Úloha 16

Pomôcky pre dvojicu/skupinu:

balón, špagát, slamka, vlna, niť, nožnice

Postup:

Úloha je čiastočne zameraná na skúmanie pôsobenia trecej sily a taktiež na skúmanie pôsobenia odporu vzduchu. Učiteľ aktivitu začne stimulujúcou situáciou, v ktorej nafúkne balón a vypustí ho. Diskutuje so žiakmi o tom, čo spôsobuje pohyb tohto telesa. V princípe by malo z diskusie vyplynúť, že sila, ktorá spôsobuje pohyb nemusí byť často viditeľná, ale s určitosťou na teleso pôsobí, ak sa to začalo hýbať (ako aj vo vetre alebo v prievane). Stačí, ak zovšeobecníme, že teleso sa pohybuje v dôsledku pohybujúceho sa vzduchu. Niekedy sa predmety pohybujú v smere pohybu vzduchu (napríklad v prúde vetra, fénu a pod.), inokedy sa pohybujú presne opačným smerom. V  tomto prípade ide o  princíp tretieho Newtonovho zákona, avšak žiaci to v tomto období ešte nedokážu pochopiť v zmysle akcia vyvoláva reakciu, preto postačí, ak získajú dostatok skúseností s tým, ako sa tento jav správa v rôznych podmienkach. 

Učiteľ sa žiakov pýta, či si myslia, že to, ako dlho balón letí závisí od toho, ako veľmi balón nafúkneme. Navrhne, aby si to vyskúšali. Vedie žiakov k  tomu, aby si všimli, ako budú tento predpoklad overovať (pozri schéma v  Úlohe 16). Zariadenie je potrebné vytvoriť dostatočne dlhé, najlepšie cez celú triedu. Ak nafúkneme balón viac, posunie sa po špagáte pomerne ďaleko. Zariadenie nechá učiteľ skonštruovať žiakom, ktorí sa musia vyrovnať s rôznymi drobnými technickými problémami, ako je napríklad upevnenie balónu na slamku a pod. Zámerne žiakom poskytne špagát, po ktorom sa slamka kĺže ľahko (voči slamke nie veľmi hrubý a chlpatý). 

Žiaci si zariadenie vyskúšajú a  následne sa venujú tvorbe predpokladov. Najskôr vytvárajú predpoklad k tomu, či prejde balón, ktorý je viac nafúknutý ďalej. Taktiež vytvoria predpoklad k tomu, či to, ako sa ďaleko balón dostane závisí od toho, aký má balón tvar. V tomto skúmaní je potrebné zabezpečiť rovnaké nafúknutie dvoch balónov rôzneho tvaru, napríklad pomocou pumpy na balóny. V  princípe pôsobí na širší balón väčší odpor vzduchu ako na úzky balón. Rozdiel sa však prejaví len pri veľmi veľkých rozdieloch priemeru balóna. 

Ďalším predpokladom, ktorý žiaci vytvárajú a následne overujú je to, či vzdialenosť, do ktorej sa balón dostane závisí od toho, aký špagát použijeme a akú slamku použijeme. Špagát vymieňajú za hrubú, chlpatú vlnu, ktorá vypĺňa celý priestor slamky a spôsobuje oveľa väčšie trenie. Naopak, tenká niť znižuje trenie, najmä ak ide o niť s hladkým povrchom, prípadne silón. Podobne skúmajú aj to, či vzdialenosť, do ktorej sa balón dostane závisí od toho, akú hrubú slamku použijeme. Ide o to, aby si žiaci uvedomili, že nejde len o špagát, ale aj o slamku, resp. ide o to, či sa tieto dva povrchy o seba trú len na malom priestore alebo po celom vnútornom obvode slamky. Čím väčším povrchom sa špagát o slamku trie, tým väčšie trenie vzniká, a to pôsobí proti smeru pohybu balóna. 

Aby si toto žiaci uvedomili, učiteľ ich vedie k tomu, aby sa pokúsili do obrázka zakresliť sily pôsobiace na balón pri jeho pohybe (samozrejme zakresľujú len tie, ktoré vnímajú). Okrem gravitačnej sily by mali nakresliť aj smer pôsobenia unikajúceho vzduchu na balón a tiež treciu silu, ktorá pôsobí opačným smerom ako sila, ktorá hýbe balónom. Po realizácii skúmania sa žiaci snažia vytvoriť záver, v ktorom zovšeobecňujú, kedy sa balón dostane najďalej.