Společné přípravy Projektové dny

Projekt: Rozvoj technického vzdělávání v Jihočeském
kraji
CZ.1.07/1.1.00/44.0007
Souborné dílo
Společné přípravy
Projektové dny
Uspořádala: Mgr. Eliška Malá
Partner projektu:
SOŠ a SOU Milevsko
Čs. armády 777
399 01 Milevsko
Milevsko 2015
ROZVOJ TECHNICKÉHO VZDĚLÁVÁNÍ - CZ.1.07/1.1.00/44.0007
PROJEKTOVÝ DEN PRO ZÁKLADNÍ ŠKOLY
DEN S MERKUREM
Cíl: Seznámit žáky se stavebnicemi Merkur a procvičit jejich zručnost při sestavování
jednotlivých modelů
Plánovaná metoda: Hravou soutěží jednotlivých žákovských družstev žáci sestavují vybrané
modely stavebnice podle předlohy
Organizace: Žáci se rozdělí do skupin po čtyřech
- seznámení s bezpečností práce (10 min)
- historie stavebnice Merkur
- výběr a realizace jednotlivých modelů
Témata žákovských workshopů:
1/ Montáž a demontáž jednotlivých částí a ověřování jejich funkčnosti
Doba realizace cca 1 hod
Žáci procvičují svou zručnost, jednotlivé týmy soutěží na čas, kdo dřív sestaví podle předlohy
danou sestavu
1.
2.
3.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Podvozek s jedním pevným a jedním volným otáčivým kolem
Převod do kříže
Převod přes volná kola
Převod ozubenými koly a šnekem
Převod kardanovým kloubem
Převod korunkovým kolem
Převod pomocí kuželových kol
Pásová brzda
Jednoduché a dvojité vedení motouzu přes kladkové kolo
2/ Montáž a demontáž základních modelů stavebnice Merkur
Doba realizace cca 2 hod
Žáci procvičují svou zručnost a umí pracovat podle návodu a plánku. témata jsou volena
podle věku žáků. Na konci aktivity následuje vyhodnocení a výstava modelů.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Montáž vozítka
Montáž traktoru
Montáž vozidla s jeřábem
Montáž pracovního stolu
Montáž vozidla s radlicí
Montáž terénního vozidla
Montáž závodního vozidla
Montáž jeřábu
Montáž pásového vozidla s jeřábem
Montáž pásového vozidla s radlicí
Montáž nákladního vozidla
Montáž nákladního vozidla s vysunovacím žebříkem
Montáž letadla
Montáž helikoptéry
3/ Montáž a demontáž pásového podvozku Merkur – mechanická stavba
4/ Montáž pásového vozidla – robotické stavebnice Merkur – mechanická stavba
Literatura:
MERKUR. Merkur – pásový podvozek, Police nad Metují: Merkur Toys s.r.o., 2013, ISBN 00000000.
V Milevsku 5.1.2014
Zpracoval Mgr. Josef Kašpar
ROZVOJ TECHNICKÉHO VZDĚLÁVÁNÍ – CZ.1.07/1.1.00/44.0007
PROJEKTOVÝ DEN PRO ZÁKLADNÍ ŠKOLY
Jak šel pokrok – Vynálezy 21. století
Cíl: Seznámit žáky s technologickým pokrokem v 21. století v oblasti nových technologií a materiálů
Plánovaná metoda: Hravou soutěží jednotlivých žákovských družstev žáci vyhledávají informace a
plní jednotlivé úkoly dle instruktáže učitele. Závěrem se jednotlivé výsledky zkontrolují a vyhodnotí.
Organizace: projektový den probíhá v počítačové učebně
Žáci se rozdělí do skupin (ideálně po 4)
- seznámení s bezpečností práce (10 min)
- seznámení s tématy technologického pokroku (40 min)
-výběr a realizace jednotlivých workshopů (120 min)
-závěrečné hodnocení – prezentace jednotlivých skupin (40 min)
-hodnotí se zajímavost a preciznost příspěvku
Témata žákovských workshopů:
1/ Chytré materiály a jejich příklady
2/ Energetická sklizeň díky chytrým materiálům
3/ Chytrá architektura
4/ Staré dobré konstruktérství v novém kabátku
Zadání úkolů:
a) Uveďte 5 příkladů „chytrých“ materiálů, vyhledejte jejich zobrazení a praktické využití.
b) Na jakém principu funguje a jak vypadá letoun Solar Impulse 2
c) Co je to a jak vypadá hybridní auto?
d) Porovnejte mezi sebou 5 podle vás architektonicky nejzajímavějších staveb, které vznikly
v 21. století a uveďte, čím jsou tak zajímavé a odlišné od ostatních.
e) Co je to nitinol a jaké má využití v souvislosti s hybridní textilií, např. u suchého zipu.
Vice: http://www.maxim.cz/cirkus-maximus/divny-svet/nitinol-kov-s-tvarovou-pameti)
f)
Jaké výhody plynou z používání „chytrých“ telefonů, pokud vlastníte „chytrý“ telefon, zkuste
je mezi sebou porovnat a zjistit, zda už nejsou novější typy – pokud ano, čím jsou lepší.
Žáci vyhledávají a třídí informace o daném tématu, vyhledávají a shromažďují
fotodokumentaci, zajímavosti a souvislosti. Nové poznatky následně použijí při závěrečné
prezentaci
zjištěných
poznatků.
K
dispozici
mají
vytištěné
základní
informace
zprostředkované lektorem a dále zajištěn přístup k internetu, PC, tiskárně a na závěr i k
interaktivní tabuli.
Informace, které budou mít žáci k dispozici aneb trochu teorie:
Co to je technologický pokrok?
Po celou dobu lidské historie byl výrazný technologický pokrok vždy spojen s využitím nových a stále
dokonalejších materiálů (kámen, bronz, železo, umělé hmoty, polovodiče) pro technické aplikace. Ve
20. století se tímto motorem staly elektronika a rozvoj informačních technologií. Díky nim se
materiálový výzkum nepředstavitelně zrychlil a přináší stále nové a nové materiály se stále vzrůstající
mírou inteligence. Lepší představu o světě chytrých technických materiálů si nyní můžete udělat i
díky 21. století.
Chytré materiály se představují
Slovo „chytrý“ (angl. smart) se v posledních letech stalo jedním z klíčových slov v oblasti moderního
vědecko-technologického pokroku. Mluvíme např. o chytrých telefonech, chytré elektrické rozvodné
síti či chytrých domácích spotřebičích. Méně již se ví o tom, že jistý stupeň „chytrosti“ mohou
vykazovat samotné technické materiály, které v současnosti vyvíjejí materiáloví inženýři v
laboratořích celého světa. Česko pochopitelně nevyjímaje.
Řekněme si nejprve, co ve světě inženýrů, vyvíjejících a používajících chytré technické materiály,
vlastně znamená být „chytrý“. Jsou tak nazývány v podstatě všechny látky, které mají schopnost
rozpoznat vybranou změnu vnějších podmínek a výrazně na ni reagovat definovaným způsobem.
Důležité je, aby se chovaly přesně tak, jak chtějí vědci, kteří materiál připravili a postupně odzkoušeli
jeho vlastnosti. Za „čáry“ s chytrými technickými materiály je tak zodpovědná tradiční a dlužno říci, že
ne vždy vysloveně oblíbená disciplína – stará dobrá fyzika.
Terminátor - stroj z chytrého kovu
Kdo by neznal film Terminátor s Arnoldem Schwarzeneggerem v hlavní roli. T-1000 je totiž vyroben z
„chytrého“ kovu, kterému nedělá velký problém měnit svůj tvar, skupenství, mechanické i další
vlastnosti. Kov, z něhož je T-1000 vyroben, tak vlastně představuje sen materiálových inženýrů.
Nejenže ochotně přizpůsobuje své vlastnosti vnějším podmínkám, velmi dobře si také „pamatuje“
svůj původní tvar a je za každých okolností schopen se do něj sám vrátit (zahojit svá poranění), ale je
navíc vybaven i vysokým stupněm inteligence charakteristickým pro živou přírodu. I když jsou vědci
od tohoto ideálu stále na míle daleko, dalo by se říci, že jejich kroky při vývoji chytrých materiálů
směřují právě tímto směrem.
Inspirace od přírody
Přístup, známý jako biomimetika, hledá v tomto směru inspiraci v mikrostruktuře materiálů, které již
připravila a úspěšně využívá matka příroda. Vývoj kovových či keramických chytrých materiálů s
uměle integrovanými funkcemi na atomové úrovni, tedy sen materiálových inženýrů, je však přece
jen stále oborem v plenkách. Vyžaduje totiž technologické postupy a procesy aplikovatelné v
rozměrech 10-9m, tedy v dnes stále častěji zmiňovaném nanosvětě. Protože se však na „dobývání
nanosvěta“ v současnosti soustředí pozornost materiálových vědců celého světa, má vývoj nových
chytrých materiálů velkou šanci stát se oborem budoucnosti.
Příklady chytrých materiálů
Definice „chytrých materiálů“ je natolik široká, že do této oblasti lze bez problémů zahrnout bádání
ve velmi rozličných fyzikálních, ale i chemických oblastech a je velmi obtížné sestavit jejich kompletní
seznam. V principu lze chytré materiály rozdělit do dvou oblastí: na takové, které mění vlastnosti, a
