Úkol 23

Pomůcky pro dvojici/skupinu:

deska, uzavíratelná nádoba s víkem, pravítko (metr), voda (příp. plastelína)

Postup:

Cílem úlohy je zjistit, zda velikost třecí síly závisí na tom, jak těžký předmět se po podložce pohybuje. Nejdříve učitel s žáky diskutuje o předpokladech, přičemž otázku představí tak, aby jí žáci stejným způsobem porozuměli. Například představením situace, že chtějí pohnout dvěma velkými krabicemi po koberci, přičemž jsou stejně velké, ale nestejně těžké. Ptá se, zda si myslí, že na posunutí těžší bude zapotřebí větší síla. Jelikož žáci již s podobnými situacemi mají zkušenost, obvykle v souladu s realitou předpokládají, že na posunutí těžšího předmětu budou potřebovat větší sílu. Úloha je zajímavá spíše tím, jak tento předpoklad ověřit tak, abychom výsledkům mohli důvěřovat.

Úkolem žáků je navrhnout postup, jak by zjistili, že na posunutí těžšího předmětu potřebují větší sílu. Po vytvoření návrhů o nich učitel se žáky diskutuje. Buď vyberou některý důvěryhodný postup, který navrhli žáci, nebo postupují podle návrhu v  Úkolu 20. Postup ověření předpokladu spočívá v tom, že předmět, který zkoumáme položíme na začátek desky, kterou začneme pomalu plynule zvedat. V  tom okamžiku, kdy nádoba začne klouzat po povrchu desky vlivem konstantně působící gravitační síly si žáci změří výšku, do které museli desku zvednout, aby gravitační síla způsobila pohyb předmětu po nakloněné desce.

Protože cílem úkolu je zjistit, že velikost třecí síly závisí na hmotnosti předmětu, žáci používají na zkoumání uzavíratelnou nádobu, například plastovou nádobu na potraviny s víkem. Aby zůstala velikost předmětu stejná, do nádoby postupně přidávají různé množství vody nebo plastelíny a zkoumají, zda těžší nádoba sklouzne později. Pokud žáci na zvětšení hmotnosti nádoby používají plastelínu, vhodné je plastelínu do nádoby upevnit, aby se během naklánění desky v nádobě neposunula, co může způsobit náraz na stěnu nádoby a její posunutí po desce dříve, než by se nádoba pohnula bez pohybu plastelíny v nádobě. Každé měření opakují žáci třikrát, čímž získají tři čísla pro každé ze tří měření. Na základě těchto údajů formulují závěr ve smyslu ověření předpokladů a odpovědi na výzkumnou otázku týkající se vztahu velikosti třecí síly a hmotnosti předmětu.