Členové Klubu Světa energie sobě!

Inspirujte se navzájem! Zde najdete nápady a náměty na zpestření výuky fyziky a přírodovědných předmětů i ukázky a výsledky aktivit ve školních hodinách. Posílejte příspěvky na marie.dufkova@cez.cz, zařadíme je právě sem.

• Tip nejen pro odborné školy: Jak fungují vodní elektrárny
• Stopa z Klášterce v soutěži MUDRC
• Příkladné prezentace elektráren Chvaletice a Dětmarovice
• Letní škola činnostního učení ve výuce fyziky
• Soutěž Světový rok jádra 2011
• Pásmo o A. Einsteinovi z Valašských Klobouk
• Jak fungují sněhová děla
• Měření smykového tření
• Jak funguje magnetické kadeřnictví a Ovoce a zelenina jako zdroj elektrického napětí
• Mezinárodní rok astronomie 2009 na ZŠ Horka-Domky
• Horkovzdušné létání a pády
• Propojení detektoru Gamabeta s Vernier LabQuestem
• Solární vařič a vodní turbína
• Toricelli a poločas přeměny
• Inspirace v Liberci
• Úklidový robot

   

  Tip nejen pro odborné školy: Jak fungují vodní elektrárny

  Schema vodní elektrárny je v každé učebnici. Ale jak je to doopravdy? Jsou všechny stejné? Nejsou! Mají různé typy turbín, různé spády, různou organizaci vnitřního uspořádání. Každá z velkých vodních elektráren ČEZ je jedinečná. Připravili jsme pro vás sadu zjednodušených technických řezů největších českých vodních elektráren, doplněných o jejich technické parametry a geografické umístění. Schemata jsou jen v náhledové kvalitě, ale věříme, že se vám budou líbit a využijete je! Schémata jsou ke stažení ZDE

  Stopa z Klášterce v soutěži MUDRC 2011

  Tentokrát nabízíme čtveřici ukázky práce se žáky paní učitelky Aleny Tučímové ze ZŠ z Klášterce nad Ohří. Připravené ukázky žáci předvedli na celostátní soutěži MUDRC 2011 27.-30. října ve Frýdku-Místku (kterou ČEZ podpořil).

  Finále ve Frýdku trvalo čtyři dny, od čtvrtka do sobotního odpoledne všichni účastníci absolvovali 12 disciplin! Svěřenci paní Tučímové uspěli: v kategorii 1. stupeň  získali 1. místo a obhájili tak loňské prvenství! V kategorii 2. stupeň  získali krásné 6.místo, podařilo se jim dostat i přes mnohá gymnázia. Gratulujeme a děkujeme, že se s ostatními členy Klubu podělí o krátké dokumenty.

  Další zajímavé video si můžete prohlédnout ZDE

  Video - Debrujárský rekord

  Video - Roztoč to

  Video - Zkoušecí stroj

  Video - Kutilové a kuličková dráha

   

  Příkladné prezentace elektráren Chvaletice a Dětmarovice

  Člen Klubu Oldřich Keltner ze ZŠ Kolín se s námi dělí o své pečlivě zpracované a výbornými fotografiemi doprovozené prezentace o dvou českých uhelných elektrárnách - Chvaletice a Dětmarovice. Prezentace nebo jejich části je možné použít pro ilustraci při výuce základů uhelné energetiky. Děkujeme!

  Letní škola činnostního učení ve výuce fyziky

  Členové Klubu Světa energie nezahálejí ani o prázdninách, naopak se "nabíjejí energií".

  Dokládají to fotografie, které nafotila paní Alena Tučímová na Letní škole činnostního učení ve výuce fyziky na ZŠ v Kolíně, kterou tradičně pořádá Tvořivá škola z Brna.

  A vede ji zcela bezkonkurenčně další člen našeho Klubu, Oldřich Keltner z Kolína, který dokáže všechny skutečně zaujmout a zapojit do činnosti, přináší vždy i spoustu svých nápadů. Například stavebnici na elektřinu, kterou si vyrábí se svými žáky vlastně skoro celou z odpadů...

  Celou fotogalerii si stáhněte ZDE

  Soutěž Světový rok jádra 2011

  K Mezinárodnímu roku jádra 2011 připravily členky Klubu Světa energie Lenka Pacalová a Jindřiška Špačková soutěž pro žáky 2. stupně. Po celých 5 měsíců soutěžilo více než  100 dětí! Se svolením autorek přinášíme nápad i vám. Vyzkoušejte si otázky a inspirujte se! Zájemcům na požádání můžeme poslat i správné řešení.

  Pásmo o A. Einsteinovi z Valašských Klobouk

  Letos na jaře tomu bylo právě 100 let, co do Prahy přijel fyzik Albert Einstein, aby tu přednášel na univerzitě. Čtyři studenti (3 dívky a chlapec) gymnázia ve Valašských Kloboukách nastudovali jeho životopis, sehnali mnoho dokumentů a vytvořili pásmo. V první fázi se zapojila celá třída, každá skupinka se zabývala jinou částí života Einsteina, a protože informací se podařilo shromáždit velmi mnoho, nevešlo se do pásma, bohužel, všechno.

  Renata Kamlerová, Gymnázium Valašské Klobouky

  Podívejte se na pásmo!

  Jak fungují sněhová děla

  Vzhledem k aktuálnímu panování Paní Zimy není od věci připomenout princip fungování sněhového děla pro umělé zasněžování lyžařských svahů. Názorné vysvětlení připravil Člen Klubu Světa energie Václav Piskač - čtěte ZDE.

  Sněhová děla vyrábí tzv. technický sníh. Na rozdíl od přírodního sněhu, který vzniká desublimací vodní páry ze vzduchu na chundelaté vločky, je technický sníh tvořen zrzlými kapičkami vody.

  Sněhové dělo rozprašuje kapičky vody, které před dopadem na zem stihnou zmrznout.

  Měření smykového tření

  Cílem tohoto článku je ukázat, jak relativně snadno a rychle naměřit a vypočítat součinitele statického a dynamického smykového tření. Měření budeme provádět v programu Logger Lite na notebooku, k němuž připojíme rozhraní Vernier Go!Link a siloměr Vernier DFS-BTA. Jako testovací předmět použijeme staré vydání telefonního seznamu Zlaté stránky, jimiž budeme smýkat po podlaze. Celý materiál včetně bohaté fotodokumentace si můžete stáhnout ZDE

  Jak funguje magnetické kadeřnictví a Ovoce a zelenina jako zdroj elektrického napětí

  Chcete vidět, jak funguje magnetické kadeřnictví? Podívejte se na video!

  Víte, jak lze ovoce a zeleninu využít jako zdroj elektrického napětí? Podívejte se na PREZENTACI

   

  Mezinárodní rok astronomie 2009 na ZŠ Horka-Domky

  Rok 2009 byl vyhlášen Mezinárodním rokem astronomie. Využili jsme této příležitosti, abychom se pokusili tak atraktivní obor, jakým určitě astronomie je, přiblížit více žákům naší základní školy. Více info i fotogalerie ZDE

  Horkovzdušné létání a pády

  Inspirace na fyzikální aktivity ve třídě ze ZŠ Klášterec nad Ohří – téma horkovzdušné létání a pády.

  Propojení detektoru Gamabeta s Vernier LabQuestem

  LabQuest a Gamabeta 2007S rostoucí oblibou a rozšířeností univerzálního školního dataloggeru Vernier LabQuest přirozeně vyvstala otázka, zda by bylo možné připojit k němu mimo běžných senzorů také oblíbený školní detektor radioaktivity Gamabeta. Obrátil jsem se proto na RNDr. Petra Žilavého, který za současným rozvojem projektu Gamabeta stojí.

