Úkol 16

Pomůcky pro dvojici/skupinu:

balón, provázek, brčko, vlna, nit, nůžky

Postup:

Úkol je částečně zaměřen na zkoumání působení třecí síly a také na zkoumání působení odporu vzduchu. Učitel aktivitu začne stimulující situací, ve které nafoukne balón a vypustí ho. Diskutuje se žáky o tom, co způsobuje pohyb tohoto tělesa. V principu by mělo z diskuse vyplynout, že síla, která způsobuje pohyb nemusí být často viditelná, ale s určitostí na těleso působí, pokud se začalo hýbat (jakož i ve větru nebo v průvanu). Stačí, když zobecníme, že těleso se pohybuje v  důsledku pohybujícího se vzduchu. Někdy se předměty pohybují ve směru pohybu vzduchu (například v proudu větru, fénu a pod.), jindy se pohybují přesně opačným směrem. V tomto případě jde o princip třetího Newtonova zákona, avšak žáci to v tomto období ještě nedokážou pochopit ve smyslu akce vyvolává reakci, proto postačí, pokud získají dostatek zkušeností s tím, jak se tento jev chová v různých podmínkách.

Učitel se žáků ptá, zda si myslí, že to, jak dlouho balón letí závisí na tom, jak moc balón nafoukneme. Navrhne, aby si to vyzkoušeli. Vede žáky k tomu, aby si všimli, jak budou tento předpoklad ověřovat (viz schéma v Úkolu 16). Zařízení je třeba vytvořit dostatečně dlouhé, nejlépe přes celou třídu. Pokud nafoukneme balón více, posune se po provázku poměrně daleko. Zařízení nechá učitel zkonstruovat žáky, kteří se musí vyrovnat s různými drobnými technickými problémy, jako je například upevnění balónu na brčko a pod. Záměrně žákům poskytne provázek, po kterém brčko klouže snadno (vůči brčku ne příliš hrubý a chlupatý).

Žáci si zařízení vyzkouší a následně se věnují tvorbě předpokladů. Nejdříve vytvářejí předpoklad k tomu, zda balón, který je více nafouknutý dojede dále. Také vytvoří předpoklad k tomu, zda to, jak se daleko balón dostane závisí na tom, jaký má balón tvar. V tomto zkoumání je třeba zajistit stejné nafouknutí dvou balónů různého tvaru, například pomocí pumpy na balóny. V principu působí na širší balón větší odpor vzduchu než na úzký balón. Rozdíl se však projeví pouze při velmi velkých rozdílech průměru balónu.

Dalším předpokladem, který žáci vytvářejí a následně ověřují je to, zda vzdálenost, do které se balón dostane závisí na tom, jaký provázek použijeme a jaké brčko použijeme. Provázek vyměňují za hrubou, chlupatou vlnu, která vyplňuje celý prostor brčka a způsobuje mnohem větší tření. Naopak, tenká nit snižuje tření, zvláště pokud jde o  nit s  hladkým povrchem, případně silon. Podobně zkoumají i to, zda vzdálenost, do které se balón dostane závisí na tom, jak hrubé brčko použijeme. Jde o to, aby si žáci uvědomili, že nejde jen o provázek, ale i o brčko, resp. jde o to, zda se tyto dva povrchy o sebe třou pouze na malém prostoru nebo po celém vnitřním obvodu brčka. Čím větším povrchem se provázek o brčko tře, tím větší tření vzniká, a to působí proti směru pohybu balónu.

Aby si toto žáci uvědomili, učitel je vede k tomu, aby se pokusili do obrázku zakreslit síly působící na balón při jeho pohybu (samozřejmě zakreslují pouze ty, které vnímají). Kromě gravitační síly by měli nakreslit i směr působení unikajícího vzduchu na balón a také třecí sílu, která působí opačným směrem než síla, která hýbe balónem. Po realizaci zkoumání se žáci snaží vytvořit závěr, ve kterém zevšeobecňují, kdy se balón dostane nejdále.