takové, které dokážou „chytrým“ způsobem přeměňovat energii.
1)Materiály měnící barvu. Vnějším popudem ke změně barvy může být široká škála fyzikálního
působení, např. reakce na proměnu vlnové délky dopadajícího světla, změna teploty, průchod
elektrického proudu nebo vložení do elektrického pole, mechanická deformace či reakce na proměnu
chemického prostředí.
2)Materiály vydávající světlo (luminiscence). Vyzařování světla je v přírodě většinou spojeno s
vyzařováním tepla. Luminiscenční látky jsou však natolik „chytré“, že dokážou tepelné ztráty
minimalizovat. Luminiscenční schopnosti lze v materiálech povzbudit např. světlem různých vlnových
délek, svazkem rychle letících elektronů, elektrickým polem, ionizujícím zářením či chemickou reakcí.
3)Feroelektrické materiály. V některých slitinách, keramických materiálech či syntetických hmotách
dochází za určitých teplot ke spontánnímu rozložení elektrického náboje, polarizaci. Řízení tohoto
efektu elektrickým polem je možné využívat např. při konstruování počítačových pamětí.
4)Materiály s řízenou viskozitou. Na přítomnost magnetického nebo elektrického pole reagují některé
látky tím, že promění svou viskozitu, tedy schopnost téct. V praxi to vypadá tak, že se z kapaliny
takřka vmžiku stane téměř tuhá látka a naopak, což lze s výhodou využít např. pro aktivní tlumení
mechanických vibrací budov při zemětřeseních
5)Materiály s tvarovou pamětí. Některé kovy, plasty či keramika mají schopnost navrátit se po
deformaci do žádaného tvaru v reakci na změnu vnějších podmínek. Jev často souvisí s fázovými
změnami v pevném stavu a jeho dalšími projevy jsou například superelasticita využívaná v
mikroinvazivních operacích, tepelně vyvolaná aktuace nebo aktivní tlumení mechanických vibrací
6)Elektroaktivní polymery a polymerní gely. Tyto syntetické látky se mohou např. snadno smršťovat či
měnit svůj objem v reakci na změnu elektrického napětí. Jsou velmi nadějnými materiály pro výrobu
syntetických náhražek svalů.
7)Piezoelektrické materiály. Při mechanickém působení (např. stlačování, kroucení atd.) na určité
materiály se objevuje elektrický náboj, který je možné dále využívat. Platí to ale i obráceně – střídavé
elektrické pole může v materiálu vyvolávat tvarové změny s vysokou opakovací frekvencí.
Energetická sklizeň díky chytrým materiálům
Oblast využití: přeměna sluneční energie, přebytečného tepla či mechanické energie na elektrickou
Patří sem: fotovoltaické materiály, termoelektrická keramika, piezoelektrické materiály, kovové
materiály s tvarovou pamětí atd.
Obr. 1
Sběr energetických odpadků
Fyzikové již delší dobu znají pozoruhodnou vlastnost některých materiálů – totiž to, že dokážou
převést jednu formu energie v jinou (např. energii tepelnou, fotonů slunečního světla či mechanickou
v energii elektrickou). Energetické „přebytky“ je možné pomocí chytrých materiálů využívat. Ne,
nebojte se! Zákon o zachování energie platit nepřestává. „Přebytky“ energie pochopitelně nevznikají.
Chytré materiály však dokážou „zachytit“ energii, která by jinak zmizela v nenávratnu, např. ve formě
tepla. Po vyčerpání fosilních zdrojů energie bude vedle jaderné energetiky a obnovitelných zdrojů
naše energetická budoucnost do značné míry záviset na úspěšnosti, s jakou budeme schopni tyto
energetické zbytky sklízet a využívat.
Přebytky energie se vyskytují jak spontánně v přírodě, tak v nejrůznějších technických zařízeních.
Většinou se jedná o přebytečné teplo nebo mechanické jevy, např. vibrace způsobené namáháním
materiálů (např. při běhu v botách či v oblečení, při vibracích nejrůznějších konstrukcí). Vhodným
příkladem za všechny může být například dobíjení akumulátorů pomocí funkčních materiálů,
například termoelektrických, jejichž vývojem se zabývá většina světových automobilek. Firma General
Motors R&D v nedávné době získala nemalé finanční prostředky na vývoj jedinečného zařízení
využívající přebytečné teplo vznikající při činnosti motoru, které mění tvar součástky ze slitiny s
tvarovou pamětí. Opakované tvarové změny by pak měly pohánět generátor, díky němuž se třeba
dobíjí baterie.
1) Chytrá architektura budoucnosti
Oblast využití: tlumení vibrací, reakce na sluneční světlo, teplo, vlhkost, získávání energie z vnějšího
prostředí, proudění vzduchu v domě
Jaké materiály: slitiny a kompozity s tvarovou pamětí, fotochromní a termochromní materiály,
materiály s řízenou viskozitou, piezoelektrické materiály
Ochrana domů před zemětřesením
Architektoničtí vizionáři, kteří již dnes ve svých hlavách vytvářejí budoucí podobu domů i celých měst,
mají chytré materiály pochopitelně ve velké oblibě. Velkým optimistou je např. německý vědec Axel
Ritter. Budovy budoucnosti by podle něj mohly měnit svou barvu, velikost, tvar i třeba míru
průhlednosti či průsvitnosti stěn. V této souvislosti se jako slibné se jeví aplikace chytrých slitin pro
tlumení vibrací budov, kde dokážou účinně „vychytávat“ vibrace vzniklé např. přejezdem vozidel či
díky zemětřesení. Z pochopitelných důvodů do výzkumu seizmických aplikací slitin SMA investují
hlavně v USA, Japonsku a Itálii.
Obr. 2
Chytřejší bydlení
Kromě takovýchto zatím spíše sci-fi projektů je nejslibnější oblastí aplikace chytrých materiálů v
architektuře oblast ekologického bydlení. Chytré materiály mohou být využívány k přímému získávání
energie (např. z energie tepelné či solární), k vylepšení „omyvatelnosti“ (např. nešpinící se tašky či
obložení), zvyšování komfortu řízením proudění vzduchu a reakcí na světlo a teplo a nakonec i
pohlcování škodlivých látek. Např. se architekti zabývají v projektech domu, který reaguje na déšť.
Chytrý materiál se díky vodě roztáhne a později zase smrští. Tuto vlastnost lze využít například při
získávání energie.
2) Staré dobré konstruktérství v novém kabátku
Oblast využití: spojovací součástky, odhlučňování, tepelně či elektricky aktivované SMA aktuátory,
vytěsňovací
Které
materiály:
prvky
slitiny
reagující
a
kompozity
na
s
tvarovou
teplotu,
pamětí,
tlumení
piezoelektrické
vibrací,
materiály
Přestože jsou konstruktéři a technici v mnoha ohledech poněkud konzervativní, chytré materiály si
už dokázaly nalézt cestu i do jejich hájemství. Piezoelektrické materiály se již staly běžnými v
systémech pro snímání či aktivní řízení vibrací konstrukcí. První úspěšná masová konstrukční aplikace
slitin SMA přišla již v roce 1971, kdy firma Raychem začala ze slitiny NiTi vyrábět inteligentní spojky
na trubky. Spojka je roztažena při nízké teplotě v tzv. martenzitickém stavu (viz následující kapitola).
Při zahřátí nad teplotu zpětné transformace do austenitu se smrští a trubky do sebe zapadnou jako
klíč do zámku.
Tento systém rychlospojek dnes již běžně využívají instalatéři na ponorkách a letadlových lodích.
Stejný jev se později uplatnil i při výrobě spojek pro hydraulický systém stíhaček Lockheed Aircraft
Corporatin F-14.
Jiný příklad může nalézt v souvislosti s odhlučněním materiálů v konstrukci letadel. Slovo „chevron“
obecně označuje cokoliv na světě, co má tvar podobný písmenu V. Jeden z jeho významů pomohli
nedávno naplnit také vědci a konstruktéři z NASA a firmy Boeing. Součástka ve tvaru V je součástí
odtokové hrany horkého vzduchu motoru. Dokáže výrazně snížit jeho hlučnost díky tomu, že zamezí
turbulencím vzduchu. Problém je v tom, že tato součástka se v motoru hodí zejména při startu. V
momentě, kdy je stroj v oblacích, je hlavním zřetelem jeho maximální výkon. Chevron vyrobený ze
slitiny s tvarovou pamětí dokáže tomuto dvojitému požadavku ideálně vyhovět. Trendem
současnosti je vývoj slitin s tvarovou pamětí pro použití v automobilových a leteckých motorech při
teplotách 200 °C–1000 °C.
Zdroj textu:
Autor: Mgr. Václav Kašpar – vlastní poznámky
