechanické vlastnosti kapalin
Mechanické vlastnosti kapalin
Mechanické vlastnosti kapalin
Mechanické vlastnosti kapalin
Mechanické vlastnosti kapalin
Mechanické vlastnosti plynů
Optika
Optika
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
10
12
15
17
21
23
27
29
32
34
36
38
40
43
45
48
Přeměna energie pružnosti
Přeměna polohové energie
Tepelné izolanty a vodiče
Vedení tepla
Proudění tepla
Záření tepla
Var za sníženého tlaku
Elektrická práce, účinnost žárovky
Měření el.napětí a proudu v jed. obvodu
Vedení elektrického proudu
Tavná pojistka
Źárovka
Energie a její přeměny
Energie a její přeměny
Teplo
Teplo
Teplo
Teplo
Změny skupenství - var
Elektromagnetické jevy
Elektromagnetické jevy
Elektromagnetické jevy
Elektromagnetické jevy
Elektromagnetické jevy
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
50
51
53
55
57
59
62
64
66
68
70
72
Alternátor
Elektromagnetická indukce
Oerstedův pokus
Stejnosměrný elektromotor
Elektromagnetické jevy
Elektromagnetické jevy
Elektromagnetické jevy
Elektromagnetické jevy
Elektromagnetické záření a jeho
energie
Magnetismus
Optika
Optika
Optika
9
9
9
9
75
78
80
82
9
9
9
9
9
85
87
90
92
95
Crookesův radiometr
Magnetické vlastnosti látek
Čočky
Fata morgana
Lom světla
1
Téma : Magnetismus
Název : Výroba kompasu
Typ pokusu : žákovský
1. Princip
Kompas může fungovat jen díky tomu, že kolem Zeměkoule je magnetické pole.
Zdrojem magnetického pole Země je pohyb elektricky vodivých hmot ve vnějším
jádře.
1. vnitřní jádro
2. vnější jádro
3. spodní plášť
4. svrchní plášť
5. a 6. zemská kůra
Magnety se navzájem přitahují nesouhlasnými y a souhlasné póly se odpuzují. Země se
působí jako opravdu velký a silný magnet a dokáže natočit volně pohybující se magnet
severním pólem magnetu k jižnímu magnetickému pólu Země a jižním pólem k severnímu
magnetickému pólu.Střelka kompasu tedy ukáže severní zeměpisný pól
2
2. Vlastní provedení pokusu
Pomůcky : kádinka, jehla,magnet , voda, kousek papíru, kompas
Postup :
Základem našeho kompasu je vodní kompas.
Střelkou kompasu bude jehla. Jehlu musíme nejprve zmagnetizovat, to provedeme
přejížděním magnetu po jehle od špičky k oušku, opakujeme nejméně 10 až 20 krát. Po
přejetí jehly magnetem od špičky k oušku, magnet zvedneme obloukem, opět jej přiložíme
na špičku a jedeme k oušku. Nesmíme pohybovat magnetem sem a tam, k magnetizaci
jehly by nedošlo. (video Výroba kompasu 1)
Pak do plastové nebo skleněné misky
(kádinky) nalijeme vodu .
Z pevnějšího papíru (čtvrtky) vystřihneme
malý obdélník, položíme jej na vodu
a na něj položíme jehlu. Tyčovým magnetem
ověříme, že se jehla chová jako magnet
(video Výroba kompasu 2)
.
Jehla se na hladině vody natočí tak,
že bude ukazovat špičkou
na sever a ouškem na jih,
což můžeme ověřit pomocí
kompasu.
3
Pokud budeme magnetizovat jehlu od ouška ke hrotu, bude sever ukazovat ouško jehly.
Zdroje :
http://www.astro.cz/_data/images/news/2004/01/07/MAGWORLD.gif
http://www.techmania.cz/edutorium/data/fil_1485.gif
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f6/Earth's_magnetic_field,_schematic
.svg/220px-Earth's_magnetic_field,_schematic.svg.png
4
Téma : Fyzikální veličiny
Název : Měříme objem pevného tělesa
Typ pokusu : žákovský
1. Princip
Objem je veličina, která vyjadřuje velikost prostoru, kterou zabírá těleso.
označení objemu: V
základní jednotka: metr krychlový značka: m3
1m
Krychlový metr (m3) je objem krychle s hranou délky 1m.
1m 3
MĚŘENÍ OBJEMU PEVNÉHO TĚLESA
1m
1m
a) Objem pravidelných pevných těles lze určit výpočtem z matematických vztahů
kvádr
krychle
a
c
a
a
V=a.a.a
a
b
V=a.b.c
b) Objem nepravidelných pevných těles lze určit měřením pomocí odměrného válce
.
Do vhodného
odměrného
válce nalijeme
vodu a
změříme její
objem V1
Těleso ponoříme do
kapaliny v odměrném
válci. Hladina kapaliny
v odměrném válci
stoupne. Určíme objem
kapaliny s ponořeným
kamenem V2
Objem V tělesa určíme jako rozdíl objemů V2 a V1:
V = V2 - V1Určíme odchylku
měření. Měřili jsme 2x => dopustili jsme se dvakrát chyby => odchylky musíme sečíst.
5
Úkol : Urči objem pevného tělesa
Pomůcky: pravítko, odměrný válec, voda
Postup:
a) dřevěný hranolek
Pravítkem změříme rozměry hranolku.
Před měřením si zjistíme:
a) v jakých jednotkách je stupnice měřidla :
b) délku nejmenšího dílku :
c) měřící rozsah stupnice (jakou největší délku můžeme odměřit):
d) Odchylku měření - je rovna polovině nejmenšího dílku měřidla:
a =
cm
V= a.b.c
b =
cm
V =
c =
cm
V=
.
.
cm
3
Objem dřevěného hranolku je
a) kamínek
-
použijeme odměrný válec
Před měřením si zjistíme:
a) v jakých jednotkách je stupnice odměrného válce :
b) kolik jednotek odpovídá nejmenšího dílku :
c) měřící rozsah stupnice :
d) stanovíme odchylku měření :
objem vody
V1 =
objem
V =
tělesa
ml
V2 - V1
V =
Objem kamínku je
objem vody a tělesa V2 =
V =
ml
-
ml
ml.
Odchylka měření je (dvě měření – 2x polovina nejmenšího dílku)
ml
6
Zdroje:
http://www.helago-cz.cz/product/drevene-kvadry-pro-pokusy-s-trenim/
http://www.fyzika-zs.wz.cz/mereni/objem/mereni_1.gif
http://3zscheb.unas.cz/elearning/fyzika%20web/mereni%20objemu%20a%20delky/mereni_teles2.GIF
Téma : Pohybové zákony
Název : Zákon setrvačnosti
Typ pokusu : demonstrační, žákovský
1. Princip : Pokus ukazuje působení zákona setrvačnosti
Těleso setrvává v klidu nebo v pohybu rovnoměrném přímočarém, jestliže na ně
nepůsobí jiná tělesa silou nebo síly působící na těleso jsou v rovnováze.
Působení zákona
setrvačnosti
Síla působící ve směru
pohybu je menší
Síla působící ve směru
pohybu je větší
Setrvačnost je vlastnost těles , které se snaží setrvat ve stavu před vnějším fyzikálním
působením (v klidu nebo v pohybu rovnoměrném přímočarém), její velikost závisí na
hmotnosti tělesa. Projevuje se při změně pohybového stavu - zrychlení, zpomalení, změně
směru.
Příklady působení setrvačnosti z praxe - vyklepávání prachu, bruslení, brzdná dráha auta,
vlaku.......
7
2. Provedení pokusů
a) pohyb kuličky ve vozíku - žákovský
Pomůcky : vozík, kulička
Žáci vloží kuličku do přední části vozíku
a rozjedou jej, budou pozorovat chování kuličky.
Výsledky pozorování si nakreslí a zapíší.
viz video setrvačnost 1
Žáci vloží kuličku do zadní části vozíku
a rozjedou jej, pak zastaví. Budou pozorovat
chování kuličky.
Výsledky pozorování si nakreslí a zapíší.
viz video setrvačnost 2
Z pokusů si potvrdí platnost zákona setrvačnosti.
b) Setrvačnost sklenice s vodou - demonstrační
Pomůcky: sklenice s vodou, krabička sirek, pravítko
8
Postavíme sklenici s vodou na krabičku sirek a vyzveme
žáky, zda někdo bude umět pravítkem vyrazit krabičku aniž
by rozlil vodu.
Vždy se nějaký odvážlivec najde.
Společně s žáky hledáme vysvětlení jevu - sklenice s vodou setrvává v klidu v souhlasu se
zákonem setrvačnosti .
viz video setrvačnost 3
Zdroje :
http://www.vyukovematerialy.cz/fyzika/obr7/setrvat.jpg
http://www.physicsclassroom.com/mmedia/newtlaws/cci.cfm
Klipart
9
Téma : Pohybové zákony
Název : Zákon sily I.
Typ pokusu : demonstrační
1. Princip : Pokus ukazuje působení zákona síly
Zákon síly
Působí-li na
těleso síla, mění se jeho rychlost. To znamená, že se těleso buď z klidu uvede do
pohybu, nebo se pohyb urychlí, zpomalí, zastaví nebo se změní jeho směr.
Čím větší má těleso hmotnost, tím je změna jeho rychlosti menší
F1
m
m
1
m
1
2
s1
F2
m
s2
2
Čím větší síla na těleso působí, tím je změna rychlosti větší.
m
1
F1
m
1
F2
m
2
m
2
s1
s2
10
2. Provedení pokusu
a) Působíme stejnou silou na tělesa o různé hmotnosti.
Sestavíme dráhu a do středu položíme buď jeden nebo dva dřevěné hranolky.
Na hranolky pouštíme ze stejné výšky v šikmé části dráhy ocelovou kuličku, pozorujeme o
kolik se hranolky posunou.
b) Působíme různou silou na těleso o různé hmotnosti
Sestavíme dráhu a do středu položíme dva dřevěné hranolky, na hranolky pouštíme ze
stejné výšky v šikmé části dráhy ocelové kuličky o různé hmotnosti a pozorujeme o kolik se
hranolky posunou.
viz video
Žáci vlastním pozorováním ( případně měřením) dráhy, kterou urazí dřevěné špalíky vyvodí
souvislost mezi velikostí působící síly, hmotností tělesa a pohybovým účinkem
na těleso.
11
Téma : Pohybové zákony
Název : Zákon síly II
Typ pokusu : demonstrační
1. Princip
Velikost zrychlení tělesa je přímo úměrná velikosti výslednice sil působících na těleso
a nepřímo úměrná hmotnosti tělesa. Směr zrychlení je stejný jako směr výslednice.
Čím větší síla po určitou dobu na těleso působí, tím je změna jeho rychlosti větší.
F1
v2 > v1
F2
Čím větší má těleso hmotnost, tím je změna jeho rychlosti působením síly po určitou dobu
menší.
F
v2 > v1
F
Proti pohybu těles působí brzdné síly - odporová (prostředí voda, vzduch)
- třecí (mezi tělesem a povrchem po kterém se
těleso
pohybuje)
Pomůcky : počítač, program Sparkvue,
rozhraní Sparklink, senzor pohybu PS-2103A
PAStrack systém ME-6955
12
Postup :
1. Sestavíme dráhu PAStrack systému, vyrovnáme ji do vodorovné polohy, na konce
připevníme zarážky. Na dráhu položíme senzor pohybu, který bude měřit rychlost vozíku.
2. K počítači připojíme přes USB rozhraní Sparklink, do rozhraní zapojíme senzor pohybu.
Otevřeme program Sparkvue , dáme sestavit graf rychlost.
3. Vozíky mají možnost nastavení velikosti síly, která je uvádí do pohybu ( podle toho
jak stlačíme pružinu). Postupně nastavíme tři hodnoty působící síly a budeme měřit
rychlost vozíku.
Měření zahájíme kliknutím na znak měření, poté co vozík přejede dráhu
měření ukončíme. Hodnoty naměřené programem Sparkvue zaznamenáme do
protokolu.
F3
F2
F3 > F2 > F1
F1
13
4. Nyní při měření budeme na vozík působit stále stejnou silou, ale tím že do vozíku vložíme
závaží budeme měnit jeho hmotnost . Hmotnost jednoho závaží je 250 g.
prázdný vozík
vozík 1 závaží
vozík 2 závaží
Z naměřených hodnot zachycených na grafu snadno s žáky vyvodíme, co ovlivní rychlost
pohybujícího vozíku a ověříme platnost zákona síly.
Zdroje: http://www.pasco.cz/produkty/pascar-system-22-m
14
Téma : Pohybové zákony
Název : Zákon vzájemného působení těles
Typ pokusu : demonstrační
1. Princip
Působí-li jedno těleso na druhé silou, působí i druhé těleso na první stejně velkou
silou opačného směru.
Síly vzájemného silového působení současně vznikají i zanikají. Každá z nich působí
na jiné těleso, tudíž nejsou v rovnováze.
F
Na těleso ležící na stole působí gravitační síla Fg
svisle dolů; tato síla (akce) vyvolá reakci stolu,
který působí silou F svisle vzhůru.
Fg
Původ vzniku síly F je v deformaci stolu.
Podle velikosti deformace (tj. hmotnosti
zátěže) stolu stůl „pozná“ jak velkou silou má
