Ukázky maturitních prací z fyziky
Maturitní práce z fyziky vykonávají zejména žáci studijního oboru technické lyceum, u jehož zrodu stála SPŠST Panská v Praze a který připravuje žáky středních škol ke studiu na vysokých školách zejména technického směru. RVP resp. ŠVP tohoto oboru je zaměřen na studium technických a přírodovědných předmětů: matematika, fyzika, chemie, výpočetní technika, CAD systémy, deskriptivní geometrie, … Přestože vzešel původně učební plán technického lycea z gymnaziálního učebního plánu, patří technické lyceum legislativně mezi obory průmyslových škol. Proto žáci technického lycea konají i praktickou část maturitní zkoušky.
Do školního roku 2009/2010 bylo vypracování maturitní práce pro žáky školy povinné, od dalšího školního roku v souvislosti s novými předpisy ohledně maturitních zkoušek je praktická část maturitní práce jednou z možností maturitní zkoušky, kterou vybírá vedení školy. Vzhledem k dobré a kvalitní tradici maturitních prací na SPŠST Panská byla tato forma zkoušky zachována i do budoucna.
Práce je zadána žákovi v červnu na konci třetího ročníku nebo v září ve čtvrtém ročníku a žák na práci pak pracuje samostatně s využitím konzultací u vedoucího práce, informací z časopisů, knih, internetu, … až do konce března nebo poloviny dubna, kdy se práce odevzdává. Vedoucí práce a její oponent vypracují na práci posudek a žáci pak maturitní práce začátkem května obhajují před maturitní komisí.
Od školního roku 2009/2010 mohou konat maturitní práci z fyziky i žáci ostatních oborů školy, byť v oficiálních dokumentech patří práce do jiného předmětu, který patří mezi odborné nebo profilové předměty daného oboru. Typem, náplní a osobou vedoucího ovšem patří tyto práce do fyziky.
Název práce se postupně také vyvíjel v souladu s platnou legislativou. Původně se jednalo o dlouhodobé maturitní práce (DMP), později pak o maturitní práce s obhajobou (MPO) resp. absolventský projekt (AP). Základní parametry a cíle prací ale zůstávaly stále stejné.
V rámci maturitní práce z fyziky se podařilo žákům vytvořit řadu velmi kvalitních prací, které lze použít jako učební pomůcky, návody, výukové programy, … Ukázky z některých prací a jejich stručné anotace následují.
Třída 09L
Michal Cihlář: Detektory částic
Fyzikální principy detektorů částic nejsou většinou příliš složité. Složitá je pouze technologie výroby, aby detektory splňovaly náročné požadavky na přesnost. Přesto je možné některé detektory vyrobit i s jednoduchými pomůckami. V práci jsou popsány fyzikální principy detektorů i návod na výrobu jednoho z nich spolu s problémy, které se při konstrukci mohou vyskytnout.
Ukázka maturitní práce.
Leona Červová: Lidské smysly v experimentech
Práce obsahuje teorii lidských smyslů z pohledu fyziky. Propojuje teorii fyziky daného smyslu s podrobným popisem z pohledu biologie. Jsou zde uvedeny i různé vady jednotlivých smyslů. Na závěr je uvedená série experimentů, které tyto smysly dokazují. Tato práce by měla každému pomoci pochopit, jakým způsobem fungují orgány, díky kterým vnímáme okolí.
Ukázka maturitní práce.
Tomáš Dvořáček, Pavel Skala, Vojtěch Spilka: Výroba elektrické energie
Práce popisuje základní principy výroby elektrické energie pomocí mechanické energie proudící vody nebo proudícího vzduchu, jaderné energie, solární energie a tepelné energie. Každý uvedený způsob výroby je fyzikálně popsán a jsou uvedeny jeho výhody a nevýhody. Princip výroby elektrické energie přeměnou energie proudícího vzduchu ilustruje vyrobený model Windbeltu.