Michal
Broz.
www.
purengine.com
[online].
Dostupné
z:
http://21stoleti.cz/blog/2011/03/23/technologie-a-budoucnost-chytre-materialy-ktere-meni-svet/.
Copyright © 21stoleti.cz. All Rights Reserved.
Obrázek č. 1
Autor neznámý. [obrázek]. pwr.cz. [online]. Dostupné z:
http://www.pwr.cz/images/schema-rodinny-dum-fotovoltaicke-panely.jpg
Obrázek č. 2
Autor neznámý. [obrázek]. freyssinet.cz/. [online]. Dostupné z:
http://www.freyssinet.cz/gallery/prislusenstvi_kps_ochrana_01.jpg
Fotovoltaicke
panely.
ROZVOJ TECHNICKÉHO VZDĚLÁVÁNÍ – CZ.1.07/1.1.00/44.0007
PROJEKTOVÝ DEN PRO ZÁKLADNÍ ŠKOLY
Každý může být domácím kutilem
Cíl: představit žákům něco málo z práce se dřevem a pomůckami, které jsou přitom
využívány; dílčím cílem je podpořit zájem žáků o povolání truhlář a v neposlední řadě též
podpořit pozitivní vztah k přírodním materiálům jako takovým
Plánovaná metoda: Názornou instruktáží žákům ukázat práci se dřevem, na jejímž základě si
žáci mohou sami vyrobit vlastní výrobek použitelný v běžném životě.
Organizace: projektový den probíhá v dílně školy, skupina o velikosti 10 žáků
Průběh práce:
11,30-11,45 hodin poučení BOZP
11,45-11,55 hodin příprava pracoviště a materiálu
11,55-12,30 hodin názorné instrukce, ukázka práce
12,30-14,00 hodin samostatná práce
14-14,15 hodin přestávka, odpočinek, svačina
14,15-16,20 hodin samostatná práce
16,20-16,30 úklid pracoviště, zhodnocení výrobku, závěr
PRACOVNÍ LIST
Téma: Práce se dřevem – Výroba rohové poličky
Pracovní činnosti: měření, vrtání, broušení, konstrukční spojování
Použitý materiál: dva kusy přesně vyříznutých prkének, vruty
Nářadí, pomůcky, nástroje: měřítko, aku vrtačka, vrták, šroubovák, brusný papír
Pracovní postup:
1)
2)
3)
4)
Rozměření otvorů pro připevnění prkének k sobě.
Pomocí aku vrtačky a vrtáku o průměru 4 mm vyvrtáme díru.
Do jednoho prkénka vyvrtáme dva otvory.
Přiložíme k sobě na vyvrtané otvory oba kusy prkének do požadovaného tvaru
poličky.
5) Provedeme konstrukční spojení, tzn. sešroubování rohové poličky.
6) Povrchová úprava – broušení.
7) Dokončení výrobku-rohové poličky.
Metodické pokyny při výrobě rohové poličky
Řezání přímočarou pilou
Ve chvíli, kdy potřebujeme nějaký díl doma doladit k nerovnému zdivu, nebo provést
obloukové řezy, vyříznout otvor pro dřez kuchyňské pracovní desky apod., přichází na řadu
přímočará pila.
Držení přímočaré pily klasicky u těla
Obrázek č. 1
Klasické držení přímočaré pily funguje dle obrázku. Při takovém řezání přímočará pila oštípe
viditelnou hranu. Při řezání například masivu, který dále budete brousit, což nevadí. U lamina
to třeba vadit může.
Proč přímočará pila vyštípává okraj řezu?
To je dáno tím, že plátek se pohybuje dolů a nahoru. Zuby na plátku míří vždy nahoru. (Kdyby
mířily dolů, mohlo by vám to pilu při řezu nadzvedávat). Při pohybu plátku nahoru tedy zuby
horní plochu u řezu zaručeně vyštípou. Před několika lety začaly výrobci přímočarých pil
montovat takzvaný "předkmit".(předkmit je funkce plátku kdy plátek při řezání opisuje
osmičku, tím dojde k rychlejšímu a snadnějšímu řezu. Vlastnost vyštípávání hrany se ale
mírně zhorší.)
Jelikož pila vyštípává hranu pouze "u pily" (druhá strana desky je bezvadná), je tu možnost si
čáru řezu nakreslit z druhé strany. Pohledová strana pak zůstane OK. Takový způsob ale
mírně zdržuje při práci a zvyšuje nepřesnost, protože přenesení čáry řezu na druhou stranu
desky se nemusí vždy zcela dokonale podařit.
Držení přímočaré pily zespoda desky
Obrázek č. 2
Řešením může být jiný způsob držení pily a to zespoda.
Má to výhodu, že řez kreslíte na tu stranu, na které Vám záleží a ta zůstane OK. Nestanou se
tak omyly typu špatně přenesených tvarů řezů, které pak kreslíme "zrcadlově".
Má to také své nevýhody: kmitající plátek máte před obličejem. Tudíž použití vhodných
ochranných prostředků je zcela na místě. Dále obsluha (tedy Vy) musí být poměrně fyzicky
zdatná. Není to úplně jednoduché udržet pilu zespoda u desky...
Broušení pásovou bruskou
Nekonečný pás pásové brusky brousí pouze v jednom směru a nejlépe ve směru vláken, aby
na povrchu dřeva nevznikly žádné kruhové stopy. Brusný pás vedou dva válce, z nichž jeden
je hnací a druhý napínací (hnaný). Čelní pásová bruska má pás pouze 50 mm, který se otáčí
na menší kladce brusného ramena, upevněného na přední stranu brusky, aby bylo možné
zasáhnout do míst, kam se jiná bruska nedostane.
Obrázek č. 3
Pásová bruska s delším brusným ramenem a úzkým 10 – 20 mm pásem se zas využívá jako
rašple nebo pilník – nazývá se také jako pásový pilník.
Brusivo a brusné pásy
Brusné pásy jsou z několika vrstev – brusná zrna s nosným podkladem (speciálním papírem
nebo tkaninou) jsou spojena základním a krycím pojivem. Zrna brusiva s ostrými hranami se
při broušení postupně opotřebovávají. Pásky na obrušování laků mají pracovní povrch
opatřen povlakem, který brání předčasnému zalepení zrn obrušovanou vrstvou barvy nebo
prachem. Jde zpravidla o steatit vápníku s antistatickou úpravou. Druh a složení vrstev
odpovídají broušenému materiálu a typu brusky, pro niž jsou papíry určeny. Jejich životnost
ovlivňuje pevnost nosného podkladu a způsob lepení zrn. Volbou vhodného podkladu
můžeme ovlivnit výkon, zejména však životnost pásu, papíru nebo plátna.
Podle zrnitosti se brusné pásy, papíry a plátna označují číslem zrnitosti P od nejhrubších zrn
(P20) po nejjemnější (P400). Číslo odpovídá měrné velikosti zrna podle jeho šířky v určitém
rozsahu (např. P100 označuje střední zrnitost se zrny od 160 do 125 mikrometrů). Nejhrubší
zrno je určeno na odstraňování starých nátěrů a rzi, nejjemnější na dokončovací broušení a
přebrušování laků.
Nejčastěji používaným brusivem na dřevo je umělý korund. Karbid křemíku je vhodný
zejména na kovové a jiné tvrdé materiály. Krystalizaci umělého korundu lze ovlivnit řadou
příměsí, které zmenšují křehkost a lámavost zrn a zlepšují jejich houževnatost. Tak vznikají
různé modifikace jako např. zirkoniový korund, růžový korund neboli rubín aj., jejichž zrna se
lámou v předem určených místech a v brusném nástroji tak vzniká efekt samoostření.
Strukturovaná brusiva díky jehlanovité mikrostruktuře vytvářejí během ubývání aktivní vrstvy
při broušení nové ostré brusné hrany: Životnost brusného nástroje se tím několikrát
prodlužuje. Diamantové brusivo se zpravidla pojí galvanicky niklem. Není vhodné na železné
kovy obsahující uhlík (např. ocel) – nejčastěji se používá na sklo, kámen či velmi tvrdé a
pevné materiály vyztužené např. kevlarovými vlákny.
Pro lepší orientaci v brusných prostředcích podle účelu použití a namáhání se u značkových
výrobků používá barevné odlišení: Modrá barva pro brusivo na železné kovy, červená nebo
oranžová na dřevo, černá nebo růžová na beton, omítky a vytvrzené stěrkové hmoty, žlutá
na lehké a barevné kovy, stříbrná na plastické hmoty, bílá na lepivé nátěry. Vzhledem k
tomu, že barevné označení není zcela sjednoceno, je žádoucí zjistit jeho význam podle
výrobce.
Kompaktní pásová bruska
Menší bruska o příkonu 600 W a vážící 2,5 kg pracují s brusným pásem širokým 60 – 76 mm,
který se pohybuje rychlostí 200 – 400 m.min-1. Brusku tvoří hliníkové tělo s elektromotorem,
který jedním nebo dvěma řemeny pohání hnací válec. Tělo má na spodu mezi oběma válci
leštěnou kluznou plochu, která vede a zároveň přitlačuje běžící pás na materiál, který
brousíme. Rychlé upnutí brusného pásu umožňuje páčka, můžeme tak snadno a rychlou
vyměnit opotřebovaný pás nebo pás s jiným druhem brusiva. Rychlost pásu nastavujeme
točítkem pro předvolbu otáček.
Bruska mají pevné nebo odnímatelné přídavné držadlo pro snazší a spolehlivější vedení
druhou rukou. Boční přídavné držadlo sundáme v případě, že by překáželo při broušení v
blízkosti stěn nebo hran předmětů.