  A vyplatilo se to – již po několika pokusech se plně projevila výhoda modulárnosti obou systémů a ukázalo se, že jejich propojení je možné, stačí si jen pořídit vhodný propojovací kablík. Podívejme se tedy na to, jak si takový kablík svépomocně vyrobit.

  Co budeme potřebovat

  • TRS konektor („audio jack stereo“) – pokud máte starší Gamabeta, budete potřebovat 3,5 mm verzi, pro novější Gamabeta 2007 pak jeho větší 6,35 mm verzi. Seženete v běžném elektru.
  • BTD konektor (British Telecom Digital – Left Hand). Sehnat jej v obchodech může být problematické, kablík s 2 koncovkami BTD si lze objednat na www.vernier.cz(objednávkový kód MDC-BTD, cena okolo 150 Kč).
  • zkoušečku, pájku, izolační bužírky a šikovné ruce

  Jak postupovat

  • Máte-li kablík MDC-BTD, rozstřihněte jej na 2 kusy. Získáte tak 2 konektory BTD.

  Propojte propojte pin 1 (z BTD konektoru) s vrcholem (tip) TRS konektoru a obdobně pin 5 s oblastí sleeve z TRS konektoru. Propojení je znázorněno na obrázku (barvy vodičů jsou pouze orientační a nemusí odpovídat realitě!). Po připájení příslušných vodičů je vhodné zbylé 4 vodiče z konektoru BTD zaizolovat.

  

   

   

   

   

   

  Nastavení tandemu Vernier LabQuest + Gamabeta

  • Propojte vyrobeným kablíkem Gamabetu s LabQuestem. Není-li LabQuest zapnutý, zapněte jej.
  • V horní liště v nabídce „senzory“ zvolte „nastavení senzorů“. U příslušného kanálu (DIG1 nebo DIG2, dle toho, do které zdířky v LabQuestu jste zastrčili kablík) změňte „Žádný senzor“ na „Detektor radiace“ a potvrďte volbu tlačítkem „OK“.
  • A jsme připraveni na vlastní měření…

  Poznámky, odkazy

  Pokud se na výrobu propojovacího kablíku necítíte, Peter Žilavý se nabídnul, že takový kablík zájemcům zhotoví – obraťte se na něj (tel. 602 822 831, email: peter.zilavy@mff.cuni.cz).

  V případě zájmu o získání soupravy Gamabeta 2007 se obraťte na e-mailovou adresu marie.dufkova@cez.cz.

  Vernier LabQuest, kablík MDC-BTD vhodný k výrobě propojovacího kablíku, ale také různé senzory a další měřicí zařízení pro školy naleznete na www.vernier.cz.

  Sepsal Mgr. Jakub Jermář, se svolením RNDr. Petra Žilavého

  Solární vařič a vodní turbína

  Práce dětí ZŠ Klášterec nad Ohří pod vedením paní učitelky Mgr. Aleny Tučímové

  Jako každý rok hledám soutěže pro děti, aby se jejich motivace k práci zase o něco zvýšila. Letos jsme se zapojili do celostátní soutěže z fyziky, kdy děti vyrábějí různé věci, ověřují jejich vlastnosti atd. Na soutěži pracuji s dětmi 3. - 5.tříd a potom s dětmi ze 2.stupně.

  Když jsem dostala do ruky zadání 2. kola, zajásala jsem - obnovitelné zdroje energie! Měli jsme za úkol vyrobit sluneční vařič, vodní kolo (výtah) a větrný mlýn (opět jako výtah) a ověřit jejich vlastnosti. K tomu je ještě pár teoretických otázek, ale jsou hodně jednoduché... Vzala jsem do ruky brožurku Hrátky s obnovitelnými zdroji, koukla - a pustili jsme se do výroby. Ušetřilo mně to spoustu času.