Ukázka maturitní práce.
-->Marek Fousek: Výroba didaktických pomůcek do výuky fyziky
Práce je zaměřena na výrobu a popis netradičních modelů, pomocí nichž lze demonstrovat fyzikální jevy z různých oblastí fyziky. U každého modelu je popsán postup výroby a součástky či materiál nutné k jejich výrobě. Práce je doplněna o fotografie modelů.
Ukázka maturitní práce.
Jan Kučera, Libor Zíka: Konstrukce a vlastnosti vozítek
Cílem naší práce je nejen nabírání znalostí během utváření naší práce, ale hlavně ukázat, jaký význam může dnes mít solární energie. Vzhledem k ostatním zdrojům energie se jedná o nevyčerpatelný zdroj, a tedy by se lidstvo mělo více snažit o jeho výzkum a použití v praxi. Doufáme, že naše práce bude názornou ukázkou, a to ukázkou nejen využití solární energie v praxi, ale i konstruování a sestavování. Chceme také, aby naše práce byla nejen užitečná, ale také poučná a mohla být využita jako výukový materiál pro ostatní žáky.
Ukázka maturitní práce.
Jaroslav Skala: Děje s exponenciálním průběhem
Práce se zabývá popisem fyzikálních experimentů, které jsou popsány exponenciální závislostí fyzikálních veličin. Naměřená data jsou fyzikálně vysvětlena. Vybrané experimenty jsou popsány matematicky.
Ukázka maturitní práce.
Filip Šváb: Náhradní zdroje elektrické energie
V této práci jsou popsány záložní zdroje elektrické energie. V první části práce jsou uvedeny jejich typy, fyzikální principy jejich činnosti a výhody (resp. nevýhody) jednotlivých typů těchto zdrojů. V rámci praktické části práci byly proměřeny hlasitosti vybraných typů záložních zdrojů, které jsou instalovány v různých provozech.
Ukázka maturitní práce.
Třída 09M
Přemysl Černý: Dlouhodobá měření
Flower Safeguard je komplexní software, který umožňuje uživateli pomocí měřících senzorů firmy Vernier sledovat např. teplotu ovzduší pokoje, změny pohybu v pokoji, atd. Naměřená data jsou okamžitě odesílána na server, kde se kontrolují a případně se okamžitě odesílají definované zprávy na uživatelský e-mail. Aplikace může přijímat data od více zařízení, může jí spravovat několik uživatelů, … Její ovládání je intuitivní a je vhodné i pro méně zkušené uživatele.
Ukázka maturitní práce.
Michal Friedrich, Lukáš Hulínský: Aplikovaná kybernetika a robotika
Předmětem absolventského projektu je tvorba funkčního modelu jeřábu za použití veškerých znalostí získaných během našeho studia. Dílčí části projektu se zabývají jednotlivými aspekty této problematiky, včetně návrhů, samotné konstrukce, realizaice elektroniky, tvorby počítačového softwaru, následné pečlivé dokumentace a analýzy. K těmto účelům byla využita široká škála softwarových prostředků, které naši práci usnadnily. Součástí práce je i stručný úvod do historie vědních oborů, o které se tento projekt opírá.
Ukázka maturitní práce.
Třída 07A
Matěj Doležal, Michael Křeček: Dálkový ovladač
Práce popisuje a názorně ukazuje funkčnost a možnost přenosu signálu pomocí infračerveného záření. Praktická část se skládá ze dvou částí: přijímače a vysílače. Dálkový ovladač využívá protokolu RC5, který patří mezi nejpoužívanější protokoly pro přenos dat infračerveným zářením v celé Evropě. Náš dálkový ovladač splňuje všechny kritéria tohoto přenosového protokolu. Přijímač dešifruje celý datový rámec a vyfiltruje bity potřebné k rozpoznání tlačítek. Následně využije dálkový ovladač jako klávesnici znaků pro bezpečností zámek, který je instalován v modulu. Všechny potřebné instrukce se zobrazují na dvouřádkovém displeji, který funguje jako hlavní ukazatel funkčnosti celého aparátu.