Bruska také bývá opatřena textilním vakem, připojeném z boku nebo na přírubu tělesa, a má
účinné odsávání, neboť proces broušení je provázen množstvím uvolněných zrn brusiva a
prachu. Díky tomuto opatření můžeme pracovat i nad hlavou. Při práci na stole můžeme
brusku pomocí redukce připojit k hadici vysavače. Některé pásové brusky jsou vybaveny
integrovaným odsáváním prachu s mikrofiltrem.
Zdroje obrázků:
Obrázek č. 1
ms. [obrázek]. nabytek-dnes.cz, Jak řezat přímočarou pilou. [online]. Dostupné z:
http://nabytek-dnes.cz/jak-rezat-primocarou-pilou-p106
Obrázek č. 2
ms. [obrázek]. nabytek-dnes.cz, Jak řezat přímočarou pilou. [online]. Dostupné z:
http://nabytek-dnes.cz/jak-rezat-primocarou-pilou-p106
Obrázek č. 3
Autor neznámý. [obrázek]. rucni-naradi.cz, Pásová bruska. [online]. Dostupné z:
http://www.rucni-naradi.cz/img_product/img370x270/skil-1220ma-pasova-bruska-42043-F015-122-0MA.jpg
ROZVOJ TECHNICKÉHO VZDĚLÁVÁNÍ - CZ.1.07/1.1.00/44.0007
PROJEKTOVÝ DEN PRO ZÁKLADNÍ ŠKOLY
MLADÝ BADATEL (Téma: Energie - teplo - teplota)
Cíl: Vzbudit v žácích potřebu přemýšlet nad všemi jevy ovlivňující chování světa kolem nich.
Prohloubit učivo termiky a příbuzných oblastí.
Plánovaná metoda: Diskuze a vedený rozhovor nad problematikou fyzikálního tématu.
Vyřčení vlastní hypotézy a způsoby ověření žákem. Provedení měření a vyhodnocení dat.
Vyslovení závěru – došlo/nedošlo k ověření hypotézy.
Organizace: Učebna je rozdělena na tematicky zaměřená pracoviště. Žáci se rozdělí do skupin
(ideálně po 4). Na stole je text s pomůckami a především dataloggerem Pasco. Zadání
obsahuje souvětí, popisují určitou situaci s výzvou k řešení. Skupina se podílí na řešení.
Sestaví experiment a ověří hypotézu. Uklidí použité pomůcky a prezentuje výsledky před
ostatními.
Měření teploty: Teplota je základní fyzikální veličinou soustavy SI s jednotkou kelvin (K) a
vedlejší jednotkou stupeň Celsia (°C). Při letmém zamyšlení může být vyřčeno, že se jedná o
veličinu spojenou především s oborem termiky a okrajově s ostatními obory. Nicméně už
samotný fakt, že se jedná o základní jednotu SI (Système International d'Unités) slibuje její
velkou důležitost.
Teplota jako pojem byla primárně zavedena pro podnět či příčinu určitého druhu smyslových
pocitů a podráždění. Zde má původ i její mezinárodní název (latinské slovo "temperatura" lze
přeložit jako "příjemný pocit"). Již potřeba popsat lépe tyto pocity vedla ke snahám
kvantifikaci a měření teploty.
Postupně bylo pozorováno, že zvýšení teploty působí změnu rozměrů, tvaru nebo skupenství
předmětů. Tyto jevy tak umožňovaly pomocí viditelných projevů indikovat velikost teploty a
začít ji měřit.
Nejprve se začalo používat měření teploty pomocí roztažnosti kapalin. První doklady jsou ze
starověku. Hérón Alexandrijský popsal vzduchový termoskop, který je nejstarším doloženým
přístrojem k indikaci tepelných stavů. Základ pro moderní a přesné měření později poskytly
závislosti elektrických jevů na teplotě.
K měření teploty slouží teploměr, což je jistě všem známé zařízení. Většinou je princip
teploměru založen na tepelné roztažnosti jednotlivých látek, kdy je objem měrné látky
závislý na její teplotě. Tyto teploměry se pak nazývají dilatační. V současnosti však existují i
další metody zjišťování teploty. Obor zabývající se měřením teploty se nazývá termometrie.
Měření teploty ve fyzikálních úlohách: S teploměrem a měřením teploty souvisí obrovská
množina experimentů s průnikem do všech vzdělávacích stupňů. Ve všech níže uvedených
příkladech je měřidlem teploměr s případnou kombinací jiných měřidel. Přesnost a vlastnosti
teploměru můžou výrazně ovlivnit naměřené hodnoty. Z vybraných úloh bude po konzultaci
s vyučujícím vybrána vhodná oblast.
základní škola123456789101112131415
7. třída – měření teploty
•
Zjistěte teplotu radiátoru ústředního topení. Jak budete postupovat? – Cílem je připevnit
teploměr tak, aby docházelo k jeho přímému dotyku s měřeným tělesem, vzhledem povaze a
podmínkám měření.
•
Změřte teplotu na různých místech svého těla (v podkolení jamce, v lokti, v podpaží, v ústech,
mezi prsty ruky). – Různé teploty těla odpovídající odlišným místům a tedy nutnost brát
v potaz i množství měření a cíl měření.
1
TESAŘ, Jiří a František JÁCHIM. Fyzika 1: pro základní školu. 1. vyd. Praha: SPN - pedagogické nakladatelství, 2007, 71 s.
ISBN 978-807-2353-477.
2
JIŘÍ TESAŘ, František Jáchim. Fyzika 2: pro základní školu. 1. vyd. Praha: SPN - pedagogické nakladatelství, 2008. ISBN
978-807-2353-811.
3
JIŘÍ TESAŘ, František Jáchim. Fyzika 3 pro základní školu. 1. vyd. Praha: SPN - pedagogické nakladatelství, 2009. ISBN 978807-2354-146.
4
JIŘÍ TESAŘ, František Jáchim. Fyzika 4 pro základní školu: elektromagnetické děje. 1. vyd. Praha: SPN - pedagogické
nakladatelství, 2009. ISBN 978-807-2354-412.
5
JIŘÍ TESAŘ, František Jáchim. Fyzika 5 pro základní školu: energie. 1. vyd. Praha: SPN - pedagogické nakladatelství, 2010.
ISBN 978-807-2354-917.
6
JIŘÍ TESAŘ, František Jáchim. Fyzika 6 pro základní školu: zvukové jevy, vesmír. 1. vyd. Praha: SPN - pedagogické
nakladatelství, 2011. ISBN 978-807-2354-924.
7
JÁCHIM, František a Jiří TESAŘ. Sbírka úloh z fyziky: pro 6.-9. ročník základní školy. 1. vyd. Praha: Státní pedagogické
nakladatelství, 2004, 222 s. ISBN 80-723-5256-3.
8
AL], Karel Rauner ... [et a Bohdan Štěrba] ILUSTRACE ADRIAN KUKAL. Fyzika pro 6. ročník základní školy a primu
víceletého gymnázia: [učebnice]. 1. vyd. Plzeň: Fraus, 2004. ISBN 978-807-2382-101.
9
AL], Karel Rauner ... [et]. Fyzika 7: pro základní školy a víceletá gymnázia. 1. vyd. Plzeň: Fraus, 2005. ISBN 978-807-2384310.
10
AL], Karel Rauner ... [et]. Fyzika 8: pro základní školy a víceletá gymnázia. 1. vyd. Plzeň: Fraus, 2006. ISBN 978-807-2385256.
11
RAUNER, Karel. Fyzika 9: učebnice pro základní školy a víceletá gymnázia. 1. vyd. Plzeň: Fraus, 2007, 136 s. ISBN 978-8072386-178.
12
KOLÁŘOVÁ, Růžena a Jiří BOHUNĚK. Fyzika pro 6. ročník základní školy. 2. vyd. Praha: Prometheus, 2002, 162 s.
Učebnice pro základní školy (Prometheus). ISBN 978-807-1962-465.
13
KOLÁŘOVÁ, Růžena a Jiří BOHUNĚK. Fyzika pro 7. ročník základní školy. 2. upr. vyd. Praha: Prometheus, 2003, 199 s.
Učebnice pro základní školy (Prometheus). ISBN 978-807-1962-656.
14
KOLÁŘOVÁ, Růžena a Jiří BOHUNĚK. Fyzika pro 8. ročník základní školy. 1. vyd. Praha: Prometheus, 1999, 227 s.
Učebnice pro základní školy (Prometheus). ISBN 978-807-1961-499.
15
KOLÁŘOVÁ, Růžena. Fyzika pro 9. ročník základní školy
•
Z nástěnného teploměru vyjměte trubičku s kapalinou. Pokuste se k této trubičce sestavit
stupnici. Porovnejte ji s původní stupnicí. – Využít ze znalosti známých teplot (lidské tělo, bod
varu, kostka ledu,…) a především lineárnosti stupnice.
•
Porovnejte přesnost kapalinového a bimetalového teploměru. Postačí vám pohled na
stupnice obou teploměrů? Úsudek ověřte pokusem – Podle jemnosti dělení stupnice udělat
adekvátní odhad.
•
Zapněte rychlovarnou konvici a teplotní čidlo umístěte dovnitř. Od stisku spínače
zaznamenávejte data. Popište graf. Podobně zaznamenejte jiné děje se změnou teploty a
nechte ostatní hádat (číst) v grafech. – Čtení v grafech.
8. třída – elektrický odpor
•
Sestavte obvod s ampérmetrem, zdrojem napětím a vodičem, který umístěte na plamen
kahanu a zároveň ho pevně spojte s teplotním čidlem. Odečítejte hodnoty procházejícího
proudu a určete odpor vodiče při postupném ohřevu a následném chladnutí.
9. třída – teplo a vnitřní energie
•
Změřte teplotu dlaní, následně třete dlaně o sebe a poté změřte teplotu dlaní znovu. Popište,
co pocitově vnímáte a porovnejte s hodnotami teploty. – Zvýšení vnitřní energie se projevuje
zahřátím (zvýšením teploty).
•
Do nádoby nalijte asi 0,3 l vody a nechte několik hodin v klidu. Změřte teplotu vody, vložte
ruční mixér dovnitř a chvilku mixujte. Po vypnutí mixéru opět změřte teplotu vody. –
Pohybem otáčivé části mixéru se zvětšuje rychlost molekul vody, roste kinetická energie, což
projevuje zvýšením teploty.
•
Připravte do jedné kádinky horkou vodu a do druhé kádinky stejné množství studené vody.
Změřte jejich teplotu a naměřené hodnoty zapište. Odhadněte, jakou teplotu bude mít voda
v případě, že vodu z obou kádinek slijete dohromady. Svůj odhad ověřte změřením výsledné
teploty. – Změna vnitřní energie obou kapalin tepelnou výměnou.
•
Do varné konvice nalijte 0,5 litru vody, zapněte spínač a změřte, za jak dlouho se začne voda
vařit. Potom vodu vylijte a nechte zchladnout výhřevné dno. Celý pokud opakujte
s dvojnásobným a trojnásobným množstvím vody. – Spirála předává teplo vodě. Teplo přijaté
při tepelné výměně je přímo úměrné hmotnosti tělesa.
•
Do varné konvice nalijte 1 litr vody, otevřete její víko a do vody ponořte teploměr, který je
upevněn na stojanu. Zapněte spínač a každých 20 sekund změřte teplotu vody. Naměřené
hodnoty zapište do tabulky. – Teplo přijaté tělesem je přímo úměrné přírůstku teplot tělesa.
•
Do dvou stejných úzkých kádinek nalijte 0,1 l studené vody. Do třetí větší kádinky vložte čtyři
100 gramová tělesa upevněná na niti (dvě hliníková a dvě železná) a vodu uveďte do varu.
Potom přendejte do jedné připravené kádinky se studenou vodou železná závaží a do druhé
hliníková. Po krátké době změřte teplotu v obou kádinkách se závažími. – Teplo tělesem
přijaté (odevzdané) závistí na druhu látky, z kterého je zhotoveno.
•
Do jedné kádinky vložte 10 ocelových hřebíků a kádinku dolijte 1 litrem vody. Určete
hmotnost nádoby a druhou nádobu naplňte vodou tak, aby měla stejnou hmotnost jako první
kádinka. Teplotu vody nechte ustálit na stejnou hodnotu v obou nádobách a potom obě
začněte ohřívat ve stejnou dobu až do dosáhnutí teploty 80 °C (po celou dobu ohřev měřte
čas). Jak se bude doba ohřevu lišit? Která kádinka se ohřeje dříve a jakou veličinu jsme
ovlivnili přidáním hřebíků? - Změna měrné teplené kapacity směsi.
•
Změřte dobu potřebnou k ohřátí 1 litru vody na teplotu varu na různých domácích
spotřebičích. Určete přijaté teplo vodou. Ze štítků na použitých elektrospotřebičích zjistěte
jejich příkon a ze změřené doby určete množství elektrické energie, kterou daný spotřebič
odebral. Porovnejte účinnost použitých ohřívačů vody. – Zákon zachování energie a výměna
tepla s okolím. Maximální účinnost.
•
Do užší kádinky nalijte 0,1 litru chladné vody a změřte její teplotu. Do jiné kádinky s horkou
vodou vložte dvě železná 100 gramová závaží upevněná na niti a zahřívejte, až se voda v ní
začne vařit. Určete teplotu závaží (změřením teploty vroucí vody). Potom do kádinky se
studenou vodou vložte obě železná závaží a počkejte, až se teploty závaží a studené vody
vyrovnají. Následně změřte výslednou teplotu vody. Vypočtěte teplo odevzdané závažími a
přijaté vodou. – Využití kalorimetrické rovnice. Nutnost zavést výpočet tepla spotřebovaného
na zahřátí okolí.
9. třída – šíření tepla
•
Do kádinky s horkou vodou opatrně vložte dráty z různých kovů, dřevěnou špejli, plastovou a
skleněnou tyčku, tuhu, proužek polystyrenu stejného tvaru a rozměru tak, aby vyčnívali
přibližně polovinu své délky z vody. Na druhý konec umístěte do přímého kontaktu teplotní
čidla. Zaznamenejte do jednoho grafu změny teplot všech čidel. – Vedení tepla s definicí
teplených vodičů a izolantů.
•
Bezdrátové teplotní čidlo umístěte do termosky s kostkami ledu. Zaznamenávejte hodnoty
teploty v závislosti na čase po celou dobu, až dojde k úplnému roztátí. – Izolovaná soustava,
vlastnosti vakua, přenos teplat vedením.
•
Ocelovou tyčku na jednom konci spojte pevně s teplotním čidlem. Na druhém konci oviňte
tyčku papírem a vložte do plamene. Co pozorujete? – Vodič tepla nedovolí papíru dosáhnout
zápalné hodnoty.
•
Do dvou stejných kádinek nalijte stejné množství vlažné vody a vložte tři kostky ledu. V první
kádince nechte led plavat na povrchu vody a v druhé ho plastovou tyčkou přidržujte u dna.
Do obou kádinek umístěte teploměr a měřte teplotu. Předem udělejte odhad, ve které bude
voda v celém objemu dříve chladná? Ve které kádince led dříve roztaje? – Archimedův zákon
a jeho vliv na proudění v kapalinách.
•
Do zkumavky naplněné vodou vložte teplotní čidlo na její dno a druhé nechte těsně pod
hladinou. Zkumavku zahřívejte nad kahanem, tak aby plamen mířil ke dnu zkumavky. Sledujte
změnu teploty v objemu zkumavky. Za stejných podmínek experiment opakujte, ale
zkumavku ohřívejte na hladině vody. – Proudění tepla v kapalinách, vhodné umístění topné
spirály u ohřívačů.
•
Dvě stejné kádinky naplňte až po okraj vodou a přikryjte sklem, aby se dotýkalo hladiny. První
kádinku postavte na několik kostek ledu a stejné množství ledu položte na sklo druhé
kádinky. Měřte teplotu vody uprostřed obou kádinek a porovnejte naměřené teploty. –
Ochlazování ze shora způsobuje proudění chladné vody dolů.
•
Před rozsvícenou žárovku zářiče zavěste vedle sebe dva teploměry, z nichž jeden bude mít
měřící část začerněnou černým popisovačem. Sledujte, jak se mění teplota na každém
teploměru, a obě hodnoty porovnejte. – Tepelní záření vydává každé zahřáté těleso, šíří se ve
všech prostředí. Vyzařování a pohlcování záření.
•
O kádinky, jejíž jedna polovina je čirá a druhá polovina černá, nalijte horkou vodu. Do stejné
vzdálenosti (asi 1 cm) od obou stran kádinek zavěste teploměry a sledujte, jak se mění
teplota na každém teploměru. – Tepelní záření vydává každé zahřáté těleso, šíří se ve všech
prostředí. Vyzařování a pohlcování záření.
•
Spojnou čočkou ze soupravy pro optiku soustřeďte sluneční světlo na měřící část teploměru.
– Energie slunečního záření.
9. třída – změny skupenství
•
Do větší kádinky vložte rozdrcený led nebo sníh a kádinku postavte na vařič. Změřte
počáteční teplotu ledu a začněte zahřívat. V pravidelných intervalech míchejte a po celou
dobu měřte teplotu. – Tání krystalické látky probíhá za určité teploty, kterou nazýváme
teplota tání.
•
Do kádinky dejte trochu roztříštěného ledu, posolte kuchyňskou solí a dejte další vrstvu. Do
směsi vložte teplotní čidlo a zaznamenejte změny teploty. – Snížení teploty tání.
Endotermická reakce.
•
Zahřívací polštářek pevně spoj s teplotní čidlem a poté prohni plíšek, který je uvnitř. Sleduj
změnu teploty při tuhnutí směsi v polštářku. – Exotermická reakce a tuhnutí.
•
Na dlaň kápněte několik kapek éteru. Popište, co pociťujete. Teploměr čidlo namočte do
éteru, vyndejte a poté ho volně držte. Konfrontujte naměřené hodnoty s pocitem na dlani. –
Při vypařování opouštějí kapalinu částice s největší energií a kapalina se ochlazuje (přijímá
teplo ze svého okolí).
•
Dva teploměry ponořte do kádinky s lihem. Po jejich vyjmutí jeden nechte v klidu a druhým
rychle pohybujte. U obou zaznamenávejte změnu měřené teploty. – Proces vypařování se
urychlí odvodem vzniklých par na kapalinou.
•
Do skleněné kádinky nalijte vodu a nechte ji dále zahřívat na vařiči. Současně měřte její
teplotu a sledujte, co se děje uvnitř vody. – Při varu se kapaliny mění na plyn v celém objemu.
•
Do školního modelu tlakového hrnce nalijte vodu a zahřívejte ho nad kahanem. Sledujte tlak
a teplotu uvnitř. – Při zvyšování tlaku působícího na kapalinu se její teplota varu zvyšuje.
•
Ohřejte vodu na bod varu a dejte mimo zdroj tepla. Bezdrátový teploměr umístěte do vody.
Nádobu s vodou a teploměrem vložte pod recipient vývěvy a začněte odsávat vzduch.
Pozorujte, co se bude dít. – Při snižování tlaku nad kapalinou se její teplota varu snižuje.
Seznam použité literatury
[1] TESAŘ, Jiří a František JÁCHIM. Fyzika 1: pro základní školu. 1. vyd. Praha:
