Úkol 24

Úkol 24

deska, dřevěný kvádr, pravítko (metr), plastelína

Postup:

Kromě hmotnosti závisí velikost třecí síly, která působí v opačném směru než je pohyb tělesa po podložce, i na velikosti povrchu, kterým se předmět o podložku tře. To znamená, že pokud máme předmět, který chceme posouvat, vhodné je postavit ho na tu stranu, která má nejmenší plochu, čímž vznikne při pohybu po podložce menší odpor způsobený třením. Úkol je formulován induktivně, proto učitel nevysloví tuto tezi, ale navrhne výzkumnou otázku ve znění: Závisí velikost třecí síly na ploše, kterou se předmět dotýká povrchu, po kterém se posouvá?

Po vyslovení výzkumné otázky s žáky diskutuje o jejich předpokladech a o způsobu, jakým by bylo možné tento jev prozkoumat. Podobně jako v jiných úkolech induktivního charakteru, i zde je důležité použít postupy, které navrhnou žáci, pokud by poskytli dostatečně důvěryhodné (objektivní) data, na základě kterých by bylo možné jednoznačně ověřit stanovené předpoklady.

Pokud nemá učitel vyhrazen na realizaci zkoumání dostatečný časový prostor, postup může navrhnout (tak, jak je uvedeno v tabulce v Úkolu 21). V tomto případě se však přesvědčí, že žáci vnímají souvislost navrhovaného postupu a výzkumné otázky. Pro realizaci ověření budou žáci potřebovat kvádr, jehož obsah tří stran je významně jiný. Žáci tak na první pohled vidí, že předmět v různých polohách bude klouzat po povrchu desky různě velkou plochou.

K ověření toho, zda na předmět působí větší třecí síla, pokud se ten pohybuje po podložce větší plochou, používají stejný postup zvedání desky jako v Úkolu 20. Žáci by měli zjistit, že nejmenší tření vzniká, když se předmět pohybuje po nejmenší straně (v případě obrázku jde o stranu B). Problém trochu vzniká se stabilitou předmětu, zvláště když je postaven na straně B. Někdy má kvádr tendenci se převrátit dříve, než se posune. Abychom tomu zabránili, můžeme snížit těžiště kvádru tím, že z boků stran v dolní části kvádru přilepíme po obvodu kousky plastelíny. Pokud to uděláme, pak musíme stejný kus plastelíny přilepit ke kvádru i v ostatních testovaných situacích (když stojí kvádr na hraně A i C), abychom neměnili hmotnost předmětu, protože velikost třecí síly závisí i na hmotnosti předmětu, který se po podložce posunuje.

Žáci mohou postupovat tak, že k první situaci (kvádr leží na straně A) nevytvářejí předpoklad. Změří výšku, do které musí zvednout desku, aby se kvádr po ní začal posouvat a zapíší si hodnotu do ověření. Pro jistotu měření vícekrát zopakují, aby si byli výsledkem jistí. Na základě tohoto výsledku se pak snaží vytvořit předpoklady, jaká bude asi hodnota zvednutí desky, pokud kvádr položíme na stranu B a následně na stranu C. Své předpoklady si ověří a na základě měření se pokusí vyslovit závěr. V závěru mohou vyhodnotit své předpoklady a  vysloví i  odpověď na výzkumnou otázku o  vztahu velikosti třecí síly a velikosti plochy, kterou předmět klouže po podložce.