Ukázka maturitní práce.
Třída 07D
Adam Auersvald, Tomáš Balihar: Hudební akustika
Práce je zaměřená na analýzu zvuku a následné porovnání jednoho tónu zahraného pěti různými nástroji pomocí provedení Fourierovy analýzy. V práci jsou též popsány a vysvětleny důležité fyzikální jevy a základní pojmy se zvukem jako takovým spojené.
Ukázka maturitní práce.
Ondřej Kubát, Jan Petřík: Filmové triky
Maturitní práce vznikla jako interaktivní prezentace s videoukázkami nejčastěji používaných filmových triků. Práce se skládá z teoretické a praktické části. Obsahem teoretické části práce je vysvětlení základních principů filmových triků, postupu při jejich výrobě a popisu jejich vzniku. S tím souvisí i detailní popis lidského oka, které hraje při sledování filmů velmi důležitou roli. Praktická část práce obsahuje krátkometrážní ukázky nejpoužívanějších filmových triků spolu s vysvětlením jejich vzniku a upozorněním na jejich použití ve filmu, které rozšíří obzory diváků.
Ukázka maturitní práce.
Tomáš Novotný, Marek Pála: Optické přístroje
Cílem práce je shrnout základní vlastnosti optických přístrojů a vysvětlit princip a vývoj dalekohledů. Součástí je i model Newtonova zrcadlového dalekohledu, sestavený z běžně dostupných materiálů.
Ukázka maturitní práce.
Třída 07L
Michal Aschermann: Tekutinové mechanismy
Tato práce obsahuje teoretický rozbor základních součástí hydraulických obvodů. V teoretické části je vždy vysvětlen princip funkčnosti jednotlivých součástí hydraulických obvodů. V praktické části je naměřená multiplikace tlaku v hydraulickém válci, odporová síla těsnění a analýza pohybu hydraulického válce v oblasti koncového tlumení pomocí systému Vernier a rychloběžné kamery.
Ukázka maturitní práce.
David Březina: Chlazení moderních procesorů
Tato práce byla vypracována za účelem zjištění provozních vlastností a výkonu moderních procesorů. Obsahuje měření teplot procesoru a jeho spotřeby s několika typy chladičů při různých nastaveních. Nabídne návod na přetaktování procesoru pomocí BIOSu i pro méně pokročilé uživatele.
Ukázka maturitní práce.
David Ernst: Kinematografie
Hlavním cílem práce je poskytnout základní informace o projekci v kinech a to jak o klasické projekci 35 mm filmu, tak i o digitální a stereoskopické projekci. Část práce je popisuje projekčnímu systému IMAX, největší filmový formát, který nebyl nikdy překonán.
Ukázka maturitní práce.
Dennis Hemmer: Lidské smysly z hlediska fyziky
Tato maturitní práce je zaměřená na zkoumání reakcí lidských smyslů, konkrétně zraku a sluchu. V teoretické části jsou popsány fyziologicky lidské smysly, zejména jejich stavba a funkce. V druhé části práce je zahrnuta výroba přístroje na měření reakční doby a jeho fyzikální popis. Cílem práce bylo získání vlastních naměřených dat, která byla zpracovávána a porovnána s výsledky v odborné literatuře.
Ukázka maturitní práce.
Jan Huněk: Fyzika ve sci-fi literatuře
Cílem práce je ukázat využití fyziky a fyzikálních zákonů v literatuře žánru sci-fi. Práce obsahuje výběr z románů a povídek každého autora sci-fi literatury se zajímavými fyzikálními tématy. Součástí práce je stručný životopis autora, krátce zpracovaný obsah vybraného díla, rozbor jednotlivých ukázek, příklady různých fyzikálních problémů souvisejících se zpracovávaným tématem a doprovodné obrázky. V závěru jsou uvedeny správné odpovědi na otázky a řešené úlohy. Práce by měla sloužit jako doplněk k probírané látce a zpříjemnit a osvěžit výuku fyziky.
Ukázka maturitní práce.
Vojtěch Kůrka: Fyzika v praxi
Cílem této maturitní práce je vytvořit učební pomůcku pro výuku fyziky. Základem je webová prezentace sloužící k zobrazení obsahu práce, který sestává z příkladů praktického využití fyziky. Součástí je i webové rozhraní pro snadnou úpravu obsahu pomocí formulářů.
Ukázka maturitní práce.
David Žďárský: Praktické využití přeměn energií
Tato práce popisuje přeměny solární a tepelné energie na energii elektrickou. V teoretické části je popsáno, jak funguje Peltierův a fotovoltaický článek. Praktická část je zaměřena na výrobu dvou autíček, která znázorňují již zmíněné přeměny energií, a na měření elektrického napětí, elektrického proudu a velikosti rychlosti u obou autíček.
Ukázka maturitní práce.
Třída 05L
Eduard Binko, Jan Boháč: Elektrotechnická stavebnice
Cílem práce bylo rozšíření znalostí čtenářů v oblasti elektrotechniky. Práce popisuje základní pojmy a zákony v elektrotechnice, jejichž znalost je potřebná ke studiu na střední škole. K práci je přiložen také vlastnoručně vyrobený model zapojovacího pole. Na tomto modelu si čtenáři mohou ověřit platnost zákonů obsažených v této práci. Práce obsahuje základní principy funkce elektrotechnických součástek a jejich využití v praxi. V textu je také zařazeno několik jednoduchých vyřešených úloh, které slouží k lepšímu pochopení daných problematik. Celá práce by měla sloužit jako doplňující prvek k výuce fyziky na střední škole.
Ukázka maturitní práce.
Erik Flídr, Ondřej Srb: Výroba elektrického proudu
Práce obsahuje teoretickou část, kde jsou popsány všechny druhy výroby elektrického proudu a dále model pro demonstraci jeho výroby. Toto téma jsme si vybrali kvůli jeho využití v praxi. Těžko si dnes umíme představit život bez elektřiny a způsob její výroby je dobrým tématem ke zpracování.
Ukázka maturitní práce.
Marek Fojtík: Vodní mlýny
Práce obsahuje historický a technický pohled na vodní mlýny a z nich vycházející vodní turbíny. Výstupem bude také praktický model, který bude demonstrovat základní principy vodních mlýnů. Tento model bude sloužit studentům ke snadnějšímu pochopení fyzikálních zákonitostí popisujících činnost vodních mlýnů.
Ukázka maturitní práce.
Martin Hlavník: Od tamtamu po GPS
Tato maturitní práce obsahuje základní informace o komunikačních systémech a základní principy jejich činnosti od těch nejstarších po ty nejnovější. Součástí práce je i ukázka jed-noho komunikačního systému jako funkčního modelu.
Ukázka maturitní práce.
Dominik Impseil: Oko
Práce obsahuje teoretický rozbor funkce oka a jeho případných vad. Součástí práce je také model oka, který znázorňuje řešení vad krátkozrakého a dalekozrakého oka.
Ukázka maturitní práce.
Roman Kačírek: Sbírka řešených úloh z fyziky
Práce obsahuje zadání netradičních úloh z fyziky spolu s podrobně vysvětleným řešením a správnými výsledky. Cílem práce je motivovat studenty ke studiu fyziky. Úlohy jsou řazeny dle jednotlivých témat a v rámci nich dle námětů, jichž se úloha týká.
Ukázka maturitní práce.