SPN - pedagogické nakladatelství, 2007, 71 s. ISBN 978-807-2353-477.
[2] JIŘÍ TESAŘ, František Jáchim. Fyzika 2: pro základní školu. 1. vyd. Praha:
SPN - pedagogické nakladatelství, 2008. ISBN 978-807-2353-811.
[3] JIŘÍ TESAŘ, František Jáchim. Fyzika 3 pro základní školu. 1. vyd. Praha:
SPN - pedagogické nakladatelství, 2009. ISBN 978-807-2354-146.
[4] JIŘÍ TESAŘ, František Jáchim. Fyzika 4 pro základní školu: elektromagnetické
děje. 1. vyd. Praha: SPN - pedagogické nakladatelství, 2009. ISBN 978-8072354-412.
[5] JIŘÍ TESAŘ, František Jáchim. Fyzika 5 pro základní školu: energie. 1. vyd.
Praha: SPN - pedagogické nakladatelství, 2010. ISBN 978-807-2354-917.
[6] JIŘÍ TESAŘ, František Jáchim. Fyzika 6 pro základní školu: zvukové jevy,
vesmír. 1. vyd. Praha: SPN - pedagogické nakladatelství, 2011. ISBN 978807-2354-924.
[7] JÁCHIM, František a Jiří TESAŘ. Sbírka úloh z fyziky: pro 6.-9. ročník
základní školy. 1. vyd. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 2004, 222 s.
ISBN 80-723-5256-3.
[8] AL], Karel Rauner ... [et a Bohdan Štěrba] ILUSTRACE ADRIAN
KUKAL. Fyzika pro 6. ročník základní školy a primu víceletého gymnázia:
[učebnice]. 1. vyd. Plzeň: Fraus, 2004. ISBN 978-807-2382-101.
[9] AL], Karel Rauner ... [et]. Fyzika 7: pro základní školy a víceletá gymnázia. 1.
vyd. Plzeň: Fraus, 2005. ISBN 978-807-2384-310.
[10]
AL], Karel Rauner ... [et]. Fyzika 8: pro základní školy a víceletá
gymnázia. 1. vyd. Plzeň: Fraus, 2006. ISBN 978-807-2385-256.
[11]
RAUNER, Karel. Fyzika 9: učebnice pro základní školy a víceletá
gymnázia. 1. vyd. Plzeň: Fraus, 2007, 136 s. ISBN 978-807-2386-178.
[12]
KOLÁŘOVÁ, Růžena a Jiří BOHUNĚK. Fyzika pro 6. ročník základní
školy. 2. vyd. Praha: Prometheus, 2002, 162 s. Učebnice pro základní školy
(Prometheus). ISBN 978-807-1962-465.
[13]
KOLÁŘOVÁ, Růžena a Jiří BOHUNĚK. Fyzika pro 7. ročník základní
školy. 2. upr. vyd. Praha: Prometheus, 2003, 199 s. Učebnice pro základní
školy (Prometheus). ISBN 978-807-1962-656.
[14]
KOLÁŘOVÁ, Růžena a Jiří BOHUNĚK. Fyzika pro 8. ročník základní
školy. 1. vyd. Praha: Prometheus, 1999, 227 s. Učebnice pro základní školy
(Prometheus). ISBN 978-807-1961-499.
[15]
KOLÁŘOVÁ, Růžena. Fyzika pro 9. ročník základní školy
ROZVOJ TECHNICKÉHO VZDĚLÁVÁNÍ – CZ.1.07/1.1.00/44.0007
PROJEKTOVÝ DEN PRO ZÁKLADNÍ ŠKOLY
Moderní dílna – co už umíme
Cíl: představit žákům nové trendy ve svařování za pomoci virtuálního svářecího centra
Plánovaná metoda: Hravou instruktáží žákům představit podstatu svařování a využití virtuální
svářecího centra, žáci si na základě pokynů vyzkoušejí funkci a použití svářecího centra. Tuto
zkušenost si následně ověří prakticky v soutěži v provedení svaru na svářecím centru.
Organizace: projektový den probíhá v učebně školy, skupina o velikosti 15 žáků
Svářecí virtuální centrum s příslušenstvím
- seznámení s bezpečností práce (10 min)
- seznámení s trendy ve svařování a virtuálním svářecím centrem (30 min)
- předvedení virtuálního svářecího centra (20 min)
- cvičné provedení svaru jednotlivých žáků 10 min na 1 žáka – tj. 150 min
-soutěž ve svařování (60 min) – každý žák dle pokynů lektora provede pomocí svářecího
centra zkušební svar
-hodnotí se kvalita a rychlost svaru
Něco málo teorie o svařování: svařování je proces, který slouží k vytvoření trvalého,
nerozebíratelného spoje dvou a více součástí. Obecným požadavkem na proces svařování je
vytvoření takových termodynamických podmínek, při kterých je umožněn vznik nových
meziatomárních vazeb. Rozlišujeme různé metody sváření:
-
MIG/MAG - představuje dnes nejvyužívanější svařovací postup v průmyslovém a dílenském
použití.
-
Svařování TIG/WIG - nabízí optimální podmínky pro zaručení nejlepšího možného výsledku
svařování
-
Svařování obalenou elektrodou - nejjednodušší a nejvýhodnější svařovací postup. Ruční
elektrodové svařování se nejvíce hodí pro dílny a na stavby.
-
Svařování TIME a TimeTwin - jsou vysoce výkonné svařovací postupy na bázi svařovacích
procesů MIG/MAG.
-
DeltaSpot - je nový odporový bodový svařovací postup s vysokou stabilitou a
reprodukovatelností výsledků.
-
CMT - jako upravený postup MIG/MAG umožňuje metoda CMT poprvé provádět termické
spojování oceli s hliníkem.
-
LaserHybrid - je vysoce výkonný svařovací postup, který v sobě
spojuje výhody svařování MIG/MAG a laserového svařování.
Virtuální svařování při výuce svářečů – obr.1
Kukla, hořák a obrobek jsou sice modely, avšak reálně vyhlížející objekty. Tyto komponenty doplněné
ještě počítačem a monitorem tvoří dohromady virtuální svářečské výukové pracoviště. Virtuální je
zde jak svařovací oblouk, tak také svarový spoj doprovázený při svém vzniku příslušnými zvukovými
projevy. Virtuální svařování zkracuje v průběhu svářečské výuky významnou měrou materiálově
náročné cvičení na "opravdovém" svařovacím zařízení, spolu s užitkem projevujícím se výraznými
úsporami času, místa, základních i přídavných materiálů, plynu a energie.
Virtuální výukový prostor
Virtuální svařování" (Virtual Welding) vytváří pro trénujícího žáka fiktivní prostor, který mu zobrazuje
všechny důležité funkce spojené s pohybem ruky a zprostředkovává mu též příslušný zvukový vjem.
Magnetický sledovací systém přenáší do virtuality i jemné pohyby ruky, které se pak zobrazují na
dotykovém displeji, případně v 3D brýlích. Pod obrobkem vytváří magnetický vysílač kulově
tvarované magnetické pole, s jehož využitím detekuje senzor polohu hořáku. Digitalizovaný signál, na
který se údaje o poloze převádějí, představuje vstupní data pro software provádějící vizualizaci
vzájemné polohy hořáku a obrobku. Na svářečské kukle se nachází přídavný senzor, který umožňuje
realitě odpovídající pohled na vlastní svar, a to jak zblízka, tak také z odstupu či z různých úhlů.
Naprosto markantně se zobrazují účinky zemské přitažlivosti na tvárnou taveninu i proces jejího
tuhnutí při různých polohách hořáku vůči obrobku. Zcela přesvědčivě se simulují také typické tvary
svarového spoje odpovídající různým parametrům a kromě toho slyší svářeč v reálném čase i
charakteristický zvuk hořícího oblouku.
.
obr. 2 - Vyučující může virtuální pracoviště pro výuku svářečů vzít s sebou na místo, kde bude
výuka probíhat.
Postup svařování:
Během doby, kdy vede žák hořák podél obrobku, zpracovává ve svém vědomí optické i akustické
vjemy, aby si tak kontroloval, zda udržuje správnou rychlost pohybu hořáku, jeho vzdálenost a
náklon. Důsledky chybného vedení hořáku jsou ve virtuální prezentaci ihned rozeznatelné. Žák na ně
instinktivně reaguje pohybem ruky a vše si ukládá do své dlouhodobé paměti napojené na motorické
funkce. Vytváří se u něho rovněž požadovaný cit pro svařovací napětí a proud.
Didaktický koncept virtuálního svařování je založen na sekvenci tréninku a simulace. Při tréninku si
adept cvičí nejprve rychlost vedení hořáku. Cvičí ji tak dlouho, až dosáhne předepsaného počtu bodů.
Další stupeň zahrnuje ještě nácvik optimální vzdálenosti a následující stupeň dodržení správného úhlu
mezi hořákem a obrobkem. Za použití přídavných modulů a nastavením parametrů simuluje metoda
virtuálního svařování různé podmínky pracovního procesu. Pokrok ve výuce vedení hořáku se
individuálně dokumentuje a vyhodnocuje. Nebezpečí zanesení chyb do vyhodnocování je prakticky
vyloučeno, což kolem vyučujícího vytváří atmosféru důvěry a žákům ušetří tato jistota frustraci
z domnělého nebo skutečného chybného hodnocení a podporuje jejich motivaci.
obr. 3 - 3D brýle vestavěné do svářečské kukly napomáhají věrně simulovat prostředí, ve
kterém svářeč pracuje.
obr. 4 - Individuální pokrok ve výuce lze sledovat ukládáním průběhu operace do paměti a
následně jej demonstrovat.
Sečteno a podtrženo: užitek i perspektivy