  Mám teď z toho obrovskou radost a posílám aspoň pár fotek z výroby slunečních vařičů a z ověřování a zlepšování práce vodního kola, které si kluci dokonce vyrobili už sami doma a ve škole jsme ho potom ještě vylepšovali, aby zvedlo co nejtěžší předmět. Zbývá nám ještě vyrobit větrné kolo, ale na tom se už také pracuje. A potom vše samozřejmě vyzkoušet v praxi.

  A. Tučímová

  Komletní set fotografií z práce dětí v ZŠ Klášterec n. O. najdete ZDE a ZDE

   

   

   

  Torricelli a poločas přeměny

  Z hodin fyziky víte, že pro popis radioaktivity se používá fyzikální veličina poločas přeměny T. Je to doba, za kterou se rozpadne právě polovina jader sledovaného radioizotopu. Ze zbývající poloviny se za další poločas přeměny rozpadne opět polovina jader atd. Rychlost radioaktivních přeměn není konstantní, ale postupně se zmenšuje. Z původního počtu radioaktivních jader N_o po uplynutí doby tve vzorku zůstane N radioaktivních jader. Tato závislost je vyjádřena známým zákonem radioaktivních přeměn, případně jeho grafem:

  

   

   

  Obr. ROZPAD1:   Graf radioaktivního rozpadu

  Pro lepší porozumění pojmu „poločas přeměny“ se používají různé modely. V brožurce Svět energie – Jaderné hrátkyjsou popsány dva: První je založen na pravděpodobnosti při házení mincemi, ve druhém se měří rychlost klesání pivní pěny v odměrce. V tomto článku uvádíme návod na konstrukci a použití „vodního“ modelu radioaktivních přeměn. Práce s ním je jednoduchá – postupně se měří výška vodní hladiny v průhledné trubici, ze které vytéká voda malým otvorem u dna. Co však má vytékající voda společného s radioaktivitou?

  Abychom mohli odpovědět na tuto otázku, musíme se vrátit proti proudu času až do poloviny 17. století. Italský přírodovědec Evangelista Torricelli studoval mj. hydrostatiku a hydrodynamiku a dosáhl v těchto oborech významných úspěchů. Dodnes najdeme v učebnicích fyziky jím odvozený vztah pro rychlost vytékání kapaliny otvorem ve stěně nádoby:

  

  A právě Torricelliho vzorec je teoretickým základem našeho modelu pro měření poločasu přeměny radioaktivního izotopu. Vyplývá z něj, že rychlost vytékání kapaliny v (v našem případě to bude voda) není konstantní, ale závisí na výšce vodního sloupce h  nad otvorem. Zpočátku je rychlost velká a hladina vody v trubici proto z původní výšky h_o klesá rychle. Čím je vodní sloupec nižší, tím pomaleji voda vytéká a pomaleji klesá i vodní hladina. Rychlost klesání vodní hladiny má podobný průběh jako rychlost radioaktivních přeměn a to je podstatou našeho modelu. Jestliže už umíte integrovat, můžete na základě poměrně jednoduché úvahy matematicky odvodit vztah pro závislost výšky hladiny h na čase t. Platí, že

  

  Velikost konstanty k v rovnici závisí na průměru trubice a výtokového otvoru. Postupné zpomalování poklesu hladiny je dobře patrné na grafu uvedené funkce, vytvořeném v Excelu:

  Obr.ROZPAD2:   Závislost výšky hladiny vody na čase

  Teoretický úvod máme za sebou a můžeme se pustit do sestavení pomůcky. Jejím základem je asi 60 cm dlouhá plexisklová, příp. skleněná trubice. Na jednom konci ji vodotěsně uzavřeme gumovou nebo korkovou zátkou. Do stěny poblíž dna vyvrtáme otvor a vlepíme do něho krátkou trubičku s nasunutým odřezkem hadičky, nejlépe teflonové. Průřez takto vzniklého výtokového otvoru budeme regulovat tlačkou, používanou v chemické laboratoři. Použijeme-li skleněnou trubici, umístíme výtokový otvor v zátce, tvořící dno. Na trubici nalepíme (a přelepíme průhlednou samolepicí páskou) milimetrové měřítko s celkovou délkou 50 cm. Nula měřítka bude v ose výtokového otvoru. Trubici upevníme svisle do stojanu, pod výtokovou hadičku položíme plochou nádobu a můžeme zahájit měření.

  Obr.ROZPAD4:   Tyto díly budeme potřebovat ke stavbě modelu

  

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

  Obr.ROZPAD5:   Detail výtokového otvoru s regulační  tlačkou

  

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

  Obr.ROZPAD7:   „Vodní“ model radioaktivních přeměn je připraven k měření

  

  Před vlastním měřením nejprve tlačkou nastavte rychlost vytékání tak, aby hladina klesla na polovinu za 30 – 40 sekund. Při rychlejším vytékání by nebyly údaje ze začátku měření dostatečně přesné. Měření je vhodné provádět ve trojici: jeden na stopkách měří čas, druhý na měřítku odečítá okamžitou výšku hladiny a třetí zapisuje naměřené hodnoty do tabulky. Výšku hladiny měřte každých 10 sekund až do hodnoty přibližně 10 mm. Z naměřených hodnot sestrojte na milimetrový papír nebo pomocí Excelu graf. Najděte na něm „poločas přeměny“ T – dobu, za kterou klesla hladina na polovinu, tj. do výšky 25 cm. Pak z grafu odečtěte, kdy dosáhla hladina výšky 12,5 cm (2T), 6,25 cm (3T) a 3,1  cm (4T). Před dalším měřením nastavte tlačkou menší rychlost vytékání. Tím budete modelovat radioaktivní rozpad s delším poločasem přeměny. 

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

  Obr.ROZPAD6:   Jeden měří čas, druhý výšku hladiny a třetí zapisuje výsledky

  

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

  Obr.ROZPAD8:   Grafické znázornění výsledků dvou měření s vyznačením „poločasů přeměn“

  

  Poznámka

  Získané výsledky budou odpovídat průběhu radioaktivního rozpadu přibližně do výšky hladiny 15 cm. Při menších výškách je odchylka od očekávaných hodnot 2T, 3T, 4T stále větší. Je to dáno tím, že závislost výšky hladiny na čase není exponenciální (jako je tomu u radioaktivního rozpadu), ale má parabolický průběh. Navíc uvedený Torricelliho vzorec platí jen pro vytékání ideální kapaliny.  

   

   

  Kdo byl E. Torricelli?

  Evangelista Torricelli se narodil 15. 10. 1608 v italské Faenze a zemřel 25. října 1647 ve Florencii. Už v dětství ztratil rodiče a vychovával ho jeho strýc. Od mládí měl zájem o přírodní vědy. Tyto obory studoval na jezuitské koleji a později u matematika Castelliho. Stal se horlivým zastáncem Galileova astronomického učení. Když se tento učenec seznámil s vědeckými pracemi Torricelliho, pozval ho v roce 1641 do místa svého nuceného pobytu v Arcetri. Torricelli se stal posledním Galileovým žákem, později tajemníkem a po Galileiho smrti také jeho nástupcem ve funkci matematika toskánského velkovévody. Na základě experimentálních výsledků odvodil rovnici pro rychlost vytékání kapaliny z otvoru ve stěně nádoby a formuloval zákon spojitých nádob. V roce 1643 provedl známý pokus s trubicí naplněnou rtutí a dokázal existenci atmosférického tlaku. Vynalezl rtuťový tlakoměr a není proto divu, že donedávna se na jeho počest k měření tlaku (zejména v meteorologii) používala jednotka torr.

  Obr.ROZPAD3:   Evangelista Torricelli (1608 – 1647)

  

  JaK

   

   

   

   

   

   

   

   

   

  Inspirace v Liberci

  Výsledek inspirace návody v brožuře Hrátky s obnovitelnými zdroji – hodina fyziky věnovaná tvorbě funkčních modelů solárních kolektorů a solárního vařiče. Studenti modely sestrojili, vysvětlili spolužákům jejich funkci a měřením za slunečného dne ověřili jejich použitelnost.

  Fotografie jsou ke stažení na http://terciefyzika.wetpaint.com/photos/albums

  Prohlédněte si např. obrázky

  • Kolektor na ohřev teplé vody
  • Solární vařič v akci
  • Pyšné konstruktérky
  • Vysvětlíme vám, jak to funguje
  • Výstava vyrobených energetických zdrojů

  Kontakt

  RNDr.Vladimíra Erhartová
  SOŠ a Gymnázium, Na Bojišti 15, Liberec

  vlerhartova@gmail.com

   

  Úklidový robot

  Návod na výrobu automatického kartáče, který funguje bez doteku lidské ruky. Jako vedlejší produkt jeho pohybu by mohlo být například leštění stolní desky.

  Pomůcky:

  • několik kartáčů s různě tuhými štětinami, nejvhodnější se ukázal lehoučký plastový kartáč, 
  • elektromotorek, vymontovaný například z vyřazené mechaniky CD, 
  • banánek (zakončují se jím vodiče) nebo jeden díl plastové nebo bakelitové elektrikářské svorkovnice,  
  • držák se třemi tužkovými bateriemi, 
  • kontakty pro připojení motorku k držáku baterií, 
  • kousek oboustranné lepicí pásky.

   
  Nejdůležitější výrobní operací je zhotovení excentrického nástavce na osu motorku. Já jsem vyzkoušel dvě verze, ani jedna nevyžaduje nějaké speciální vybavení dílny. První excentrik jsem získal rozebráním takového typu banánku, který má po straně šroubek pro uchycení vodiče. Dutinku jsem nasadil na osu motorku a upevnil přitažením šroubku. Po připojení k baterii se motorek svižně roztočil, ale nesymetricky umístěný šroubek osou „cloumal“ na všechny strany a to je pro správnou funkci přístroje rozhodující. Druhá verze excentriku je podobná, jen pochází z rozřezaného dílku svorkovnice. 
   
  Následovala montáž: na spodní plochu motorku jsem nalepil kousek oboustranné pásky a motorek jsem přilepil na plochu kartáče. Podobně jsem přilepil i držák baterií a vše propojil spojovacími vodiči. S napjatým očekáváním jsem kartáč s roztočeným motorkem položil na koberec. Nic - kartáč se ani nehnul. Pak jsem ho položil na hladkou stolní desku a kartáč se začal snaživě sunout po desce vpřed! Šmejdit začal i na pracovní na ploše kuchyňské linky i na hladké podlaze.  
   
  Fyzikální vysvětlení je založeno, na chvění nevycentrovaného motorku. Se stejnou frekvencí se rozkmitá i držadlo kartáče. V okamžiku posunutí kartáče vpřed se posunou i jeho prohnuté štětiny, ale při pohybu držadla vzad se konce štětin „zapřou“ o podložku a zůstanou na místě. Při další půlotáčce motorku se držadlo i štětiny zase posunou o kousek vpřed a třením o podložku v nové poloze zůstanou. Tak se celý kartáč postupně pohybuje vpřed. Na koberci však konce štětin zapadnou mezi vlákna a kartáč se ani nehne. Před zavedením samohybného kartáče do sériové výroby však bude třeba provést ještě řadu experimentů. Je nutné zjistit, jak je rychlost a směr pohybu ovlivňován velikostí otáček motorku, změnou polohy motorku na držadle, různou tuhostí štětin atd. Skromně a odpovědně však mohu prohlásit, že první krok k sestrojení komplexního úklidového robota se mi zdařil. 

  RNDr. Jaroslav Kusala, Gymnázium Vsetín, kusalaj@seznam.cz