Jiří Meloun, Milan Vodehnal: Fyzika ve filmech
Práce obsahuje ukázky z filmů s fyzikálním tématem. Součástí práce je fyzikální rozbor ukázky, galerie obrázků a video k ukázce. Práce by měla sloužit jako doplněk k probírané látce ve výuce fyziky a zpříjemnění hodin fyziky.
Ukázka maturitní práce.
Zbyněk Pitra: Elektromagnetické záření
Práce se zabývá elektromagnetickým zářením. Součástí práce jsou aplety vytvořené v programovém systému Mathematica, v nichž jsou demonstrovány některé vlastnosti elektromagnetického záření.
Ukázka maturitní práce.
Notebooky programového systému Mathematica: Grafy Dopplerova jevu, Vizualizace Dopplerova jevu, Index lomu, Vizualizace synchrotronu and Záření synchrotronu.
Marek Procházka: Kmitavý pohyb ve fyzice
Práce je zaměřena na kmitavý pohyb ve fyzice. Obsahuje základní přehled mechanických oscilátorů (pružina, různé druhy kyvadel), zvukové vlnění a jeho využití v praxi, základní principy elektromagnetického kmitání a vlnění.
Ukázka maturitní práce.
Vojtěch Uhlíř: Počítač a jeho periferie
Obsahem práce je fyzikální a praktický rozbor dnešního stolního počítače. Výsledkem je vysvětlení principů fungování jednotlivých jeho komponent. K práci je též přiložena příručka s otázkami a odpověďmi pro usnadnění výuky ve fyzice či výpočetní technice.
Ukázka maturitní práce.
Třída 03K
Viktor Adler: Elektronkový předzesilovač
Práce vychází ze záliby autora práce v praktické elektrotechnice a hraní na elektrickou kytaru. Práce je proto zaměřena na teorii nezbytnou k pochopení funkce a činnosti elektronek. Velká část je věnována konstrukčnímu uspořádání elektronek a hlavně jejich základním zapojení v jednoduchých audio zařízeních. Závěr práce je věnován praktické stavbě jednoduchého elektronkového předzesilovače určeného ke zpracování signálu z elektrické kytary.
Ukázka maturitní práce.
Michael Brabec: Fyzikální jednotky a jejich představitelé
Tato práce shrnuje údaje o mezinárodní soustavě jednotek. U vybraných jednotek SI pojednává o vědci, podle které se jednotka jmenuje. Součástí některých životopisů jsou i úryvky nastiňující život fyzika. Dalším cílem této práce bylo vytvořit modely, na kterých se dané jednotky dají ukázat. Modely by mohly sloužit jako učební pomůcka.
Ukázka maturitní práce.
Ondřej Hofierka: Teslův transformátor
Po návštěvě MFF UK, kde jsme shlédli řadu zajímavých experimentů, začal Ondra intenzivně přemýšlet o výrobě Teslova transformátoru. Elektřina ho velmi zajímá a tak velmi detailně věděl, jak Teslův transformátor funguje. Problémy nastaly při shánění vhodného matriálu a výpočtu parametrů přístroje. Nicméně po několika týdnech byl přístroj na světě a svou úspěšnou premiéru si odbyl při akci 24 hodin s fyzikou.
Tam se také ukázalo, že je nutné přístroj předělat a lépe zabezpečit ty jeho části, které jsou nebezpečné svým vysokým napětím. Přístroj se nakonec podařilo zrenovovat, doplnit některé další prvky (většinou takové, které zvyšovaly bezpečnost provozu nebo efektivitu přístroje) a praktická část práce byla hotová. Zbývalo už „jen“ napsat teoretickou část práce, v níž bylo nutné popsat princip činnosti přístroje. Ačkoliv se Ondrovi do psaní textu příliš nechtělo, nakonec k němu přistoupil velmi svědomitě a dostudoval i část ne příliš jednoduché vysokoškolské matematiky a fyziky (Maxwellovy rovnice, řešení diferenciálních rovnic, …).