působit směrem vzhůru.
Princip reaktivního (raketového) pohonu
Působí – li na sebe jen akcí a reakcí, udělují si hybnosti stejně velké, opačně orientované.
Síla, kterou reaktivní motor vyvíjí, se nazývá tah.
Je úměrná množství a rychlosti média, které motor
opouští. Aby tato rychlost byla co největší,
je reaktivní motor vybaven vhodně tvarovanou tryskou.
reakce
akce
15
Pomůcky : lehký, lehce pohyblivý vozíček s nafukovacím balónkem s tryskou
Postup :
Balónek nafoukneme a ucpeme prstem trysku.
Položíme balonek na dráhu. Po uvolnění otvoru trysky uniká z balonku vzduch. Vozíček
se pohybuje na opačnou stranu, než je směr proudu vzduchu unikajícího z balónku. (viz
video)
Podstata jevu: Akce (síla vytlačující vzduch z balónku) vyvolává reakci způsobující pohyb
vozíku opačným směrem.
Zdroje: http://vladahadrava.xf.cz/pic/olihen.jpg
16
Téma :SÍLA
Název : Jak působí páka
Typ pokusu : žákovský
1. Princip
Páka je pevná tyč, která se může otáčet kolem osy kolmé k podélné ose tyče. Od osy
páky vycházejí ramena a na každé rameno působí jedna síla.
F2
a1
a2
F1
Páka je v rovnovážné poloze, když se moment síly M1 rovná momentu síly M2,
a momenty sil mají opačný směr otáčení.
M1 = M2
F1 . a1 = F2 . a2
Podle délky ramen se páky dělí na:
rovnoramenné
nerovnoramenné
a1 o a2
ramena jsou na
opačných stranách od
osy rotace
dvojzvratné
o
a1 a1
ramena jsou na stejné
straně od osy rotace
a2 a2
jednozvratné
Podle umístění ramen páky vzhledem k ose otáčení .
17
2. Vlastní provedení pokusu
Pomůcky : tužka, kalkulačka, pracovní list, kleště nebo nůžky, otvírák nebo jiný běžně
užívaný předmět využívající principu páky.
Žáci dostanou za domácí úkol přinést si na hodinu fyziky kleště nebo nůžky, otvírák případně
jiný běžný nástroj ve kterém je „schovaná páka“. Nástroj si překreslí do pracovního listu, na
obrázku vyznačí osu otáčení a ramena a1 a a2. Změří délky ramen přímo na nástroji a
zapíší je. Vypočtou v jakém poměru jsou délky ramen .
Naměřené hodnoty délek ramen pak použijí pro výpočty sil působících na ramenech.
Na závěr určí poměr sil F1 a F2 a odvodí vztah mezi poměrem délek ramen a velikostí
působících sil.
Přílohy :
Příloha č.1 Pracovní list Jak působí páka
Zdroje :
http://www.vyukovematerialy.cz/fyzika/foto/72.jpg
http://gastrosuper.cz/inshop/catalogue/products/thumbs/121%2026%2012_MOtvir%C3%A1k%20na%20PET%20l%C3%A1hve%20KDS-4785.jpg
18
Příloha č. 1
Pracovní list – Jakou působí páka
Spolupracujte ve dvojicích
Jméno:
Třída :
Datum :
Úkol 1:
Nakresli obrázek podle předlohy, kterou budou kleště nebo nůžky, otvírák nebo jiný běžně
užívaný předmět využívající principu páky. Do obrázku vyznač osu otáčení a ramena a 1 a a2.
(Než začneš pořádně si nastroj prohlédni a pozoruj, jak funguje). To rameno , na
které působíš silou označ jako a2.
Úkol 2:
Změř délky ramen a1 a a2 přímo na nástroji :
Délka ramene a1 =
cm =
m
Urči poměr délky ramen a1 a a2 :
a2
=
=
a1
Délka ramene a2 =
cm =
m
19
Úkol 3:
Vypočti, jak velkou silou F1 bude působit rameno a1, jestliže na rameno a2 budeš silou F2.
F1
a1
F2
a2
N
m
N
m
1
20
2
40
3
50
Úkol 4 : Urči v jakém poměru jsou síly F1 a F2.
F1
=
=
F2
Úkol 5 :
Kolikrát je rameno a2
................................
než rameno a1.,
tolikrát je síla F1 ............................ než síla F2
Jak se ti dařila práce ve dvojici ?
Má taková práce nějaké výhody ?
20
Téma : Otáčivé účinky síly
Název : Kladka, kladkostroj
Typ pokusu : žákovský
1. Princip
Kladka je volně otočné kolo s drážkou po obvodě pro vedení
provazu, lana nebo řetězu.
Kladky rozdělujeme podle upevnění na :
a) pevná kladka – kladka upevněná v ose otáčení
Pevná kladka
je v podstatě spojitě pracující rovnoramenná dvojzvratná
páka, která mění pouze směr síly. Velikost síly zůstává nezměněná. To je
výhodné např. při zvedání břemene do výšky. Je jednodušší a fyzicky lehčí
táhnout velkou zátěž dolů, než jí zvedat
nahoru. Můžeme si totiž pomoct i svojí vlastní tíhou.
b) volná kladka – kladka, která se volně pohybuje po laně
Volná kladka pracuje jako jednozvratná páka, jejíž ramena
mají velikost r a 2r. Volná kladka tedy umožňuje zvedat
tělesa poloviční silou, než je tíha tělesa na ní zavěšeného.
F1
F2 
2
.
c) kladkostroj - spojením volné a pevné kladky (několika volných a několika pevných
kladek) vzniká kladkostroj, který výrazně mění velikost potřebné síly na
zvednutí břemene. Kladkostroje velmi usnadňují lidskou práci, protože
platí: kolik kladek tvoří kladkostroj, tolikrát se zmenší síla potřebná
k zvedání tělesa.
F1
F2 
n
21
2. Vlastní provedení pokusu
Pomůcky : stojan, kladky, závaží o hmotnosti 50 g, provázek
pevná kladka
volná kladka
Postup :
Žáci sestaví stojan a pomocí kladek a závaží postupně vyvozují podmínky působení sil na
a) pevné kladce
Pokusem zjistí, nastane rovnováha tehdy , když zavěsí na oba
konce provázku stejný počet závaží.
Vypočtou velikost gravitačních sil působících na zaváží a
porovnají je.
m1 =
g =
Fg1 =
N
kg
m2 =
g =
Fg2 =
N
kg
b) volné kladce
Žáci sestaví volnou kladku, na kladku zavěsí závaží a na volný konec
provázku připevní siloměr . Odečtou hodnotu
síly , kterou ukazuje siloměr a zapíší ji.
Vypočtou velikost gravitační síly působící na závaží
a porovnají ji s hodnotou naměřenou siloměrem.
m =
Fg =
g =
kg
F=
N
N
c) kladkostroj
Žáci sestavují různé typy kladkostrojů,hledají rovnovážné polohy a určují vztah mezi silou
působí na závaží zavěšená na kladkostroji a silou potřebnou k jejich zvednutí.
.
Zdroje :
http://www.abentry.cz/gfx/katalog/03c68_HK_50_od_AB_ENTRY.jpg
http://fyzika.jreichl.com/data/M_tuheteleso_soubory/image058.png
http://wiki.rvp.cz/Kabinet/Obrazky/Fyzika/Kladka/Kladkostroj
22
Téma : Síla
Název : Tlak, tlaková síla
Typ pokusu : žákovský
1. Princip
Na těleso v gravitačním poli Země působí gravitační síla, která způsobí ,že těleso působí
na podložku (druhé těleso) tlakovou silou, která je kolmá ke styčné ploše.
Velikost této síly odpovídá velikosti gravitační síly.
S obsah styčné plochy
styčných ploch)
Tlak
F
tlaková sila má deformační účinky (závisí na velikosti
p
Fyzikální veličina tlak vyjadřuje, jak se síla rozloží na plochu, na níž působí
F - sila - N
F
S - obsah styčné plochy - m2
p=
p – tlak - Pa (pascal),
S
tlak zvětšíme :
zmenšením styčných
ploch (jehla, nůž)
tlak zmenšíme :
zvětšením styčných ploch
(pásový traktor)
2. Vlastní provedení pokusu
Pomůcky : tužka, kalkulačka, pracovní list, papír se sítí čtverců o velikosti 1cm2
23
Žáci dostanou za domácí úkol se zvážit, hodnotu pak využijí při určení tlaku,kterým působí
na podlahu. Další činnost je vedena pracovním listem. Obkreslí chodidlo do čtvercové sítě,
pak určí plochu kterou se chodidlo dotýká podlahy a vypočtou jakým
tlakem působí na podlahu, když stojí na jedné noze a na obou nohách.
Při určení tlaku jednotlivých žáků a zapsáni výsledků na tabuli jsou překvapeni.
Uvědomí si totiž, že tlak nezávisí jen na jejich hmotnosti, ale také na ploše chodidel.
Přílohy :
Příloha č.1 Pracovní list tlaková sila, tlak
Příloha č.2 List s nakreslenou sítí
Zdroje :
http://www.svadlenahela.cz/images/jehla_02.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e3/Keramicky-nuz-samuraisedy.png?uselang=cs
http://i.idnes.cz/09/072/gal/BMA2c60b2_7.JPG
24
Pracovní list – tlaková síla, tlak
Příloha č. 1
Spolupracujte ve dvojicích
Jméno:
Třída :
Datum :
Úkol 1: Urči, jak velkou tlakovou silou působíš na podlahu.
Moje hmotnost je …….……………kg
Na mně působí gravitační síla
Fg = m . g
Fg =
.
=
Na podlahu působím silou :
Úkol 2: Urči obsah plochy chodidla S
( Stoupni si na čtverečkovaný nebo na milimetrový papír, obkresli chodidlo
a spočítej čtverečky)
Moje stopa obsahuje asi ………… cm2 = …………………… m2
Úkol 3: Vypočti jakým tlakem působíš na podlahu, jestliže stojíš na jedné noze.
F
p=
p=
p=
S
Úkol 4: Vypočti jakým tlakem působíš na podlahu, jestliže stojíš na obou nohách.
F
p=
p=
p=
2.S
Úkol 5: Srovnej jak se změnila velikost tlaku.
Úkol 6: Navrhni jak můžeš tlak působící na podlahu
a) Zvětšit
b) zmenšit
Úkol 7: Zjisti, kdo ve třídě působí největším a nejmenším tlakem. (Napište na tabuli jméno a
jakým tlakem působíte na podlahu,když stojíte na obou nohách.)
Jak se ti dařila práce ve dvojici?
Má taková práce nějaké výhody nebo nevýhody ?
25
Příloha č.2 - tlaková síla,
tlak
26
Téma : Síla – těžiště, rovnovážná poloha
Název : Záhadný dvojkužel
Typ pokusu : demonstrační
1. Princip : Pokus ukazuje působení tíhové síly, která působí na těleso v homogenním
tíhovém poli.
Těžiště stejnorodých těles, která mají střed souměrnosti, leží v tomto
středu.
Rovnovážná poloha
a ) STÁLÁ
- osa otáčení se nachází nad těžištěm tělesa
vychýlení se těleso vrátí do původního
- po
b) VRATKÁ
- osa otáčení se nachází pod těžištěm tělesa
vychýlení těleso přejde do rovnovážné polohy stálé
- po
c) VOLNÁ
- osa otáčení prochází těžištěm tělesa
- po vychýlení zůstává těleso v rovnovážné poloze
2) Provedení pokusu
a) motivace
Položíme žákům otázku, zda je možné, aby se tělesa kutálela sama bez pohonu
27
do kopce ? Společně se ujistíme, že ne.
Oznámíme žákům, že zde ve škole přesto existuje těleso, které se tak chová
a požádáme je o pomoc při řešení problému.
b) vlastní provedení pokusu
Na stůl položíme podstavec a kulatou tyčkou ukážeme, že se ramena opravdu svažují od
rozevřeného konce směrem k jejich spoji
Pak položíme dvojkužel poblíž spojení ramen (do nejnižšího místa ).
Kužel se začne kutálet samovolně k rozšířenému konci ramen – tedy do kopce.
( viz video).
c) vysvětlení
Přivedeme žáky k tomu, aby si uvědomili že samovolný pohyb tělesa nastává jen tehdy ,
když se poloha těžiště klesá.
Pro vysvětlení paradoxního chování dvojkuželu musíme dobře pozorovat jeho pohyb a pak
zpozorujeme, že přestože se kužel kutálí po stoupajícím podstavci, se těžiště tělesa snižuje.
poloha těžiště
Při pohybu směrem ke rozšířenému konci podstavce se dvojkužel opírá místech stále
menšího poloměru, těžiště klesá a kužel se samovolně kutálí.
Zdroje :
28
http://wiki.sps-pi.com/images/4/49/T.gif
http://www.techmania.cz/edutorium/data/fil_0884.gif
http://www.techmania.cz/edutorium/data/fil_0885.gif
http://www.techmania.cz/edutorium/data/fil_0886.gif
Téma : Mechanické vlastnosti kapalin
Název : Archimédův zákon
Fvz
Typ pokusu : demonstrační
1. Princip
Tělesa ponořená v kapalině jsou nadlehčována
vztlakovou sílou Fvz, která má opačný směr
než gravitační síla Fg, kterou na těleso působí Země
Fg
Tato síla vzniká z rozdílu hydrostatických tlaků
ve spodní a horní části tělesa, neboť tlak
na spodní část je větší.
Velikost vztlakové síly závisí:
