Jan2575 / Pixabay

Najjednoduchší pohyb

Pomôcky: autíčko, pásmo, zápalky (kriedy alebo iné značky), milimetrové papiere
Pr. 1: Aké vlastnosti má najjednoduchšie pohyb?
Najjednoduchším pohybom sa pohybuje predmet, ktorý:
• má stále rovnakú rýchlosť,
• ide po priamke (priamočiaro).
Pohyb sa stále rovnakou rýchlosťou označujeme ako rovnomerný pohyb. Ak rovnomerný pohyb prebieha po priamej trajektórii, nazýva sa rovnomerný priamočiary pohyb.
Pr. 2: Nájdi predmety, ktoré sa pohybujú rovnomerne priamočiaro.
Väčšina predmetov sa pohybuje nerovnomerne, rovnomerne priamočiaro sa pohybuje:
• auto na rovnom úseku prázdne diaľnice,
• niektoré hračky (autíčka bez ovládania),
• kozmickej sondy letiaci mimo slnečnú sústavu,
• kosačka na trávu na kosenie,
• …
Pre naše skúmanie použijeme autíčko na batérie určené na fyzikálne pokusy.
Pr. 3: Navrhni prakticky realizovateľný postup, ako s triedou študentov zmerať čo najpresnejšie pohyb idúceho autíčka.
Rovnako ako u slimáka nebudeme schopní zabezpečiť okamžité odčítanie hodnôt jedným človekom ⇒ jeden študent hlási časy merania, ostatní študenti rozmiestnenie pozdĺž predpokladanej dráhy pokladajú značky alebo rovno odpočítajú hodnoty podľa nastaveného metra.
V nasledujúcej tabuľke sú hodnoty, ktoré sme získali pri meraní rovnomerného pohybu autíčka na baterky.
1
Pr. 4: Urči rýchlosti (s presnosťou na jedno desatinné miesto) autíčka v jednotlivých intervaloch a doplň ich do tabuľky.
2
Divné: Hračka sa síce pohybovala rovnomerne, ale hodnoty rýchlosti nie sú všetky rovnaké !!
Fakt, že hodnoty rýchlosti nie sú rovnaké, neznamená, že sa vozík nepohyboval rovnomerne. Všetky namerané hodnoty, sú vždy zaťažené chybou a preto nemôžeme očakávať, že by hodnoty rýchlosťou vyšli rovnaké.
Pr. 5: Nájdi niektoré z príčin, ktoré mohli spôsobiť nepresnosti pri meraní dráhy vozíka a vyústiť do rozdielnych hodnôt rýchlosti v jednotlivých intervaloch.
Niektoré z možných príčin nepresností:
• zlé odpočítaní času na stopkách,
• zlé hlásenie času,
• neskoré alebo unáhlené reakcie na nahlásený čas,
• nepresné položenie značky,
• zlé odpočítaní dráhy,
• …
Z predchádzajúceho je zrejmé, že nie je možné očakávať, že by pri takto nepresne meranom pokuse vyšli všetky hodnoty rýchlosti rovnaké. Ak by sme merali presnejšie, hodnoty rýchlostí by
sa od seba líšili menej, ale presne rovnaké hodnoty nie je možné očakávať nikdy.
Jednou z najdôležitejších častí fyziky je metodika, ktorá sa zaoberá meraním a výpočtom chýb. Pri naozajstných vedeckých pokusoch sa vždy určuje aj veľkosť chyby merania, aby bolo možné odhadnúť, čo je ešte reálny jav, a čo už je odchýlka spôsobená chybou.
Rovnomerný pohyb sa vyznačuje tým, že rýchlosti vo všetkých intervaloch sú približne rovnaké (miera přibližnosti, ktorú je ešte možné akceptovať, závisí od podmienok a presnosti merania).
Pedagogická poznámka: Predchádzajúci diskusie je pre budúcnosť výučby fyziky úplne zásadné.
Študenti bývajú počas svojho vzdelávania spravidla veľmi málo konfrontovaní s pokusmi a už len veľmi zriedka s meraním. Fyzikálne deje (ale všeobecne všetky predmety) sú im predkladané v značne zidealizované podobe, s ktorou sa v živote nikdy nestretnú a tak
dospievajú k názoru, že látka, ktorú sa učia v škole, nemá s realitou nič spoločné.
Pr. 6: Pozri si tabuľku s vypočítanými hodnotami rýchlosti a odhadni, ktorá z hodnôt dráhy bola zrejme zmeraná zle a aká mala byť jej skutočná hodnota.
Najviac sa od seba líšia rýchlosť od 6. do 9. sekundy (7,3 cm / s) a od 9. do 12. sekundy (14 cm / s) ⇒ hodnota dráhy v 9 sekunde je zrejme zle zmeraná a mala by byť väčšia (tým sa prvá rýchlosť zväčší a druhá zmenší).
Pedagogická poznámka: Najľahšie sa žiakmi navrhovaná hodnota otestuje, ak máte dáta v tabuľkovom procesore. Môžete pokusne meniť a sledovať, ako sa menia hodnoty rýchlosťou.
Dá sa tak nájsť aj „ideálny“ hodnota dráhy, pri ktorej vychádza pohyb najrovnomernejšie.
3
Pr. 7: Nájdi vlastnosť, podľa ktorej je možné rozoznať rovnomerný pohyb už z hodnôt dráhy bez počítania rýchlosťou. Ak je pohyb rovnomerný, musí sa dráha rovnomerne zväčšovať ⇒ ak je tabuľka
nameraná so stálym časovým intervalom, musí sa dráha rovnomerne zvěšovat = rozdiely medzi jednotlivými hodnotami dráhy sú približne rovnaké.
Pr. 8: Ako bude vyzerať graf závislosti dráhy vozíka na čase? Ako bude vyzerať graf závislosti rýchlosti na čase? Zakreslite obaja odhady do jedného obrázku.
Graf dráhy: Urazená dráha sa stále rovnako zväčšuje ⇒ grafom dráhy bude približne šikmá stúpajúca čiara.
Graf rýchlosti: Okamžitá rýchlosť je stále rovnaká ⇒ grafom rýchlosti bude vodorovná čiara.

4
Pr. 9: Nakresli na milimetrový papier do jedného grafu závislosť dráhy na čase (os na ľavej strane) a závislosť rýchlosť na čase (os na pravej strane). Pred nanášaním hodnôt si rozmysli všetky merítka tak, aby si čo najlepšie využil plochu grafu. Čím sa vyznačuje
graf závislosti dráhy rovnomerného pohybu na čase? Čím sa vyznačuje graf rýchlosti rovnomerného pohybu na čase?
Mierka:
• čas (vodorovná os): 18 dielikov, 9 hodnôt času po 3 sekundách ⇒ dva dieliky zodpovedajú 3 sekundám,
• dráha (zvislá os): 14 dielikov, hodnoty do 278 cm ⇒ 1 dielik zodpovedá 20 cm,
• rýchlosť (zvislá os): 14 dielikov, hodnoty do 11,3 cm / s ⇒ 1 dielik zodpovedá 1 cm / s.
Grafom dráhy rovnomerného pohybu je približne priamka
Grafom rýchlosti rovnomerného priehybu je približne vodorovná priamka.
Zhrnutie: Pri meraní rovnomerného pohybu nenameriame kvôli rôznym chybám ideálne hodnoty a nemôžeme tak očakávať, že pre všetky intervaly získame presne rovnaké hodnoty rýchlosti.

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *