Úloha 15

Pomôcky pre dvojicu/skupinu:

PET fľaša, rúra, dýza, papier, nožnice, lepidlo, uhlomer z Úlohy 10

Postup:

To, čo žiaci zistili v Úlohe 10 a tiež skúmali v Úlohe 14 si môžu preveriť realizáciou Úlohy 15. Ide o skúmanie toho, ako súvisí uhol, v akom vystrelíme (vyhodíme) predmet, so vzdialenosťou dopadu od miesta vyhodenia. Taktiež je možné túto úlohu realizovať samostatne od Úloh 10 a 14, vtedy je cieľom úlohy vytvoriť induktívny záver o skúmanom vzťahu uhla vystrelenia a vzdialenosti dopadu. 

Na realizáciu tejto aktivity potrebuje učiteľ skonštruovať jednoduché zariadenie na pohon papierovej rakety prúdom vzduchu (pozri obrázok z  Úlohy 15). Ráznym šliapnutím na PET fľašu sa vytlačený vzduch dostane na koniec rúry do dýzy a vystrelí papierovú raketu, ktorú nasadíme na samotnú dýzu. Ak chceme, aby sa rakety vplyvom pohybujúceho sa vzduchu dostali ďalej, vhodné je na koniec hadice umiestniť dýzu, t. j. zúžený profil hadice, ktorý spôsobí stlačenie vzduchu, a teda zrýchlenie jeho pohybu. Zariadenie však vhodne funguje aj bez dýzy. Učiteľ najskôr predstaví žiakom toto zariadenie a vysvetlí, ako ho budú používať. Prvou úlohou pre žiakov bude vytvoriť papierovú raketu, ktorá podľa nich zaletí najďalej, ak ju nasadia na koniec hadice a vystrelia prúdom vzduchu. Aby žiaci pochopili, čo sa od nich očakáva, učiteľ môže mať veľmi jednoduchú papierovú raketu pripravenú a fungovanie mechanizmu predvedie. 

V prípade konštrukcie papierovej rakety ide (podobe ako v Úlohe 13) o konštrukčnú výzvu. Aby žiaci zvažovali rôzne možnosti, vedie ich učiteľ k zamysleniu sa nad tým, či by bolo lepšie spraviť dlhšiu, kratšiu raketu, či by mali na rakete význam postranné letky, ktoré môžeme na skutočných raketách vidieť, či je potrebné raketu nejakým spôsobom vyvážiť, či by mala byť ťažšia vpredu alebo vzadu a  podobne. 

Následne sa žiaci snažia vytvoriť papierové rakety, pričom učiteľ ich usmerní v tom, že je potrebné ich vyrobiť tak, aby sa dali nasunúť na „štartovacie zariadenie“ (ústie dýzy alebo hadice). Po príprave prototypov rakiet učiteľ vedie žiakov k tomu, aby si rakety vyskúšali. Podobne ako v Úlohe 13, aj tu majú možnosť upraviť svoje prototypy tak, aby leteli ďalej, a to pomocou porovnania vlastných prototypov s prototypmi ostatných skupín. 

Následne vyberú raketu, ktorá letí najďalej a tú budú používať v ďalšom skúmaní. Učiteľ žiakom navrhne, aby zistili, ako ďaleko zaletí raketa, ak budeme meniť smerovanie dýzy. Na tento účel použijú zjednodušený uhlomer (pozri Úloha 10). Ak žiaci neboli s funkciou tohto zariadenia predtým oboznámení, tak to najskôr učiteľ zabezpečí. Zjednodušený uhlomer nasadia na dýzu a sledujú, na aké číslo ukazuje nitka. Dýzu upravia do takej polohy, aby šnúrka ukazovala na to číslo, ktoré majú uvedené v tabuľke. Z takto nastaveného zariadenia vystrelia niekoľkokrát tú istú raketu a odmerajú vzdialenosť do ktorej doletela. Postupne menia smerovanie dýzy podľa hodnôt v tabuľke v Úlohe 15 a dopĺňajú získané dáta (nameraná vzdialenosť dopadu rakety). Namerané údaje sa následne snažia zaznačiť do grafu. Tabuľka určuje merania len pre niektoré hodnoty na uhlomere. Ide o zámer, aby si žiaci uvedomili, že k vysloveniu záveru nie je potrebné disponovať kompletným súborom meraní. S vytvoreným grafom je potom možné pracovať aj v zmysle rozvoja spôsobilosti extrapolácie. Žiaci teda do grafu zaznačia len hodnoty namerané pre vybrané uhly. Následne sa snažia vysloviť záver na základe toho, aký priebeh má graf. 

V súlade so zisteniami z Úloh 10 a 14 žiaci uvidia, že vzdialenosť stúpa a potom klesá. Extrapoláciou (vytvorením približnej krivky) je tak možné určiť, aký je optimálny uhol, pod ktorým je potrebné vystreliť raketu, aby sme zabezpečili, že sa dostane najďalej. Tiež je možné dedukovať, do akého uhla je potrebné nastaviť dýzu, ak chceme, aby raketa dopadla do určitého cieľa. Riešením prvej časti úlohy sa v princípe žiaci učia kalibrovať vytvorený nástroj na určitú raketu. S tou istou raketou potom vedia trafiť cieľ pomerne presne, a to pomocou nameraných kalibračných dát. Ako je možné si všimnúť, stupnica na zjednodušenom uhlomere je obrátená. To znamená, že ak majú žiaci nastavenú hodnotu 9, tak uhlomer neukazuje kolmý smer k povrchu zeme, ukazuje však kolmý smer k pôsobeniu gravitačnej sily zeme.