Fvz = ρk .Vp . g
-
na objemu ponořené části tělesa,
na hustotě kapaliny
na gravitační konstantě
Nezávisí na hloubce, objemu kapaliny ani na
hustotě tělesa.
Těleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno silou, která se rovná tíze
kapaliny vytlačené ponořeným objemem tělesa.
Zákon je pojmenován podle řeckého matematika a fyzika Archiméda. K
objevu se váže historka, podle níž Archimédes přišel na jeho podstatu
při koupeli. Přemýšlel, jak odhalit podvod klenotníka, který nahradil zlato
v královské koruně za jiný méně ušlechtilý kov. Samotná myšlenka jej
napadla při pozorování hladiny vody ve vaně, do které se ponořil. Objev
jej prý uvedl do takového transu, že pobíhal nahý po městě s výkřiky
„Heuréka.
29
Narozen
287 př. n. l.
Syrakusy, Sicílie
(Velké Řecko)
Zemřel
212 př. n. l.Syrakusy, Sicílie
Zabit při obraně Syrakus
Pomůcky : archimédův dvojitý válec, voda, nádoba s přepadem, stojan, počítač, program
Sparkvue
senzor síly
rozhraní USBlink
Postup :
1. Sestavíme stojan, na něj upevníme senzor síly, pak připojíme senzor přes rozhraní
USBlink k počítači a otevřeme program Sparkvue. Zobrazí se stránka, na které na které
dáme sestavit, nastavíme síla – kladný tah, graf a jednotky N. Vynulujeme senzor.
2. Na senzor zavěsíme Archimédův dvojitý válec, vyjmeme vnitřní plný válec a zavěsíme jej
pod dutý válec. Spustíme měření - ponoříme plný válec do kádinky s vodou a a zase jej
vynoříme. Na grafu sledujeme, jak se mění velikost síly během ponoření a vynoření tělesa.
Vynořený válec
Ponořený válec
30
Průběh měření promítáme žákům v reálném čase data projektorem.
3. V druhé části pokusu necháme spodní plný válec ponořený do vody , zapneme
měření a horní dutý válec naplníme vodou (objem dutiny je stejně velký jako
objem spodního válce).
Pozorujeme, velikost tahové síly působící na senzor se zvýšila na velikost, kterou působí
na senzor neponořený válec .
4. Z pokusu a naměřených hodnot (grafu) vyvodíme ověření Archimédova zákona.
Zdroje:
http://zardzn.plugabug.com/Zards_Wedges_Large_GIF/Archimedes.gif
http://www.zscholtice.cz/svs/lacko/fyzika_7roc/obrazky/vztlak.png
31
Téma : Mecanické vlastnosti kapalin
Název : Hydraulický lis
Typ pokusu : demonstrační
1. Princip
Ve dvou propojených válcových nádobách je uzavřena kapalina. Písty jsou pohyblivé
a mají plochy o obsahu S1 a S2 .
Na píst o ploše S1 působíme silou F1,
která je kolmá k pístu. Tato síla vyvolá
v kapalině tlak , který je podle
Pascalova zákona
ve všech místech kapaliny stejný.
Na píst s obsahem S2 tak působí
tlaková síla F2 .
Síly, které na písty působí, jsou ve stejném poměru jako obsahy průřezů obou pístů.
32
2. Vlastní provedení pokusu
Pomůcky :
dvě stříkačky o různém průměru, kapalina (obarvená voda), potravinářské barvivo, plastová
hadička, stojan, svorky
Postup :
Sestavíme stojan a do držáků připevníme svisle dvě stříkačky o různých průměrech spojené
plastovou hadičkou. Soustavu naplníme obarvenou tekutinou.
Na píst větší stříkačky opatrně položíme závaží.
Tlakem na píst menší stříkačky snadno zvedneme i těžké závaží.
Viz přiložené video.
Zdroje :
http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Hydraulicky_lis.svg
33
Téma : Mechanické vlastnosti kapalin
Název : Hydrostatický tlak I
Typ pokusu : demonstrační
1. Princip
Hydrostatický tlak je tlak v kapalinách. Jedná se o tlak sloupce kapaliny, který způsobuje
gravitační síla Země.
Hydrostatický tlak závisí přímo úměrně na hloubce v kapalině (výšce kapalinového sloupce),
hustotě kapaliny a na tíhovém zrychlení.
ph = h .  . g
h … výška sloupce kapaliny
 … hustota kapaliny
g … gravitační konstanta
Nezáleží na množství (hmotnosti, objemu) kapaliny, ani na
tvaru, který kapalina zaujímá.
34
Potápěči, kteří se potápějí do velkých hloubek, jsou vystaveni působení velké hydrostatické
síly. Proto musí mít speciální vybavení (pevné neopreny, přilby, ...).
Na obrázku je jedna z přileb, kterou potápěči v minulosti používali.
Pomůcky : otevřený kapalinový manometr, Hartlova sonda, gumové hadička,
větší nádoba s vodou
Postup : Hartlovu sondu jsme sestrojíme z větší injekční stříkačky, z které vytáhneme píst
a na volnou část navlečeme část nafukovacího balonku. Na trn stříkačky
natáhneme umělohmotnou hadičku propojující sondu a manometr, nádobu
naplníme vodou.
Postupně ponořujeme sondu do různých hloubek a sledujeme změny rozdílu hladin
v ramenech kapalinového manometru. Sondu fixujeme v jedné hloubce,
pohybujeme jí po celém akváriu, poté jí otáčíme kolem vodorovné osy. Tentokráte
změnu v tlaku (změny výšek hladin v ramenech manometru) nepozorujeme.
Hydrostatický tlak roste s hloubkou a ve všech místech se stejnou hloubkou pod volnou
hladinou má stejnou hodnotu. Proto při pohybování sondy v zafixované výšce různými směry
jsme změnu tlaku nepozorovali.
35
Zdroje :
http://assets.natgeotv.com/Shows/22430.jpg
http://archimeduvzakon.chytrak.cz/_images/28_schema3b.JPG
Téma : Mechanické vlastnosti kapalin
Název : Hydrostatický tlak II
Typ pokusu : demonstrační
1. Princip
Hydrostatický tlak je tlak, který vzniká v kapalině její tíhou
V tíhovém poli Země působí na všechny částice kapalného tělesa gravitační síla.
Výsledkem tohoto působení je hydrostatická tlaková síla Fh. Touto silou působí kapalina na
dno a stěny nádoby nebo na potápěče či ponorku pod hladinou.
Velikost hydrostatické tlakové síly Fh, kterou
působí kapalina v hloubce h na dno nádoby
o plošném obsahu S, je dána v případě nádoby
se svislými stěnami tíhou FG (G) kapaliny
v nádobě.
Je-li m =   V ( je hustota a V objem kapaliny)
a V = S  h pak platí:
Fh = FG = m  g =   S  h  g
Tlak v kapalině vyvolaný hydrostatickou talkovou silou se nazývá hydrostatický tlak ph.
Hydrostatický tlak v hloubce h pod volným povrchem kapaliny o hustotě  je:
ph
=
 hg
Pomůcky : odměrný válec, voda, líh, hadička
s přechodkou,
počítač,
program
Sparkvue
36
senzor nízkého tlaku
rozhraní USBlink
Postup :
1. Na senzor připevním pomocí přechodky hadičku, pak připojíme senzor nízkého tlaku
přes rozhraní USBlink k počítači a otevřeme program Sparkvue.
Zobrazí se stránka, na které na které dáme sestavit, nastavíme absolutní tlak graf a jednotky Pa .
2. Do odměrného válce nalijeme vodu, přiložíme hadičku k hladině kapaliny. Zahájíme
měření kliknutím na znak Start a postupně ponořujeme konec hadičky na dno odměrného
válce a pak hadičku opět vytahujeme. ( Po celou dobu pečlivě dbáme na to, aby senzor
byl výše než je hladina kapaliny – do senzoru se nesmí dostat kapalina).
Na grafu pozorujeme, jak při ponořování hadičky se roste tlak, při vynořování tlak klesá.
Přírůstek tlaku odpovídá hydrostatickému tlaku v určité hloubce ve vodě – 10cm
přibližně 1kPa.
Průběh měření promítáme žákům v reálném čase data projektorem.
3. Pokus zopakujeme se změnou kapaliny – do odměrného válce nalijeme líh, který má
menší hustotu než voda. Pozorujeme, že s přibývají hloubkou ponoření hadičky opět
stoupá tlak, ale hodnoty tlaku jsou nižší.
37
4. Z naměřených hodnot (grafu) si žáci odvodí závislost velikosti hydrostatického tlaku
na hloubce pod hladinou kapaliny a hustotou kapaliny
Zdroje: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Scuba_diving_elba.jpg
Téma : Mechanické vlastnosti kapalin
Název : Ponorka
Typ pokusu : demonstrační
Princip :
Ponorka je plavidlo schopné plout pod vodou.
Proč se ponorka potopí a zase vyplave?
Ponorku, stejně jako každé jiné plavidlo, podle Archimédova zákona nadnáší síla, úměrně
velká množství vody, kterou svým trupem vytlačí. K ponoření je potřeba zvýšit hmotnost
plavidla a tím tuto sílu překonat. Hmotnost ponorky je zvyšována pomocí vody napouštěné
do speciálních nádrží (má-li se loď opět vynořit, je voda naopak vytlačována). Celý systém je
navržen tak, aby se ponorka nezačala vlastní vahou sama od sebe potápět (hmotnost
ponorky se při potápění rovná vztlaku, který ji nadnáší, a loď se tedy jen tak tak drží na
hladině). K ponoření pod vodu je nutná alespoň minimální síla - tu zajišťují hloubková
kormidla a motor, který žene loď vpřed. Díky tomuto vyvážení se může ponorka při vypnutých
motorech pod vodou vznášet jako vzducholoď a nepohybuje se přitom nahoru ani dolů.
38
Pomůcky :
skleněná láhev s vodou, malá lahvička z umělé hmoty, kovové kuličky, umělohmotná
hadička, nebozez, tavná pistole
Postup :
1. Do víčka lahvičky vyvrtáme nebozezem otvor, do kterého vsuneme umělohmotnou
hadičku a místo okolo vsunutí utěsníme lepidlem tavné pistole.
2. Do dna lahvičky vyvrtáme několik otvorů , aby dovnitř mohla proudit voda při ponořování
lahvičky.
3. Lahvičku naplníme několika kovovými kuličkami, které slouží jako zátěž – „ponorka“ pak
nabírá vodu a klesá ke dnu. Na lahvičku nasadíme víčko a vzduchotěsně uzavřeme.
4. Ponorku položíme na vodní hladinu, konec hadičky necháme otevřený, do lahvičky
proudí voda a ta se ponořuje ke dnu, protože se zvětšuje průměrná hustota tělesa.
5. Jakmile je ponorka na dně, foukneme do hadičky, tím do ní „načerpáme“vzduch a
zmenší se průměrná hustota tělesa – ponorka tedy stoupá vzhůru.
39
6. Pokud ucpeme umělohmotnou hadičku, nemůže proudit do „ponorky“ a z ní voda
zastaví se v určité poloze ve vodě.
Zdroje :
http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Typhoon3.jpg
Téma : Mechanické vlastnosti kapalin
Název : Vztlaková síla
http://www.gjar-po.sk/heureka/ucastnici/cokolady/ponork7.gif
Typ pokusu : demonstrační
1. Princip
Tělesa ponořená v kapalině jsou nadlehčována.
Síla, která tělesa v kapalině nadlehčuje, se nazývá
vztlaková síla Fvz a má opačný směr než tíhová síla
kterou na těleso působí Země
Tato síla vzniká z rozdílu hydrostatických tlaků ve spodní
horní části tělesa, neboť tlak na spodní část je větší.
Fg,
a
Velikost vztlakové síly závisí na objemu ponořené části
tělesa, na hustotě kapaliny a na tíhovém zrychlení.
Fvz = ρk .Vp. g
Fvz
Vp
–
–
vztlaková síla
ρk
ponořený objem tělesa
g
–
hustota kapaliny
–
gravitační konstanta
Nezávisí na hloubce, objemu kapaliny
na hustotě tělesa.
ani
40
2. Vlastní provedení pokusu
a)Určení vztlakové síly
Pomůcky : kádinka, závaží, siloměr
Postup :
Na siloměr zavěsíme závaží a výchylka siloměru
ukáže velikost gravitační sily Fg působící na těleso.
Závaží ponoříme do kapaliny a zjistíme, že se
výchylka siloměru ukáže zmenší. Velikost síly F,
kterou teď ukazuje siloměr se rovná rozdílu Fg – Fvz.
Fg = F + Fvz
Velikost vztlakové síly je
Fvz = Fg – F
Při vynořování závaží pozorujeme, že se výchylka na siloměru zvětšuje a zmenšuje
vztlaková síla
( zmenšuje se ponořený objem tělesa).
41
b) Plastelínové kuličky - působení vztlakové síly na tělesa o různé hustotě
Pomůcky: nádoba s vodou, plastelínu, pingpongový míček
Postup: Pingpongový míček obalíme jemnou vrstvou plastelíny a zhotovíme kuličku o stejné
velikosti z plastelíny.
Do třídy přineseme nádobu s vodou a obě kuličky, které ukážeme žákům a vhodíme do
stejné nádoby.
Jedna kulička se potopí (světlá) , druhá zůstane na hladině.
Zeptáme se žáků – jak je to možné, když kuličky mají stejný objem a jsou ponořené
do stejné kapaliny.
Spolehlivě vyvodí, že velikost vztlakové síly je v obou případech stejná, neboť tělesa mají
stejný objem. Světlá kulička klesla ke dnu, protože její průměrná hustota je větší než hustota
kapaliny a gravitační síla směrem dolů je větší než vztlaková síla působící směrem nahoru.
42
Téma : Mechanické vlastnosti plynů
Název : Podtlak
Zdr
oje
:
http://ar
chimed
uvzako
n.chytra
k.cz/_im
ages/06
_obraze
k.JPG
http://www.vyukovematerialy.cz/fyzika/obr7/d05.jpg
Typ pokusu : demonstrační
1. Princip
Atmosférický tlak dosahuje nejvyšších hodnot při hladině moře
(popř. povrchu planety)
a s rostoucí výškou klesá.
Barometrický tlak není stálý, ale kolísá na určitém místě
zemského povrchu kolem určité hodnoty.
Tlak vzduchu je závislý na nadmořské výšce, na velikosti
tíhového zrychlení, na mocnosti, teplotě a hustotě atmosféry v
daném místě.
Z důvodu snazšího porovnávání výsledků různých měření
barometrického tlaku byl zaveden tzv. normální tlak vzduchu
(normální atmosférický tlak) pn (též p0 ), který je definován jako
přibližně průměrná hodnota tlaku vzduchu při mořské hladině na
45° s.š. při teplotě 15 °C a tíhovém zrychlení gn = 9,80665 ms-2.
43
Tlak menší než barometrický tlak se nazývá podtlak, tlak větší než barometrický tlak se
nazývá přetlak. Prostor s takřka nulovým tlakem se nazývá vakuum.
přetlak
podtlak
hladina při
normálním
tlaku
2. Vlastní provedení pokusu
Pomůcky : ruční vývěva, indiánek
Postup :
Připravíme si ruční vývěvu, čistě ji vymyjeme a navlhčíme
odsávací otvor ve víku vývěvy.
Do nádobky vývěvy opatrně vložíme indiánka.
Nádobu vývěvy uzavřeme víkem , nasadíme píst a
pumpováním odčerpáváme vzduch, tím se počet plynových
částic v nádobě zmenšuje, vzduch je řidší
a vzniká podtlak.
44
Indiánek se postupně začne zvětšovat – pěna v indiánkovi obsahuje vzduchové bublinky,
v kterých je větší tlak než v nádobce.Bublinky vzduchu se působením podtlaku
začnou se rozpínat.
(viz video podtlak)
Jakmile indiánek naroste do patřičné velikosti a pumpování už začne být obtížné, sejmeme
píst a zatlačením otevřeme otvor ve víku. Do nádobky vnikne vzduch a tlaky se vyrovnají,
indi
án
Téma : Optika
ek
pru
Název : Odraz světla
dce
splaskne.
(viz video podtlak 2 )
Pokus můžeme provést také s mírně nafouknutým balonkem, ale není pro děti tak efektní,
navíc
na
pumpují
cího
žáka
čeká
sladká
odměna
.
Zdroje :
http://www.airspace.cz/akademie_letectvi/media/2011/09/110-Atmosf%C3%A9raZem%C4%9B.jpg
http://www.oskole.sk/userfiles/image/novy/obrazky%20OSKOLE/tlak%20plynu%20(7).png
Typ pokusu : žákovský
1. Princip
Odraz světla je optický jev, ke kterému dochází na rozhraní dvou prostředí.
45
Světelný paprsek, který dopadá na rozhraní optických prostředí, svírá s kolmicí vztyčenou v
místě dopadu úhel dopadu  Dopadající paprsek a kolmice dopadu tvoří rovinu - rovinu
dopadu.
Odražený paprsek svírá s kolmicí dopadu úhel odrazu ‘. Vztah mezi úhlem dopadu a
úhlem odrazu popisuje zákon odrazu.
k - kolmice k rovině dopadu
úhel dopadu 
‘ - úhel odrazu.
Velikost úhlu odrazu se rovná velikosti úhlu dopadu.
Odražený paprsek leží v rovině dopadu
2. Vlastní provedení pokusu
Pomůcky :
Optická lavice, stolek, zdroj světla s držákem, kondenzor, nástavec s jednou štěrbinou,
rovinné zrcadlo a kruhová úhlová stupnice.
Postup :
46
Na optickou lavici nasouváme zleva doprava zdroj světla s nástavcem s jednou svislou
štěrbinou, stolek v držácích, na stolek položíme úhlovou stupnici oblým okrajem od zdroje
a na stupnici položíme rovinné zrcadlo tak, že plocha zrcadla spojuje body 90°- 90°.
Nejprve seřídíme paprsek světla tak, procházel kolmicí dopadu, dopadl na zrcadlo a odrazil
se zpět ke zdroji. Pak žáci natáčí úhlovou stupnici a mění velikost úhlu dopadu světelného
paprsku a pozoruj, jak se mění úhel odrazu. Hodnoty zapisují do tabulky.
Úhel dopadu
Úhel odrazu
15°
30°
45°
60°
Žáci experimentálně ověřili platnost
zákona odrazu světla na rovinném
rozhraní dvou optických prostředí
s využitím soupravy pro optiku.
47
Téma : Optika
Název : Optické vlákno
Zdroje :
http://www.promitani.cz/wp-content/uploads/2012/09/zrcadleni.jpg
http://rejoicegirl.ic.cz/odraz_6.gif
Typ pokusu : demonstrační
1. Princip
Optické vlákno je skleněné nebo plastové
vlákno, které prostřednictvím světla přenáší
signály ve směru své podélné osy. Optické
vlákno je výsledkem aplikace vědeckých
poznatků v inženýrství. Optická vlákna jsou
48
široce využívána v komunikacích, kde umožňují přenos na delší vzdálenosti a při vyšších
přenosových rychlostech dat než jiné formy komunikace.
Vlákna se používají místo kovových vodičů, protože signály jsou přenášeny s menší ztrátou
a zároveň jsou vlákna imunní vůči elektromagnetickému rušení.
Vlákna se používají také pro osvětlení a jsou pak balena ve svazcích, takže mohou být
použita k přenosu obrazů, což umožňuje zobrazení v těsných prostorách. Speciálně
konstruovaná vlákna se používají pro řadu dalších aplikací, včetně snímače a vláknového
laseru.
Optická vlákna a vláknové vlnovody jsou založeny na úplném odrazu světla.
Základem vláknového vlnovodu je skleněné vlákno, jehož střední část má větší index lomu
než obvodová vrstva . Světelný paprsek se na obvodové vrstvě úplně odráží a světlo se šíří
po trajektorii dané tvarem vlákna.
2. Vlastní provedení pokusu
Pomůcky :
PET láhev, hřebík, svíčka, zápalky, kleště, průhledná lepenka, nůžky, laserové ukazovátko,
bílý papír (stínítko), velká nádoba, voda, podstavec
Postup :
Hřebík uchopíme do kleští a necháme jej rozpálit
nad hořící svíčkou. Hřebíkem pak propálíme
otvor do PET láhve cca 5 cm nade dnem.
Láhev postavíme na podstavec a vedle
podstavce (na stejnou stranu jako je otvor v
láhvi) umístíme velkou nádobu. Otvor v PET
láhvi zalepíme průhlednou lepenkou a láhev
naplníme vodou. Laserové ukazovátko
umístíme tak, aby svítilo vodorovně skrz láhev
a přesně osvětlovalo výtokový otvor. Vidíme,
že paprsek prochází přímo láhví i vodou. Po
odlepení otvoru začne voda vytékat otvorem
do nádoby. Při zatemnění můžeme pozorovat,
jak se světlo ohýbá s proudem vytékající vody
.
49
Téma : Energie a její přeměny
Název : Přeměna energie pružnosti
Na rozhraní vody a vzduchu dochází mnohokrát k úplnému odrazu paprsku laseru, proto se
paprsek světla „ohýbá“ spolu s proudem vody. Při přílišném zakřivení vodního proudu
pominou podmínky úplného odrazu a světlo opustí vodní proud. Dochází také k částečnému
rozptylu světla uvnitř proudu vody díky jejímu nerovnému povrchu. Na stejném principu
fungují optické kabely.
Zdroje :
http://www.hdt.cz/fotocache/bigadd/50520250_02.JPG
http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:MultimodeFiber.JPG
http://2.bp.blogspot.com/WfPQfs9wzD4/UUOBQLZDFCI/AAAAAAAAAzU/qB9jRZQoqhY/s640/DSC_0056.png
http://www.gymhol.cz/projekt/fyzika/02_odraz_a_lom/opt_vlakno.JPG
http://fyzika.gjvj.cz/pokusy/pokusy/obr/814.ht68.gif
Typ pokusu : žákovský
1. Princip
Potenciální energii pružnosti mají tělesa, která vlivem sil mění svůj objem, popř. tvar, ale
50
jakmile síly přestanou působit, vrací se jim původní tvar a objem (např. pružina, míč, gumové
vlákno). Určíme ji rovněž prací, kterou vykonáme při natahování nebo stlačení pružiny.
Pružina v klidu - Ep = 0
Stlačená pružina - Ep > 0
Natažená pružina - Ep > 0
Když pustíme pružinu → uvolňování energie; může
docházet k přeměně na jinou formu energie.
Při všech mechanických dějích se mění polohová
energie na kinetickou a naopak celková mechanická
energie však zůstává konstantní.
2. Vlastní provedení pokusu
Pomůcky : vozík s gumovým
svazkem a vrtulí
tah otáčející se vrtule způsobuje
pohyb vozíku vpřed
gumový svazek
Postup :
Pohon vozíku zajišťuje vrtule roztáčená zkrouceným
gumovým svazkem. Mnohonásobným
otáčením vrtule dostatečně zkroutíme gumový svazek,
přitom se mění mechanická energie
mění na energii pružnosti. Dostatečné zkroucení
gumového svazku poznáme podle toho,
že se na něm začnou vytvářet „bouličky“, se stáčením
pokračujeme dokud nebudou po celém svazku.
51
Vrtuli přidržujeme rukou, vozík položíme na rovnou plochu a uvolníme vrtuli, energie
pružnosti se mění na mechanickou a vozík se rozjede (viz video).
Zdroje :
http://interval.cz/podklady/1999-2008/hejral/1033/a16.gif
Typ pokusu : žákovský
1. Princip
Tělesa, která jsou v silových polích těles mají
vzhledem k těmto tělesům potenciální energii.
Těleso o hmotnosti m, umístěné ve výšce h má
v gravitačním poli Země polohovou energii
Ep = m.g.h .
Při všech mechanických dějích se mění polohová
energie na kinetickou a naopak celková mechanická energie však zůstává konstantní.
2. Vlastní provedení pokusu
pohyb vozíku
Téma : Energie a její přeměny
Název : Přeměna polohové energie
Po
mů
ck
y:
vozík se zavěšenýmzavěšené
závažímzávaží
52
Postup :
Pokus začneme zvednutím závaží do horní polohy –
konáme práci, která se mění na polohovou energii.
Otáčením kolečka vozíku navineme provázek na jeho
osu a tím zvedneme závaží .
Téma : Teplo
Název : Tepelné izolanty a vodiče
Kolečko přidržujeme rukou, vozík položíme na rovnou plochu a pustíme jeho kolečko.
Klesající závaží odvíjí nit z osy a tím roztáčí kolečko – potenciální energie
se zmenšuje mění se na pohybovou energii vozíku. Vozík ujede několik metrů.
(viz přiložené video )
Zdroje :
http://www.zslado.cz/vyuka_fyzika/e_kurz/8/energie/energie_soubory/premenergie.JPG
Typ pokusu : demonstrační
1. Princip
53
Vedení tepla je způsob šíření tepla v pevných tělesech, jejichž různé části mají různé teploty.
Teplo se vedením šíří také v kapalinách a plynech.
Rychlost vedení tepla určuje tzv. tepelnou vodivost. Porovnat látky podle jejich tepelné
vodivosti umožňuje veličina součinitel tepelné vodivosti. Podle tohoto součinitele se látky dělí
na
 tepelné vodiče - látky s vysokou rychlostí vedení tepla a velkým součinitelem tepelné
vodivosti
Z běžných látek jsou to především kovy, které obsahují tzv. elektronový plyn, který svým
pohybem uvnitř kovu způsobuje dobrý přenos tepla z jedné části tělesa do jiné.
Nejlepšími vodiči tepla jsou stříbro, měď, hliník, wolfram, mosaz.
wolfram
stříbro

měď
tepelné izolanty - látky s nízkou rychlostí vedení tepla a malým součinitelem tepelné
vodivosti
Nejlepšími tepelnými izolanty jsou plyny a kapaliny, které rychleji než
vedením přenášejí teplo prouděním.
Z pevných látek jsou dobrými tepelnými izolanty především ty látky,
které obsahují hodně plynu (vzduchu), např. minerální vlna (kamenná
nebo skelná), peří, srst, papír, dále např. sklo, dřevo, polystyren..
Ve stavebnictví se kvůli lepší tepelné izolaci používají cihly
s dutinami. Z látek neobsahující plyny jsou dobrými tepelnými izolanty
například plasty (mezi které patří výše zmíněný polystyren, polyuretan
ale také bakelit a řada dalších)
Pomůcky : plynový kahan, zkumavka, držák zkumavky, led, voda, matička, nerezová
teplotní sonda, rozhraní Sparlink, počítač, program Sparkvue
Postup : Do zkumavky vložíme na dno kousky ledu, které zatížíme matičkou.
Zkumavku naplníme vodou, upevníme do držáku a změříme nerezovou teplotní
sondou teplotu vody.
54
Zapálíme kahan a zahříváme vodu v horní části zkumavky.
Současně měříme teplotu vody poblíž vodní hladiny ve zkumavce.
Za okamžik nám voda u hladiny prochází varem a kousek ledu u dna zkumavky
stále viditelně netaje. viz video
voda
Téma : vařící
Teplo
Název : Vedení tepla
led
Než by se teplo od hladiny vody dostalo vedením až ke dnu uplynula by dost dlouhá doba.
Pokus potvrzuje, že voda vede teplo velmi špatně – je tedy tepelný izolant.
Zdroje :
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/56/Pustaki_ceramiczne.jpg
http://www.zlatnictvinoemi.cz/ckfinder/userfiles/images/SilverUSGOV.jpg
http://unimagnet.cz/724-Wolfram-supinky-10-g.html
http://img.ceskatelevize.cz/program/porady/10324689990/foto09/211382549930011_02.jpg
Typ pokusu : demonstrační
1. Princip
55
Zahříváme–li jeden konec kovové
tyče, pozorujeme, že se postupně
zvyšuje teplota i těch částí tyče,
které nejsou přímo v plameni. Uvnitř
tělesa probíhá tepelná výměna, při
které přechází vnitřní energie z míst
o vyšší teplotě na místa s teplotou
nižší. Těleso, v němž dochází
k přenosu vnitřní energie, je přitom
v klidu.
Tento způsob přenosu vnitřní energie nazýváme vedení tepla. Vedení tepla probíhá např.
při ohřívání nebo ochlazování předmětů ponořených do kapaliny apod.
Z hlediska molekulové fyziky je přenos vnitřní energie vedením děj, při němž se přenos
vnitřní energie z míst s vyšší teplotou do míst s nižší teplotou uskutečňuje vzájemnými
srážkami částic látky. Schopnost látky přenášet teplo vedením se nazývá tepelná vodivost.
měď
81 vosk
Pomůcky : lihový kahan, pomůcka pro demonstraci tepelné vodivosti, křemínky
Postup : K mosaznému středu pomůcky pro demonstraci tepelné vodivosti jsou připevněny
tři různé kovové tyče – a) hliníková
b) měděná
c) železná
c
b
a
.
56
V misce rozehřejeme vosk , namočíme
konce tyčí do vosku a přitiskne ke
křemínkům, tím připevníme křemínky
k jednotlivým tyčím.
Téma : Teplo
Zapálíme kahan a plamenem zahříváme
mosazný střed pomůcky.
Teplo se šíří jednotlivými tyčemi, ty se zahřívají
a postupně odpadávají odpadávají
křemínky. Nejdříve z měděné tyče, pak z hliníkové
a nakonec z železné.
Pokus ukazuje na různou tepelnou vodivost
různých kovů. Z provedení pokusu vyplývá, že
měď je lepší tepelný vodič, než hliník a železo.
Zdroje :
http://ve
ronika.s
ovova.s
web.cz/i
mages/
ohen01.
j
57
Název : Proudění tepla
Typ pokusu : demonstrační
1. Princip
Přenos tepla prouděním látky probíhá pouze v tekutinách - v kapalinách a plynech.
Samovolné proudění je vyvoláno tím, že se ohříváním v důsledku roztažnosti zmenšuje
hustota látek. Pokud vznikne mezi místem ohřevu a místem ochlazení v tekutině teplotní
rozdíl, ohřívaná část tekutiny stoupá při vytlačování ochlazené těžší části. V kapalinách
a zvláště v plynech přenos tepla prouděním převažuje nad přenosem tepla vedením.
Chladnější kapalina
o nižší teplotě a větší
hustotě klesá
Teplejší kapalina
o vyšší teplotě
a nižší hustotě stoupá
Pomůcky : malá sklenička, sklenice o objemu 3 litrů, hypermangan, počítač , program
Sparkvue, senzor teplotní sonda, rozhraní Sparklink, kádinka, varná kovice
provázek, špejle, mikroten
Postup :
1.Sklenici o objemu 3 litrů naplníme studenou vodou
z kohoutku. K počítači připojíme přes rozhraní
Sparklink nerezovou teplotní sondu, otevřeme
program Sparkvue a změříme teplotu vody ve
sklenici.
2. Do malé skleničky nasypeme asi malou lžičku
hypermanganu, zalijeme teplou
vodou (kterou jsme ohřáli ve varné konvice a namíchali v kádince na vhodnou
teplotu s ohledem na bezpečnost).
Změříme
teplotu vody v malé skleničce.
58
3. Hrdlo malé lahvičky uzavřeme – překryjeme ho
mikrotenem, který připevníme gumičkou.
Na hrdlo skleničky přivážeme provázek a opatrně
spustíme skleničku na dno velké sklenice.
4. Špejlí propíchneme mikroten, uzavírající skleničku a pozorujeme, jak obarvená
teplá voda stoupá ve sklenici vzhůru – teplo se šíří prouděním.
Viz video
59
Typ pokusu : demonstrační
1. Princip
Téma : Teplo
Název : Záření tepla
Lát
ky
vše
ch skupenství vydávají elektromagnetické záření, které souvisí s tepelným pohybem jejich
částic a souborně se nazývá tepelné záření.
Při teplotách nižších než asi 525oC je toto záření neviditelné a označuje se jako infračervené
záření neboli sálání. Se zvyšováním teploty stoupá celkové množství vyzářené energie a
jeho maximum se přesouvá do oboru kratších vlnových délek – silně zahřáté těleso září i ve
viditelné části spektra.
Těleso záření nejen vysílá, ale i pohlcuje (absorbuje). Toto pohlcené záření se mění v tělese
hlavně na teplo – teplota tělesa vzrůstá. Pro vysílání a přijímání tepelného záření je
rozhodující barva a jakost povrchu tělesa. Tmavé a matné plochy pohlcují a zároveň vysílají
záření lépe než plochy světlé a lesklé.
Černé těleso je těleso, které velmi dobře pohlcuje záření dopadající na jeho povrch ( např.
zornička v lidském oku, otevřené sklepní okénko při pohledu zvenčí). Opakovanými a
mnohonásobnými odrazy světla na vnitřních stěnách tělesa se záření z větší části pohltí.
Pomůcky : stříbrně a černě natřená plechovka, držák na plechovky, lampička,
stojan, počítač , program Sparkvue, 2 senzory - nerezová teplotní sonda,
2 rozhraní Sparklink, kádinka, voda, čtvrtka, izolepa
60
Postup :
1. Zalepíme hrdla plechovek vystřiženými kolečky
z čtvrtky a izolepou, plechovky postavíme do držáku.
Sestavíme stojan , na stojan upevníme lampičku tak,
aby byla stejně vzdálená od obou plechovek.
2. K počítači připojíme přes USB 2 dvě rozhraní
Sparklink, do rozhraní zapojíme nerezové teplotní
sondy. Otevřeme program Sparkvue , sestavíme
úlohu měření teploty - graf.
t1 - teplota vzduchu v stříbrné plechovce – 1. senzor
t2 - teplota vzduchu v černé plechovce - 2. senzor
3. Obě sondy vložíme do kádinky s vodou z vodovodu, zahájíme měření a počkáme až
budou ukazovat stejnou teplotu – výchozí pro měření. Sondy zastrčíme do plechovek
a zapneme lampičku. Hodnoty naměřené programem Sparkvue zaznamenáme do
protokolu.
Záznam měření teploty t1 - teplota vzduchu v stříbrné plechovce – 1. senzor
61
Záznam měření teploty t2 - teplota vzduchu v černé plechovce – 2. senzor
4. Z naměřených hodnot je patrné,
že černá plechovka více pohlcuje
tepelné záření.
Vzduch v ní má vyšší teplotu.
Zdroje:
http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Infrared_dog.jpg
62
Téma : Změny skupenství - var
Název : Var za sníženého tlaku
Typ pokusu : žákovský
1. Princip
Var je skupenská přeměna, při které se kapalina mění
na plyn v celém svém objemu (nejenom z povrchu jako
při vypařování).
K varu dochází při zahřátí kapaliny na teplotu varu.
Teplota varu je různá pro různé kapaliny.
pA – atmosférický tlak
(100 kPa)
100° C
p – tlak nasycených
vodních par v bublině
Var nastane tehdy, když zahřejeme vodu na takovou teplotu, že vzniklá vodní pára má
stejný tlak jako je tlak okolního vzduchu. Za normálního atmosférického tlaku (101,3 kPa)
vře voda právě při 100oC, při nižším atmosférickém tlaku má však vodní pára dostatečný tlak
už při nižší teplotě. Teplota varu vody tedy závisí na velikosti vnějšího tlaku: čím je tento tlak
nižší, tím nižší je i teplota varu. Platí to pro všechny kapaliny.
Využití :
Var vody za zvýšeného tlaku
(tj. při teplotě vyšší než 100°C)
se využívá například v tlakovém hrnci.
63
Pomůcky : kádinka s obarvenou teplou vodou, injekční stříkačka , uzávěr trnu
Postup :
Injekční stříkačku naplníme nasátím do poloviny obarvenou teplou
vodou, stříkačku obrátíme otvorem vzhůru a vytlačíme případnou
vzduchovou bublinu.
Pak otvor pevně uzavřeme uzávěrem trnu
a posuneme píst až do dolní polohy.
Ve vodě a na stěnách se objeví bublinky a voda
několik vteřin vře, ačkoliv je její teplota mnohem menší
než 100oC.
Pokus zopakujeme s vodou , která má nižší
teplotu, sledujeme zda nastane var.
Uvnitř stříkačky se nad hladinou při posunutí pístu zpočátku vytvoří prakticky vákuum, do
kterého se začne voda vypařovat. Protože tlak nad hladinou je minimální, začne voda vřít i
při teplotách mnohem nižších než 100°C.
V prostoru nad hladinou však postupně přibývá vodních par,
tlak nad hladinou roste a var proto zvolna ustává.
Zdroje :
http://www.kmd-trinec.cz/clanky/pokusy/var.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/58/Pressure_cooker.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/18/Kochendes_wasser02.jpg
64
Téma : Elektromagnetické jevy
Název : Elektrická práce – účinnost žárovky
Typ pokusu : žákovský
1. Princip
Po připojení vodiče ke zdroji elektrického napětí se ve vodiči vytvoří elektrické pole, které
způsobí usměrněný pohyb volných elektronů. Elektrony se přemísťují od jednoho konce
vodiče k druhému a tím konají práci.
Prochází-li vodičem, mezi jehož konci je napětí U, proud I po dobu t, vykoná elektrické
pole práci W = U.I.t
Elektrickému poli, které koná práci, přisuzujeme elektrickou energii. Elektrická energie
se může v obvodu měnit na energii mechanickou, tepelnou , světelnou. Při přeměně energií vždy
dochází ke ztrátám, proto je
P0 > P
Příkon vyjadřuje množství energie spotřebované za jednotku času. P0 = U . I
Výkon vyjadřuje množství práce vykonané za jednotku času P = W / t
Účinnost η elektrického spotřebiče s ohledem na využití elektrické
P
energie pro vykonání užitečné práce
η=
P0
Při průchodu elektrického proudu kovovým vodičem konají volné
elektrony usměrněný pohyb a narážejí na pevné ionty v kovové
mřížce, ty se rozkmitají a část pohybové energie elektronů se mění
ve vnitřní energii vodiče - vodič se zahřívá.
Žárovka je jednoduché zařízení k přeměně elektrické energie na
světlo. Funguje na principu zahřívání tenkého, obvykle wolframového
vodiče elektrickým proudem, který jím protéká. Při vysoké teplotě
vlákno žárovky září především
v infračervené
oblasti (tepelné záření), zčásti i ve viditelném světle.
Energetická účinnost asi 4 %, tzn. stowattová žárovka produkuje cca 96 W tepla a jen 4
W světla.
Úkol: Určete příkon, spotřebu elektrické energie a výkon žárovky
Pomůcky: senzor elektrického proudu a napětí, rozhraní USBlink, počítač, zdroj elektrického
napětí, žárovky, vodiče,
65
Postup:
1. Sestav elektrický obvod podle schéma Do obvodu zapoj senzor
elektrického napětí a proudu při zapojení zohledni,aby plus na
senzoru odpovídalo plus na zdroji elektrického napětí.
2. Senzor připoj přes rozhraní USBlink k počítači, v programu Sparkvue
otevři novou stránku, na které zadej sestavit, pak klikni na elektrické
A
napětí a znak čísla a graf, pak klikni na proud a znak čísla a graf.
3. Zahaj měření kliknutím na znak měření a nech měření běžet po dobu
5 minut. Z grafu urči otevřením ikonky graf průměrnou hodnotu napětí
a proudu.
I=
A
U=
V
V
4. Vypočti příkon žárovky.
Po = U . I
=
.
=
W
5. Urči kolik elektrické energie spotřebovala žárovka za pět minut.
W0 = U. I . t =
.
.
=
J
6) Urči, kolik z elektrické energie se přemění na světelnou, je-li účinnost žárovky přibližně
5 %.
η = 5% = 0,05
η=
W
W0
W = W0
.
η
=
.
=
J
7. Urči, kolik elektrické energie by se přeměnilo na světelnou, pokud by byla žárovka
nahrazena led diodou s účinností 50 %.
η = 50% = 0,5
W = W0
.
η
=
.
=
J
8. Srovnej využití elektrické energie u klasické žárovky a led diody.
Zdroje :
66
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gluehlampe_01_KMJ.jp
Téma : Elektromagnetické jevy
Název : Měření elektrického proudu a napětí
v jednoduchém elektrickém obvodu
Typ pokusu : žákovský
1. Princip
Elektrický proud je tvořen uspořádaným pohybem volných částic
s elektrickým nábojem. Fyzikální značka je I, jednotka ampér.
Velikost elektrického proudu v obvodu měříme ampérmetrem.
Ampérmetr zapojujeme do obvodu sériově, shodně s polaritou
zdroje a v obvodu musí být spotřebič.
A
Elektrické napětí je dáno rozdílem potenciálů. Fyzikální značka je U,
jednotka volt.Napětí měří se voltmetrem, zapojeným paralelně
k měřenému objektu a shodně s polaritou zdroje.
Úkol :
V
a) Změřte velikost elektrického proudu na třech různých místech v obvodu,
změřené hodnoty zapište a porovnejte.
b) Změřte velikost napětí U1 a U2 na svorkách žárovek Ž1 a Ž2 a celkové svorkové napětí
U3. Změřené hodnoty zapište a porovnejte.
Pomůcky: senzor elektrického proudu a napětí, rozhraní USBlink, počítač, zdroj elektrického
napětí, žárovky, vodiče
Postup:
a) Měření elektrického proudu
Sestav elektrický obvod podle schéma Do obvodu zapoj senzor elektrického napětí a proudu
jako ampérmetr v první poloze, při zapojení zohledni,aby plus na senzoru odpovídalo plus
na zdroji elektrického napětí.
Připojení vodičů k senzoru při
měření elektrického napětí
Připojení vodičů k senzoru při
měření elektrického proudu
67
Senzor připoj přes rozhraní USBlink k počítači, otevři program Sparkvue .
V programu se ti otevře stránka, na které zadej sestavit, pak klikni na elektrický proud a znak
čísla. Změř proud I1, ( měření zahájíš kliknutím na znak měření, ukončíš opětovným
kliknutím) pak rozpoj obvod a zapoj senzor do druhé a pak do třetí polohy, změř proud
I2 a I3 . Naměřené hodnoty zapiš a porovnej.
I1 =
A
I2 =
A
I3 =
A
A
I3
I1
A
I2
A
Porovnej velikosti proudu
I1
I2
I3
Ve všech místech nerozvětveného obvodu prochází ............................elektrický proud.
a) Měření elektrického napětí
Sestav elektrický obvod podle schéma Do obvodu zapoj senzor elektrického napětí a proudu
jako voltmetr v první poloze, při zapojení zohledni,aby plus na senzoru odpovídalo plus na
zdroji elektrického napětí. Senzor připoj přes rozhraní USBlink k počítači, v programu
Sparkvue otevři novou stránku, na které zadej sestavit, pak klikni na elektrické napětí a
znak čísla.
Změř napětí U1, ( měření zahájíš kliknutím na znak měření, ukončíš opětovným kliknutím)
pak rozpoj obvod a zapoj senzor do druhé a pak do třetí polohy, změř napětí U2 a U3 .
Naměřené hodnoty zapiš a porovnej.
U1
U2
V
V
U1 =
V
U2 =
V
U3 =
V
V
U3
Porovnej velikosti napětí
U1
U2
U3
Celkové svorkové napětí U3 odpovídá ..............................................................
Po ukončení měření odpoj senzor a rozhraní, vypni počítač a myš, ukliď pomůcky.
68
Téma : Elektromagnetické jevy
Název : Vedení elektrického proudu
Typ pokusu : žákovský
1. Princip
Elektrický proud je uspořádaný pohyb volných částic s elektrickým nábojem.
Podmínky pro vznik stejnosměrného konstantního proudu jsou :
- uzavřený elektrický obvod
- elektrický zdroj v obvodu – zajišťuje časově neproměnné elektrické pole ve vodiči,
tzn. na jeho svorkách je neměnné napětí.
Látky můžeme podle schopnosti přijímat a přenášet elektrický náboj dělit na
vodiče a izolanty.
Vodiče
Izolanty
jsou látky, které obsahují volné
částice s elektrickým nábojem,
jsou látky, které neobsahují volné
částice s elektrickým nábojem nebo
jich obsahují velmi málo.
- elektrony,
- kladné a záporné ionty.
Úkol : Ověř, zda je látka izolant nebo vodič:
Pomůcky: senzor elektrického proudu a napětí, rozhraní USBlink, počítač, zdroj elektrického
napětí, žárovka, vodiče, krokosvorky, tělesa z různých materiálů
Postup:
Sestav elektrický obvod s zdrojem napětí a žárovkou. Do obvodu zapoj senzor elektrického
napětí a proudu jako ampérmetr, při zapojení zohledni, aby plus na senzoru odpovídalo plus
na zdroji elektrického napětí. Senzor připoj přes rozhraní USBlink k počítači, otevři program
Sparkvue . V programu se ti otevře stránka, na které zadej sestavit, pak klikni na elektrický
proud a znak čísla.
Obvod přeruš a na volné konce vodičů nasaď krokosvorky. Mezi krokosvorky postupně
vkládej tělesa z různých materiálů. U každého tělesa změř, zda obvodem prochází elektrický
proud ( měření zahájíš kliknutím na znak měření, ukončíš opětovným kliknutím).
Do tabulky zapiš velikost procházející proudu, jestli svítí nebo nesvítí žárovka.
Urči, zda se jedná vodič nebo izolant.
69
Schéma zapojení elektrického obvodu :
A
Těleso
Látka
Elektrický proud
[A]
Žárovka
- svítí
- nesvítí
Látka je
- vodič
- izolant
Po ukončení měření odpoj senzor a rozhraní, vypni počítač a myš, ukliď pomůcky.
Zdroje:
http://www.soselectronic.cz/a_info/img_tree/G3040.jpg
70
Téma : Tepelné účinky elektrického proudu
Název : Tavná pojistka
Typ pokusu : demonstrační
1. Princip
Tavná pojistka je elektrický přístroj, který chrání elektrická vedení, elektrická zařízení,
elektronické součástky či obvod před poškozením nadměrným elektrickým proudem.
Vypnutím a přerušením obvodu pojistkou je chráněn majetek a jsou chráněny osoby a zvířata
před nebezpečným dotykovým napětím neživých částí.
Jak vypadá pojistka?
Pojistku tvoří tenký drát, který vydrží jen určitou hodnotu proudu. V případě, že by jím chtělo
protékat více elektronů, nevydrží tento nápor, rozžhaví se a prskne. Tím přeruší elektrický
obvod.
Pojistka včetně vložky a hlavice:
A) vývod ke spotřebiči;
B) přívod proudu ze sítě;
C) vymezovací kroužek;
D) objímka (pojistkový spodek);
E) šroubovací pojistková hlavice;
F) tavný vodič s barevným signalizačním terčíkem;
G) keramická pojistková vložka
71
2. Vlastní provedení pokusu
Pomůcky :
zdroj 6 V až 24 V (akumulátor)
2 Holtzovy svorky
žárovka na napětí zdroje na stojánku
spojovací vodiče
tenký drát z rozpleteného lanka délky asi 10 cm nebo alobalový proužek zúžený uprostřed na
1 mm.
Postup :
Mezi Holtzovy svorky upneme tenký drátek. Do série s ním zapojíme zdroj a žárovku.
U = 12 V
Zapneme zdroj, žárovka se rozsvítí. Po sepnutí spínače, spojíme vodičem nakrátko žárovku
(zkrat). Drátek upnutý v Holtzových svorkách se přepálí (princip tepelné pojistky) a žárovka
přestane svítit. viz video Tavná pojistka.wmv
Tepelná pojistka chrání zdroj a vedení před poškozením, ke kterému by mohlo dojít při zkratu
ve spotřebiči nebo mezi vodiči vedení. Drátek pojistky musí mít vždy menší obsah průřezu
než vodiče vedení. Vyrábí se z lehce tavitelné slitiny.
Zdroje :http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/72/Cartridge_Fuse_letters.svg
72
Téma : Elektřina
Název : Žárovka
Ty
p pokusu : demonstrační
1. Princip
Každý vodič klade průchodu elektrického proudu odpor: Elektrické síly posouvající částice
konají práci. To má za následek ztrátu elektrické energie a její přeměnu na teplo, vodiče
se zahřívají. Jouleovo teplo, vzniklé průchodem elektrického proudu vodičem, se
v elektrotechnice uvažuje jeho elektrické ztráty
Žárovka je jednoduché zařízení k přeměně elektrické energie na světlo. Funguje na principu
zahřívání tenkého, obvykle wolframového vodiče elektrickým proudem, který jím protéká.
1. Skleněná baňka
2. Náplň : nízkotlaký inertní plyn
3. Wolframové vlákno
4. Kontaktní vlákno
5. Kontaktní vlákno
6. Podpůrná vlákna
7. Držák (sklo)
8. Kontaktní vlákno
9. Závit pro objímku
10. Izolace
11. Elektrický kontakt fáze
Technologicky výrobu žárovky zvládl Thomas Alva Edison v roce 1879 - první žárovka byla
rozsvícena 21. října 1879 a svítila 40 hodin.
73
2. Vlastní provedení pokusu
Pomůcky :
zdroj napětí,dva vodiče, tuha ( buď do krajonu nebo do mikrotužky), dvě krokosvorky,
alobal, lepenková rulička, izolepa, hliníkový podnos,skleněný poklop (zavařovací sklenice)
Postup :
Přestřihneme ruličku na dvě části, tak aby se část, kterou použijeme vlezla
i s krokosvorkami pod skleněný poklop. Ruličku obalíme alobalem.
Na ruličku připevníme proti sobě lepící páskou krokosvorky s vodiči , čelisti přesahují o 2cm
horní okraj ruličky.
Ruličku pak přilepíme páskou k hliníkovému podnosu.
Do čelisti obou krokosvorek vložíme tuhu (propojíme je)a ruličku přikryjeme jskleněným
poklopem (zavařovací sklenicí) a připojíme vodiče ke zdroji napětí.
a) pokus provedený s tuhou do mikrotužky a napětím do 12 V
74
Tuha se procházejícím proudem silně zahřeje, rozžhaví a začne vydávat světlo. Ve
skleněných baňkách běžných žárovek je nejčastěji směs dusíku a argonu, aby nedošlo
k rychlé oxidaci (shoření) vlákna. Protože tuha nádobě je ve vzduchu, za okamžik shoří.
b) pokus opakovaný s tuhou do versatilky a napětím postupně zvyšovaným na 24 V
Zdroje :
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/62/Incandescent_light_bulb.svg
http://www.stevespanglerscience.com/experiment/build-a-light-bulb-circuit-science
75
Téma : Elektromagnetismus
Název : Alternátor
Typ pokusu : žákovský,pokus provádějí žáci rozdělení do skupin
Princip :
Alternátor (generátor střídavého proudu) přeměňuje mechanickou energii na energii
střídavého elektrického proudu.
Pracuje na principu elektromagnetické indukce –
při změně magnetického pole v okolí vodiče se na
jeho koncích indukuje střídavé elektrické napětí
a uzavřeným obvodem prochází elektrické napětí.
Alternátor se skládá ze tří základních částí :
1 ) rotor - mechanicky poháněná cívka, v které se při otáčení
cívky v magnetickém poli statoru indukuje střídavé napětí a proud.
2) stator – permanentní magnety nebo elektromagnety, vytvářejí
magnetické pole.
3) dva oddělené kroužky, které přes kartáčky odebírají indukovaný
elektrický proud.
Velikost indukovaného napětí a proudu se mění podle okamžité polohy cívky v magnetickém
poli. Maximální hodnota závisí na rychlosti otáčení cívky, počtu závitů cívky a intenzitě
magnetického pole statoru
76
Stavba modelu alternátoru
Pomůcky :
2 tyčové magnety
miliampérmetr
cívka rotoru spojená s dvěmi
izolovanými kroužky
vodiče
Miliampérmetr vytvoříte vložením magnetického
ukazatele a stupnice do cívky.
Pracovní postup:
1. Přiložte k na konstrukci panelu s rotorem dva tyčové magnety, tím vytvoříte stator.
77
2 ) podle schéma sestavte obvod, panel s generátorem zapojte přes dva oddělené kroužky.
A
G
3. Budete – li otáčet cívkou rotoru, začne obvodem procházet střídavý elektrický proud a
ručička měřícího přístroje bude ukazovat střídavě výchylku na obě strany
- viz připojené video.
Zdroje : http://www.cez.cz/edee/content/microsites/elektrina/3-2.htm
78
Téma : Elektromagnetické jevy
Název : Elektromagnetická indukce
Typ pokusu : demonstrační
1. Princip
Michael Faraday byl významný anglický chemik a fyzik.
V roce 1831 objevil elektromagnetickou indukci, magnetické a
elektrické siločáry. Jeho objev byl významný v tom, že doposud se
elektrická energie vyráběla pouze chemickou metodou z baterií.
Faraday tak dal teoretický základ pro všechny elektromotory a
dynama.
Elektromagnetická indukce je jev, kdy při změně
magnetického pole v okolí cívky se v cívce indukuje elektrické
napětí.
Kdy vzniká v cívce napětí?
● když pohybuji v okolí cívky magnetem
● když pohybuji cívkou v okolí magnetu
● když v blízkosti cívky zapínám nebo vypínám elektromagnet
Pomůcky : zdroj napětí, propojovací vodiče, 2 cívky s 600 závity, demonstrační ampérmetr
s výchylkou na obě strany, jádro, senzor magnetického pole,
rozhraní USBlink, počítač
Postup : K zdroji elektrického napětí sériově připojíme spínač a cívku s jádrem. Na totéž
jádro nasuneme druhou cívku, kterou připojíme k ampérmetru.
79
Senzor magnetického pole připojíme přes rozhraní USBlink k počítači, otevřeme program
Sparkvue a čidlo položíme na jádro první cívky. Zahájíme měření magnetického pole, po
sepnutí spínače obvodem začne procházet elektrický proud a kolem cívky se indukuje
magnetické pole – které postupně roste až na určitou hodnotu. Po přerušení obvodu
(otevření spínače) magnetické pole zaniká.
změna magnetického
pole po sepnutí spínače
změna magnetického
pole po otevření spínače
Tyto změny magnetického pole indukují v druhé cívce elektrické napětí, obvodem
druhé cívky začne procházet proud a ručička ampérmetru se vychýlí při sepnutí spínače ( uzavření obvodu) na jednu stranu , při otevření spínače
(přerušení obvodu) na opačnou stranu.
Směr výchylky ručičky ampérmetru určuje směr indukovaného elektrického proudu
Zdroje :
http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Michael_Faraday_-_Project_Gutenberg_eText_13103.jpg
80
Téma : Elektromagnetické jevy
Název : Oerstedův pokus
Typ pokusu : demonstrační
1. Princip
Hans Christian Ørsted (14. srpna 1777 Rudkøbing – 9. března 1851
Kodaň) byl dánský fyzik, chemik a filosof.
Studoval na Univerzitě v Kodani. Proslavil se systematickým
výzkumem elektromagnetismu, objevil mimo jiné, že elektrický proud
působí na střelku kompasu.
Oerstedův pokus je pokus, pomocí kterého dokážeme existenci magnetického pole
v okolí vodiče s proudem pokud prochází proud, magnetka se vychýlí v určitém směru;
odchylka závisí na velikosti a orientaci proudu.Příčinou vzniku magnetického pole v okolí
vodiče s proudem je usměrněný pohyb částic s elektrickým nábojem ve vodiči.
Magnetické pole přímého vodiče má tvar soustředných kružnic, které leží v rovině kolmé
k vodiči
2. Vlastní provedení pokusu
Pomůcky : zdroj napětí, propojovací vodiče, pevný vodič, Holtzovy svorky, krokosvorky,
buzola, senzor magnetického pole, rozhraní USBlink, počítač
Postup :
Do holtzových svorek upevníme pevný vodič a zasuneme propojovací vodiče. Pod pevný
vodič položíme buzolu tak, aby střelka buzoly směřovala ve směru pevného vodiče.
Propojíme vodiče pomocí krokosvorek s zdrojem napětí.
81
Kolem vodiče při průchodu elektrického proudu vznikne magnetické pole, střelka kompasu
se vychýlí (viz přiložené video).
Pokus zopakujeme se senzorem magnetického pole připojeným k počítači a měříme
magnetické pole pomocí programu Sparkvue.
První část grafu – časový interval 0 – 7 s zachycuje výsledky měření v době, kdy obvod
není uzavřen a vodičem neprochází elektrický proud. Upozorníme žáky na to, že
zaznamenané hodnoty jsou ovlivněné magnetickým polem Země a tím, že čidlo senzoru
bylo v blízkosti střelky kompasu.
Po zapojení vodiče k e zdroji – interval 7 - 14 s probíhající proud indukuje kolem vodiče
magnetické pole a naměřené hodnoty se zvýší viz graf.
Měření prokázalo vznik magnetického pole kolem přímého vodiče s proudem.
Zdroje :
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/79/%C3%98rsted.jpg
http://kdf.mff.cuni.cz/~koudelkova/elmag_tap_tap/web/magpole_vodice.jpg
82
Téma : Elektromagnetismus
Název : Stejnosměrný elektromotor
Typ pokusu : žákovský, pokus provádějí žáci rozdělení do skupin
Princip : stejnosměrné elektromotory jsou historicky nejstarší – pro své specifické vlastnosti
se využívají dodnes – skoro by se dalo říci, že prožívají určitou poměrně silnou renesanci
– zejména v regulovaných pohonech, v robotice a mikro-elektronických pohonech. Každý
motor má tři části:
stator - stojící pevná část, obvykle tvořena
magnetickým obvodem - z pevného (permanentního)
magnetu nebo elektromagnety, které vytvářejí statorové
elektromagnetické pole.
rotor - točící se část - vždy tvořena cívkami do nichž
přivádíme elektrickou energii, která vytvoří rotorové
magnetické pole, které pak vzájemným působením se
statorovým vyvodí rotační pohyb .
komutátor – dva izolované půlprstence , které se otáčí
zároveň s cívkou a mění
směr proudu přicházejícího do cívky
Nejjednodušší motor na stejnosměrný proud má stator tvořený permanentním magnetem
a rotující kotvu ve formě elektromagnetu s dvěma póly.
Rotační přepínač zvaný komutátor mění směr elektrického proudu a polaritu magnetického
pole procházejícího kotvou dvakrát během každé otáčky. Tím zajistí, že síla působící na póly
rotoru má stále stejný směr. V okamžiku přepnutí polarity (mrtvý úhel motoru) udržuje běh
tohoto motoru ve správném směru setrvačnost.
Komutátor zajistí, že se v cívce změní směr proudu + a − (− a +) po každém pootočení o
180° (u dvoupólového motoru). Takto dochází ke změně směru indukčních siločar v cívce
83
Pomůcky :
2 tyčové magnety
panel se zdrojem
napětí