Klasické svařování vyžaduje běžně vynaložení značných materiálových zdrojů: ocelový, hliníkový
nebo měděný plech, ochranný plyn, svařovací proud a přídavný materiál/drát. S využitím systému
virtuálního svařování je možno tuto spotřebu snížit až o 25% při současném zkrácení výukové doby
o čtvrtinu. A do toho ještě nezapočítáváme obtížně vyčíslitelné působení tělesného i psychického
stresu jako důsledku případných zranění či škod na oblečení a vybavení, ani frustrující pocity z
nepodařených svarů.

Úspory elektrické energie: v rámci jednoho kurzu ušetří svářečská škola celkem cca 205 až 308
kWh.

Zlepšení hygieny pracovního prostředí: začátečníci nejsou vystaveni škodlivinám vznikajícím při
svařování a náročným pracovním podmínkám na svářečském pracovišti.
Zdroje textu:
Autor: Mgr. Václav Kašpar – vlastní poznámky
Fronius International [online]. Dostupné z: http://www.fronius.cz/
Obrázek č. 1
Autor neznámý. [obrázek]. fronius.com Fronius International.
http://www.fronius.com/cps/rde/xchg/SID-C4FBE7FA6C816F28/fronius_ceska_republika/hs.xsl/29_10694.htm#.Vb36Evntmko
[online].
Obrázek č. 2
Autor neznámý. [obrázek]. fronius.com Fronius International. [online]. Dostupné z:
http://www.fronius.com/internet/img_cz/ST/Froniuspress_2009-1222_Virtual_Welding_rdax_238x159_100.jpg
Obrázek č. 3
Autor: Mgr. Václav Kašpar – soukromý archiv
Obrázek č. 4
Autor: Mgr. Václav Kašpar – soukromý archiv
Dostupné
z:
ROZVOJ TECHNICKÉHO VZDĚLÁVÁNÍ - CZ.1.07/1.1.00/44.0007
PROJEKTOVÝ DEN PRO ZÁKLADNÍ ŠKOLY
PASCO
Cíl: V tomto měření se seznámíme s tím, jak se síly skládají a rozkládají. Na několika příkladech si
objasníme práci se siloměrem.
Téma: SÍLA JAKO VEKTOROVÁ VELIČINA
Plánovaná metoda: Třída se rozdělí do družstev a po teoretickém úvodu bude plnit zadané
úkoly
Organizace:
1/ teorie
2/zajímavosti
3/ motivace
4/ samotné plnění úkolu a vyplnění pracovního listu
Teoretický úvod
Nejstarším odvětvím fyziky, které se začalo rozvíjet, byla nepochybně mechanika. Její základy
vybudovali italský učenec Galileo Galilei a anglický fyzik, matematik a astronom Isaac Newton.
Mechanika studuje mechanický pohyb. Mechanický pohyb je změna vzájemné polohy těles
v prostoru a v čase. Podle toho, o jaké charakteristiky pohybu se zajímáme, dělíme mechaniku na:



kinematiku – zajímá se o popis pohybu (trajektorie, dráha, rychlost, …),
dynamiku – zajímá se o příčiny pohybu,
statiku – jedná se o zvláštní část mechaniky, kdy pohyb nenastává
Dynamika je další část mechaniky, na rozdíl od kinematiky se však zabývá příčinami pohybového
stavu těles. Jinak řečeno zkoumá, proč se tělesa pohybují.
Základy dynamiky tvoří tři Newtonovy (pohybové) zákony, tyto jsou založeny na pojmu síla.
Síla může mít na těleso různý účinek:


deformační (statický) – síla má za následek deformaci tělesa,
pohybový (dynamický) – síla má za následek změnu pohybového stavu tělesa
První Newtonův pohybový zákon (zákon setrvačnosti):
Každý hmotný útvar (těleso, soustava těles) setrvává v klidu nebo v přímočarém rovnoměrném
pohybu, pokud není nuceno tento stav měnit vlivem účinku okolí.
Druhý Newtonův pohybový zákon (zákon síly):
Změna pohybu je úměrná síle a děje se v tom směru, ve kterém síla působí, základní rovnice
𝐹 =𝑚∗𝑎
váže sílu a pohyb (zobrazený prostřednictvím zrychlení) přes hmotnost m.
Třetí Newtonův pohybový zákon (zákon akce a reakce):
Při vzájemném působení hmotných útvarů, prostředí, vznikají vždy vzájemná silová působení, která
jsou stejně veliká, ale mají vzájemně opačný smysl (působí proti sobě).
Zajímavosti





Isaac Newton, anglický matematik, fyzik a astronom se narodil 4. Ledna 1643,
kromě matematiky a klasické mechaniky zasáhl významně i do optiky, když objevil, že světlo
je složeno z barevného spektra, a sestavil první zrcadlový dalekohled,
velkou část textů věnoval i výkladům Bible,
Newton propojil Keplerovy zákony pohybu planet se svou teorií gravitace a dokázal, že
pohyb předmětů na Zemi podléhá stejným pravidlům jako pohyb těles ve vesmíru,
je autorem zákona chladnutí, zabýval se i rychlostí zvuku
Pověstné jablko