spínač
cívka rotoru spojena
s komutátorem
žárovka
vodiče
Pracovní postup:
1. Přiložte k na konstrukci panelu s rotorem dva tyčové magnety, tím vytvoříte stator.
84
2. Podle schéma sestavte obvod, panel s elektromotorem připojte přes komutátor.
+
-
M
M
M
3. Po sepnutí spínače cívkou rotoru začne procházet elektrický proud a rotor se
M
roztočí. viz připojené video.
Zdroje : http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Electric_motor_cycle_1.png
85
Téma : Elektromagnetické záření a jeho energie
Název : Crookesův radiometr
Typ pokusu : žákovský
1. Princip
Crookesův mlýnek je jednoduchý fyzikální přístroj, demonstrující působení
energie elektromagnetického záření. Skládá se ze skleněné baňky, z níž je
částečně vyčerpán plyn. Uvnitř je na jehlovém ložisku umístěn mlýnek se čtyřmi
listy. Listy jsou z jedné strany černé (pohlcuje záření) a z druhé strany bílé (odráží
záření). Dopadající záření způsobí, že se tmavé strany listů začnou pohybovat
směrem od zdroje záření.
Konstrukce
1. otočná část jehlového ložiska
2. lopatky radiometru
3. jehlové ložisko
4. uchycení ložiska
5. skleněná baňka
6. uzávěr baňky
7. podstavec
Základem principu funkce jsou odlišné barvy na jednotlivých stranách
lopatek. Absorbční schopnosti jednotlivých stran se liší.
- vytvoření gradientu teploty, dlouhá střední volná dráha -> molekuly se nemohou
vzájemně srážet v prostoru baňky radiometru
- hromadění molekul u chladnější strany, jev podobný tepelné transpiraci
- molekuly proudí podél hran lopatky ve směru působení tepelného toku, srážky
molekul s teplejší stranou lopatky, srážky vyvolají pohyb
lopatky teplejší stranou napřed
86
2. Vlastní provedení pokusu
Pomůcky:
Crookesův radiometr, tepelný zdroj, průhledné desky různé tloušťky a barvy
Postup:
1. Radiometr postavíme na stůl, pokud možno na místo, které není osvětleno slunečními
paprsky. Mlýnek se neotáčí.
2. Přiblížíme-li k radiometru zdroj elektromagnetického záření, roztočí se větrníček tak,
že lesklé plošky že lesklé plošky se pohybují dopředu, černé jako by byly odtlačovány.
viz video Cr. radiometr 1. Při přibližování zdroje záření se lopatky radiometru otáčejí rychleji
( zdroj působí intenzivněji).
Cr. radiometr 1.wmv
3. Jestliže, přerušíme působení záření lopatky větrníčku se otáčejí pomaleji až se zastaví.
viz video Cr. radiometr 2.
Zdroje :
http://www.aetherwavetheory.info/images/physics/light/radiometer/crookes_mill.jpg
www.fm.tul.cz/esf0247/download_file.php/SZZ_Cerny.pdf?id..
87
Téma : Magnetismus
Název : Magnetické vlastnosti látek
Typ pokusu : demonstrační
1. Princip
Čím jsou magnetické vlastnosti způsobeny? Velmi jednoduše řečeno, elektrony v atomech
látky se pohybují a tím kolem sebe vytvářejí magnetické pole. Tato elementární magnetická
pole se skládají a určují výsledné magnetické pole atomů a tím vlastnosti látky.
Podle uspořádání elementárních magnetických polí rozdělujeme látky do 3 skupin:
Diamagnetické látky: elementární magnetická pole se zcela ruší, látky
zeslabují magnetické pole, do kterého jsou vloženy (jsou z něho slabě
vytlačovány).
Příklady: zlato, měď, rtuť, voda, bismut, inertní plyny.
bismut
Paramagnetické látky: elementární magnetická pole se ruší jen
částečně, látky zesilují magnetické pole, do kterého jsou vloženy
(jsou do něho slabě vtahovány). Vnějším magnetickým polem nelze
atomy uspořádat tak, aby látka více zesilovala magnetické pole.
Příklady: hliník, sodík, draslík, modrá skalice.
modrá skalice
Feromagnetické látky: atomy jsou uspořádány do malých domén, které jsou
souhlasně zmagnetovány. Látky značně zesilují magnetické pole, do kterého jsou vloženy
(jsou do něho silně vtahovány).
Příklady: železo, nikl, kobalt nebo některé slitiny.
železo
nikl
Pomůcky : digitální váhy, vzorky kovů – bismut, železo, hliník, umělohmotné kelímky
silný neodymový magnet
88
Postup :
1. Zapneme digitální váhy, z kelímků sestavíme stojan, váhy vynulujeme a na stojánek
položíme vzorek kovů. Vzorek kovů nepokládáme přímo na desku vah - působení
neodymového magnetu by mělo nepříznivý vliv na činnost vah. Kameru vizualizéru
zaměříme na displej vah a promítáme měření dataprojektorem .
2. Zapíšeme si hodnotu, kterou ukazují váhy.
m1 = 33, 4 g
Přiblížíme k bismutu magnet, bismut má snahu se od něj odpudit – zvětší tak tlak na
desku vah a váhy naměří vyšší hodnotu .
m2 = 33, 5 g
m = m2 - m1 = 0,1g
Je - li rozdíl hodnot 0,1 g, znamená to, že síla, kterou se odpuzuje bismut od magnetu,
má velikost 1 mN.
3. Pokus zopakujeme se změnou vzorku –
tentokrát použijeme paramagnetickou látku
modrou skalici.
Zapíšeme si hodnotu, kterou ukazují váhy.
m1 = 11,6 g
Přiblížíme k modré skalici magnet, modrá skalice
a magnet se přitahují – zmenší tak tlak na
desku vah a váhy naměří menší hodnotu .
m2 = 11, 5 g
m = m1 – m2 = 0,1 g
Je - li rozdíl hodnot 0,1 g, znamená to, že síla, kterou se modrá skalice přitahuje
k magnetu, má velikost 1 mN.
89
4. Pokus zopakujeme se změnou vzorku kovu – tentokrát použijeme feromagnetickou látku
ocel.
Zapíšeme si hodnotu, kterou ukazují váhy.
m1 = 49,1 g
Přiblížíme k železu magnet, železo a magnet se přitahují – zmenší tak tlak
na desku vah a váhy naměří menší hodnotu . m2 = 48, 7 g
m = m1 – m2 = 0, 4 g
Je - li rozdíl hodnot 0,4 g, znamená to, že síla, kterou se měď přitahuje k magnetu,
má velikost 4mN.
5. Žáci si při pokusu ověří, jak působí vnější magnetické pole na různé druhy látek.
Zdroje:
http://www.experimente.org/Elemente/Bi.jpg
http://www.zsskolnikaplice.cz/files/zaci/web9/web2007/kaleta/files/nikl.jpg
http://www.rasurpur.de/english/shop/resources/Hartsteel/Japan-Rasiermesser/Tamahagane1.jpg
http://www.velebil.net/clanky/pestovani-krystalu/images/modra-skalice.jpg
Několik netradičních pokusů z magnetismu VĚRA KOUDELKOVÁ KDF MFF UK Praha
90
Téma : Optika
Název : Čočky
Typ pokusu : žákovský
1. Princip
Jsou to tělesa zpravidla
vybroušená ze skla, ve kterých
se lomem mění směr
procházejících paprsků.
Povrch čočky tvoří dvě kulové plochy (resp. jedna plocha kulová a jedna plocha rovinná).
Podle uspořádání ploch rozlišujeme čočky spojné (spojky) a čočky rozptylné (rozptylky)
Jestliže
na spojnou čočku (spojku) dopadají rovnoběžné paprsky, pak se lámou tak, že se
po průchodu čočkou sbíhají v jednom bodě. Jestliže na rozptylnou čočku
(rozptylku) dopadají rovnoběžné paprsky, pak se lámou tak, že se po průchodu
čočkou rozbíhají.
2. Vlastní provedení pokusu
Pomůcky :
optická lavice, zdroj světla s držákem, kondenzor, nástavec s třemi štěrbinami, stolek,
držáky, model spojky a rozptylky.
91
a) spojka
Zdroj světla s kondenzorem a nástavcem s třemi štěrbinami je na levém okraji optické lavice,
dále je pak stolek se stínítkem a modelem čočky. Na zapnutém zdroji pohybem
kondenzoru a nástavce s štěrbinami nastavíme rovnoběžnost paprsků.Sledujeme chod
paprsků čočkou. Výsledky pozorování zakreslíme, určíme polohu ohniska čočky.
b) rozptylka
Zdroj světla s kondenzorem a nástavcem s třemi štěrbinami je na levém okraji optické lavice,
dále je pak stolek se stínítkem a modelem čočky. Na zapnutém zdroji pohybem
kondenzoru a nástavce s štěrbinami nastavíme rovnoběžnost paprsků.Sledujeme chod
paprsků čočkou. Výsledky pozorování zakreslíme, určíme polohu ohniska čočky.
Zdroje :
http://www.meopta.com/res/dwe-files/1404041765.jpg
http://fyzika.jreichl.com/data/optika/31_zrcadla_cocky_soubory/image065.png
http://www.devbook.cz/images/img/fyz_spojka_rozptylka.png
92
Téma : Optika
Název : Fata morgana
Typ pokusu : žákovský
1. Princip
Fata morgana je optický jev v atmosféře, kdy lze vidět obraz vzdáleného objektu
zrcadlící se ve vzduchu atmosféry díky teplotní inverzi.
Vzniká v důsledku nerovnoměrného ohřevu vzduchu nad zemí. Tak se vytvoří vrstvy
vzduchu o různé teplotě, ale také různém indexu lomu n. Na rozhraní těchto vrstev pak
může docházet i k totálnímu odrazu světla. Vrstva se pak chová jako zrcadlo.
Vzhledem k tomu, že se vrstvy vzduchu vytvářejí kolem povrchu kulaté Země, mají
vlastnosti dutého zrcadla. Proto může docházet i k deformaci vzniklého obrazu
(zvětšení, obrácení, …).
Vzniká přírodní optická soustava, která
odklání směr dopadajících světelných
paprsků k pozorovateli. Dojde-li k tomuto
jevu pod úrovní pozorovatele, jedná se o
tzv. spodní odraz (např. na rozpálené
asfaltové silnici či na poušti, kdy vzniká
dojem vodního povrchu)
Jev nad úrovní pozorovatele, kdy vzniká
tzv. svrchní odraz (pravá fata morgána
zobrazující vysoko nad obzorem odrazy
předmětů pro svou velkou vzdálenost
jinak těžko pozorovatelných).
Pomůcky : sklenice, voda, několik knih,
svíčka, zápalky, (papír, fix, zkumavka, tužka).
93
Postup :
1. Do kádinky nalijeme vodu a kádinku postavíme na hromádku několika knih. Pokud se
podíváme ze zdola na hladinu, leskne se jako zrcadlo. Pokud ponoříme do sklenice prst,
vidíme jen tu část prstu, která je pod hladinou. Část prstu nad hladinou nevidíme, přestože
je voda průhledná.
Za sklenici umístíme svíčku a zapálíme ji. Při pohledu zdola na hladinu uvidíme na hladině
obraz hořící svíčky převrácený vzhůru nohama. Místo svíčky můžeme použít námi
nakreslený obrázek, písmeno nebo číslici. Ty pak umístíme těsně za sklenici, přibližně do
poloviční výše sloupce vody.
2.
Efekt zrcadlící se hladiny můžeme pozorovat také takto:
Tužku vložíme do zkumavky (špičkou dolů) a zkumavku postavíme šikmo do sklenice.
Při pohledu shora tužku vidíme dobře. Naléváme vodu do sklenice a při pohledu shora
sledujeme, jak se povrch hladiny stříbrně leskne a tužka ponořená pod tímto povrchem mizí.
Pokud nalijeme trochu vody také do zkumavky, objeví se nám část tužky ponořená ve vodě.
94
Úplný odraz – jev, který nastává při průchodu světla z prostředí opticky hustšího (např. skla)
do prostředí opticky řidšího (např. vzduchu). Světlo se láme od kolmice a s rostoucím úhlem
dopadu se zvětšuje i úhel lomu. Při tzv. mezním úhlu dopadu dosáhne úhel lomu největší
možné hodnoty 90° a lomený paprsek splývá s rozhraním. Při větších úhlech dopadu již
světlo do druhého prostředí nepronikne a jen se od rozhraní s opticky řidším prostředím
odráží. Tento jev pozoroval v Praze na počátku 17. století Johanes Kepler
Ačkoliv to zní možná zvláštně, tak totální odraz světla je speciálním případem lomu světla.
Zdroje:
http//img.fotoalba.centrum.cz/img1/7389/18007389_4_219gnw3drt.jpg:
http://www.veda.cz/dwn/5430/69813B_fatamorgana_KanadaAlberta.jpg
http://fyzika.jreichl.com/data/optika/1_zaklad_soubory/image089.png
95
Téma : Optika
Název : Lom světla
Typ pokusu : žákovský
1. Princip
Lom světla je optický jev, ke kterému dochází na
rozhraní dvou prostředí, kterými světlo prochází. Je
důsledkem různých rychlostí šíření světla v různých
prostředích a kromě světla platí pro veškeré
elektromagnetické záření.
Lom ke kolmici
nastává při přechodu světla z prostředí opticky řidšího do prostředí opticky hustšího
α je úhel dopadu
β je úhel lomu
β <
vzduch
α
voda
Lom od kolmice
nastává při přechodu světla
prostředí opticky řidšího
z prostředí opticky hustšího do
α je úhel dopadu
β je úhel lomu
β>
sklo
α
vzduch
96
2. Vlastní provedení pokusu
Pomůcky :
Optická lavice, stolek,zdroj světla s držákem,kondenzor, nástavec s jednou štěrbinou,
skleněný půlválec a kruhová úhlová stupnice.
Postup :
a) Lom ke kolmici
Na optickou lavici nasouváme zleva doprava zdroj světla s nástavcem s jednou svislou
štěrbinou, stolek v držácích, na stolek položíme úhlovou stupnici oblým okrajem
ke zdroji.Skleněný půlválec leží matnou stranou na stupnici, rovná plocha spojuje body°
90°- 90°, oblá část půlválce je otočena od zdroje.Jediný paprsek necháme dopadat na
rovnou plochu skleněného půlválce, světelný paprsek se v důsledku přechodu z prostředí
opticky řidšího (vzduch) do prostředí opticky hustšího (sklo) v tomto prostředí láme a to ke
kolmici. Natáčíme úhlovou stupnici, pozorujeme, jak se mění úhel dopadu a lomu
.
Je li úhel dopadu větší
než mezní úhel dojde
odrazu světla.
a) Lom od kolmice
Na optickou lavici nasouváme zleva doprava zdroj světla s nástavcem s jednou svislou
štěrbinou, stolek v držácích, na stolek položíme úhlovou stupnici oblým okrajem
ke zdroji.Skleněný půlválec leží matnou stranou na stupnici, rovná plocha spojuje body°
90°- 90°, oblá část půlválce je otočena ke zdroji.Jediný paprsek necháme dopadat na rovnou
plochu skleněného půlválce, světelný paprsek se v důsledku přechodu z prostředí opticky
hustšího (sklo) do prostředí opticky řidšího (vzduch) v tomto prostředí láme a to od kolmice.
Natáčíme úhlovou stupnici, pozorujeme, jak se mění úhel dopadu a lomu
Zdroje :http://fyzika.zaridi.to/images/lom-ke-kolmici.jpg
http://fyzika.zaridi.to/images/lom-od-kolmice.jpg
97
Seznam použité literatury
1) Kolářová R.- Bohuněk J.: Fyzika pro 6. ročník základní školy , 2.vyd. ,Prometheus
2008 Praha, 159s, ISBN 80-7196-246-5
2) Kolářová R.- Bohuněk J. : Fyzika pro 7. ročník základní školy, 2.vyd.,,Prometheus
2008 Praha, 199s, ISBN 80-7196-265-1
3) Kolářová R.- Bohuněk J.: Fyzika pro 8. ročník základní školy, 1.vyd, Prometheus
2008 Praha, 223s, ISBN 80-7196-149-3
4)Kolářová R., Bohuněk J. a kol: Fyzika pro 9. ročník základní školy, 1.vyd.,
Prometheus 2008 Praha, 232s, ISBN 80-7196-193-0
Internetové zdroje
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hframe.html
http://www.physicsclassroom.com/vlase
http://www.arbeitsblaetter-physik.de/
http://kdf.mff.cuni.cz/pokusy/index.php?jazyk=ex&predmet=17
http://www.exo.net/~pauld/
http://www.phywe.cz/fyzikalni_pokusy.php#P24
http://scienceclub.org/kidlink1.html
http://www.stevespanglerscience.com/
http://www.arvindguptatoys.com/films.html
www.infovek.sk/predmety/fyzika/expert_07_08.html
http://www.expoz.cz/materialy
http://www.michaelbach.de/ot/index.html
http://www.fyzikalni-experimenty.cz/cz/elektromagnetismus/
https://www.teachengineering.org/view_subjectarea.php?url=collection/wpi_/subject_a
reas/wpi_physical_science/physical_science.xml
http://fyzweb.cz/materialy/index.php
http://www.kof.zcu.cz/st/dp/hosnedl/html/obsah.html
http://fyzika.jreichl.com/
http://www.instructables.com/
http://www.techmania.cz/edutorium/
http://www.exploratorium.edu/education/designing-teaching-learning-tools