Newton vystudoval Trinity College
v Cambridgi, kde se později stal
profesorem matematiky,
právě na zahradě této školy údajně
přemítal, když jeho pozornost upoutalo
padající jablko,
to ho přivedlo k otázce, proč jablko padá
k zemi vždy kolmo a přišel na teorii
gravitace
Motivace
Který z dělníků nese větší břemeno? Nebo nesou oba stejně?
Bezpečnost a hygiena práce
Při měření dodržujte zásady bezpečnosti a hygieny práce. Dodržujte popsaný postup a řiďte se
pokyny vyučujícího.
Pomůcky
PC a nainstalovaný software pro analýzu dat
Rozhraní pro připojení PASPORT čidla
2x PASPORT Force Sensor - PS-2104
Pravítko
Stativ
Závažíčko
Postup práce
Vyplňte část a pracovního listu.
Připravte siloměry tak, aby na jejich koncích byly gumové špalíky pro měření síly v tlaku. Oba
siloměry připravte k měření podle obrázku a připojte je k rozhraní a k počítači s nainstalovaným
PASCO CapStone.
V PASCO CapStone zvolte zobrazování dat pomocí tabulky. V tabulce, tak jak je vidět na následujícím
obrázku, pomocí ikony TL 1 (viz obrázek níže) přidejte další sloupec. V prvním sloupci zvolte položku
"Data zadaná uživatelem" (položka TL 2). Další dva sloupce jsou data poskytovaná prvním a druhým
siloměrem.
V případě, že používáte siloměr k určení síly „v tahu“, zobrazují hodnoty se záporným znaménkem. V
nastavení čidla můžete znaménko obrátit.
Další úpravou, kterou budete muset provést v PASCO CapStone je způsob snímání dat. Běžně
používáme tzv. průběžný způsob snímání dat, který sbírá hodnoty v zadané frekvenci od počátku
měření po jeho ukončení. Tentokrát však použijeme režim manuálního snímání (ikona TL1). Ten
uloží
hodnotu pouze v případě, že stisknete tlačítko pro záznam dat. Změnu volby máte popsanou na
následujícím obrázku.
Před měřením opakovaně stiskněte resetovací tlačítko "ZERO" na každém ze siloměrů.
Do prvního sloupce tabulky zapište vzdálenosti, po kterých budete posouvat závaží z bodu 0. První
řádka bude tedy obsahovat hodnotu 0 a další řádky budou navyšovány, například po pěti
centimetrech. Poté umístěte závažíčko na první pozici a záznamovým tlačítkem sejměte hodnotu,
kterou ukazují siloměry. Takto postupujte pro všechny pozice až do konce pravítka.
V programu PASCO CapStone založte další prázdný list a na něm zvolte zobrazování grafem. Na osu
x nechte zobrazovat data pozice závaží, která jste pořídili v prvním sloupci tabulky. Data ze siloměrů
budou zobrazována na ose y. Pro přidání jedné osy y navíc pro data druhého siloměru stiskněte
ikonu označenou na následujícím obrázku.
V grafu nechte zobrazovat data, která jste původně nasbírali do tabulky. Volbu zobrazovaných dat
provedete v označeném výběru.
Nezapomeňte výsledné grafy uložit do žurnálu pro pozdější interpretaci a kontrolu naměřených
hodnot.
Pracovní list
Část - A
Jméno a příjmení: ………………………………………………………………..….. Datum: ………………..……….. Třída: ………..……….
Spolupracoval: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………..……….
Propojte, co patří k sobě:
Kinematika
zajímá se o příčiny pohybu
Dynamika
Veličina mající směr a
velikost
Statika
𝐹 =𝑚∗𝑎
Vektor
zajímá se o popis pohybu
Zákon síly
část mechaniky, kdy pohyb
nenastává
Doplňující otázky:
1. Uveď příklad deformačního účinku síly.
2. Uveď příklad pohybového účinku síly.
Závěr
Prezentujte a popište výsledný graf. Jaké důsledky má tento jev, například při nošení břemen?
Použité materiály:
Foto printscreen z programu PASCO
ROZVOJ TECHNICKÉHO VZDĚLÁVÁNÍ - CZ.1.07/1.1.00/44.0007
PROJEKTOVÝ DEN PRO ZÁKLADNÍ ŠKOLY
Využití poznatků z exkurzí a kroužků aneb Co jsme znali a co jsme se naučili
Cíl:
Seznámit žáky s proběhlými aktivitami projektu, vybrat z exkurzí nejdůležitější skutečnosti a
zábavnou formou upevnit znalosti žáků v daných oblastech
Plánovaná metoda:
1. Soutěž
2. Skupinová práce
3. Společná prezentace
Organizace:
Projektový den probíhá v učebně s interaktivní tabulí a v počítačové učebně.
Žáci se rozdělí do skupin (ideálně po 5/6).
Průběh:

Seznámení s bezpečností práce (10 min.)

Úvodní slovo – představení projektového dne (10 min.)

1. část – Co jsme znali (60 min.)
Žáci vytvoří skupiny a v rámci nich se sesednou v učebně s interaktivní tabulí. Aktivita se
uskuteční formou soutěže „Riskuj“ – dle výsledků se bude odvíjet 2. část.
Mluvčí každé skupiny vybírá otázku (jsou oceněny peněžní hodnotou na základě obtížnosti),
během časového limitu se skupina radí a poté odpovídá – v případě, že je odpověď správná,
přičítají se jí peníze, je-li odpověď nesprávná, stejná hodnota se odečítá.

2. část – Co jsme se naučili (100 min.)
Žáci se přesunou do počítačové učebny. Lektor jim dá k úkoly (osnova s otázkami), které
budou řešit a zpracovávat do prezentace. Skupiny si vybírají úkoly na základě pořadí 1. části.
Žáci vyhledávají informace k zadaným úlohám na internetu a vkládají je do prezentace
programu MS PowerPoint (v případě nejasností je jim k dispozici lektor a metodik).
V závěru projektového dne skupiny prezentují své výtvory před celou třídou (40 min.)
Úkoly:
1. Techmania Science Center Plzeň

Co je Techmania (podstata, cíl, logo)?

Jaké instituce stály u jejího zrodu?

Kde sídlí a na jaké ploše se rozkládá?

Z jakých částí se skládá?

Co nabízí Science Center?

Co nabízí 3D planetárium?

Vyhledej fotodokumentaci:
2. Technické památky Šumavy

Vypiš stručné informace o Šumavě:

Co nabízí Centrum dřevařství – Modrava?

Co je Vchýnicko-tetovský kanál? Kdy byl vybudován? K čemu se využívá? Z čeho se skládá?

Co víš o vodní elektrárně Vydra?

Co víš o vodní elektrárně Čeňkova pila

Co nabízí Muzeum sirek?

Vyhledej fotodokumentaci:
3. Lipenská nádrž a její okolí

Vypiš stručné informace o nádrži Lipno:

Co víš o vodní elektrárně Lipno I?

Jak je Stezka korunami stromů Lipno dlouhá?

Jak je vysoká vyhlídková věž na Stezce korunami stromů Lipno?

Jak je dlouhý nejdelší tobogán v ČR?

Kolik dřevěných sloupů podpírá Stezku korunami stromů Lipno?

V jaké nadmořské výšce stojí Stezka korunami stromů Lipno?

Co je Schwarzenbergský kanál? Kdy byl vybudován? K čemu se využívá? Jaký je průběh toku?

Vyhledej fotodokumentaci:
4. Letiště Václava Havla

Představ letiště:

Jaká je historie letiště?

Kdo byl Václav Havel a proč dostalo letiště jeho jméno?

Kolik společností zde létá?

Do kolika zemí a destinací se létá? Které destinace jsou nejvytíženější?

Kolik má letiště terminálů?

Co je to RWY 04/22?

Co je to Cargo zóna?

Vyjmenuj technické profese, které najdou uplatnění na letišti?

Vyhledej fotodokumentaci:
5. Národní technické muzeum

Představ Národní technické muzeum:

Jaká je jeho historie?

Kolik je zde stálých expozic a jaké jsou?

Představ jednotlivé expozice:

Co ještě muzeum nabízí?

Vyhledej fotodokumentaci:
6. Další zajímavé exkurze

Představ jednotlivé firmy, popř. památky (uveď nejdůležitější informace), a seřaď je podle
vzdálenosti k místu vašeho bydliště:

STAKO MF

BOVA Březnice

JE Temelín

KOVOSVIT MAS Sezimovo Ústí

Křižíkova elektrárna

ZVVZ

RAVAK Rožmitál pod Třemšínem

PF nábytek Veselíčko

Vyhledej fotodokumentaci:
Hodnotí se kvalita prezentace, přednesu a způsob rozdělení práce ve skupině.
Rozvoj technického vzdělávání cz.1.01/1.1.00/44.0007
PROJEKTOVÝ DEN PRO ZÁKLADNÍ ŠKOLY
Workshopy – měření, stavebnice
Metodický pokyn:
Prezentace je zaměřena především na výklad učiva při
praktickém použití měřidla
• 4. - 7. snímek: ukazuje popis univerzální
posuvky, její správné použití
• 8. – 12. snímek: jednotlivé přesnosti posuvek a
princip jejich dosažení
• 13. 14. snímek: čtení naměřené hodnoty a
procvičení čtení
Posuvná měřidla
Univerzální
Hloubkoměr
Výškoměr
Univerzální
posuvné měřidlo
• Části posuvky
Druhy a použití posuvek
Druhy a použití posuvek
Přesnost posuvky
• Přesnost je dána
rozdílem délky
jednoho dílku na noniu
a celého milimetru na
hlavní stupnici
• 1. 0,1 mm
• 2. 0,05 mm
• 3. 0,02 mm
Přesnost posuvky
Přesnost posuvky
Princip měření
Čtení naměřené hodnoty
Přečtěte nastavenou – naměřenou hodnotu