Podobné dokumenty

Přečtěte si celé číslo

Přečtěte si celé číslo nebo v doporučené literatuře. Úlohy lze považovat za náročnější vzhledem k požadavkům na čtenářskou gramotnost žáků. Nevidíme v tom však problém, čtenářskou gramotnost nelze u žáků budovat tím způs...

Více

Pokus č. 35

Pokus č. 35 Chemikálie : destilovaná voda, hydroxid sodný NaOH, chlorid amonný NH4Cl Pracovní postup : 1) Teplotní senzor připojíme pomocí rozhraní SPARKlink přes USB port k počítači.

Více

9 V, 500mA

9 V, 500mA Teflon Sensor Covers (10 Pack) Power Amplifier II (Mac & Win) Charge Sensor Current Sensor Acceleration Sensor High Sensitivity Light Sensor Temperature Sensor Force Sensor 5 V Replacement Electrod...

Více

003-04921 Heating Resistor (10 ohms, 1 Watt) 620 760 520

003-04921 Heating Resistor (10 ohms, 1 Watt) 620 760 520 High Accuracy Temperature Sensor Thermistor Temperature Sensor Pressure Sensor (Absolute) Low Pressure Sensor High Temperature Type K Probe Force Sensor Rotary Motion Sensor EKG Sensor Force Access...

Více

Manuál fyzikální kroužek

Manuál fyzikální kroužek Následuje další interval, ve kterém se žáci opět snaží přeházet co nejvíce koulí ze své poloviny do druhé. Jeden člověk může najednou přehazovat vždy jen jednu kouli, a že se koule nesmějí srážet d...

Více

Fyzikální úlohy řešené kvalifikovaným odhadem - black

Fyzikální úlohy řešené kvalifikovaným odhadem - black Návod k řešení: Postupujte obdobně jako v příkladu 16. Příklad 18 – Hmotnosti atomů

Více

provoz, diagnostika a údržba strojů

provoz, diagnostika a údržba strojů 1. Zaměřte se na měřitelné výsledky – k získávání měřitelných dat využijte systém klíčových ukazatelů výkonnosti, které nutně analyzujte. 2. Namísto technologie PdM se zaměřte na aktiva – použijte ...

Více

Metody technické diagnostiky teorie a praxe - interdiago

Metody technické diagnostiky teorie a praxe - interdiago vysokých frekvencích, zpravidla v jednotkách až desítkách kHz, kde se projevují počáteční projevy závady ložisek, převodů, mazání apod. V případě zrychlení se můžeme velmi často setkat mimo jednotk...

Více

SPARKvue - TEV Pardubice

SPARKvue - TEV Pardubice Senzory PASPORT nabízejí technologicky dokonalý a přitom jednoduchý způsob měření všech potřebných veličin, přesný záznam a analýzu dat v reálném čase. Můžete si vybrat z více než 70 různých senzor...

Více