Ukázka maturitní práce.
Jakub Jansa: Automobily
Práce se zabývá popisem a vysvětlením funkce všech hlavních částí osobních motorových vozidel. Jedná se především o karoserii, podvozek vč. odpružení, brzdové soustavy a řízení, motory, převodovky a rozvodovky. Je rozdělena do čtyř kapitol – Karoserie, Podvozek, Motory a Převodová ústrojí. Její součástí jsou obrázky a schematické nákresy umožňující názorně ukázat princip fungování jednotlivých částí osobního automobilu. Pozornému čtenáři jistě neunikne fyzikální podtext prolínající všemi kapitolami (obtékání karoserie vzduchem, síly působící na pružící a tlumící elementy podvozku, přeměna tepelné energie na energii mechanickou, přenos síly od motoru přes převodová ústrojí až na kola automobilu).
Ukázka maturitní práce.
David Krupička: Fyzika tanečních party
Námět pro svojí ročníkovou práci čerpal David ze svého koníčka: rád navštěvuje taneční party a baví se s podobně zaměřenými mladými lidmi. Jeho cílem původně bylo vytvořit imitaci zeleného laseru, ale postupně se jeho práce rozšířila na další zařízení, která se používají na tanečních party.
Finální výrobek obsahuje stroboskop (výstup je realizován výbojkou a pomocí potenciometru lze plynule nastavovat frekvenci záblesků stroboskopu v rozsahu 1 Hz až 10 Hz), imitaci zeleného laseru (realizována deseti vysoce svítivými diodami s nízkým rozptylem světelného paprsku), výrobník umělé mlhy (ke své činnosti potřebuje náplň - např. glycerol), barevnou hudbu (u níž lze nastavit citlivost jednotlivých kanálů potenciometry a jejíž výstup je realizován trojicí halogenových žárovek), led hudbu a hlukoměr (výstup je realizován dvakrát dvanácti superjasnými LED a LED barografem), UV osvětlení (realizováno trojicí UV LED), lightball (polokoule obsahující barevné čočky, jež vytváří kolem otáčející se paprsky světla) a majáček.
Ukázka maturitní práce.
Daniel Lukeš: Přečerpávací vodní elektrárna
Při exkurzi v Jeseníkách Dana nadchla přečerpávací vodní elektrárna Dlouhé Stráně a rozhodl se, že vytvoří její model. Podařilo se nám dokonce vyjednat i týdenní stáž v elektrárně, z níž se vrátil Dan nadšený a se spoustou materiálů: dostal se totiž do míst, kam se běžný návštěvník nedostane. Podkladů pro teoretickou část práce měl dostatek.
Horší to bylo s praktickou částí: jeho původní idea byla několikrát změněna z technických důvodů (nemožnost sehnat správnou turbínku, neochota firem vyrobit turbínku „na klíč“, problémy s výrobou skleněného akvária, …). Nakonec se podařilo vyrobit funkční přístroj, který demonstruje základní princip činnosti vodní elektrárny.
Ukázka maturitní práce.
Jiří Matoušek, Martin Nesrsta, Ondřej Pluhař: Animovaná elektřina
Animovaná elektřina je multimediální program, který je koncipován jako doplněk výuky fyziky. Jeho součástí jsou animace zobrazující „vnitřek“ vodičů a děje, které ve vodičích probíhají, výkladový komentář k animacím, doprovodný text, který vysvětluje příslušnou teorii, a krátký kvíz zjišťující získané vědomosti.
Animace vznikaly poměrně dlouho, protože bylo nutné najít kompromis mezi tím, co je fyzikálně přijatelné, a tím, co je schopen „zvládnout“ program, ve kterém byly animace vytvářeny. Učební texty jsou doplněné názornými obrázky a grafy, aby usnadnily studium příslušné látky.
Ukázka textu maturitní práce a ukázka animací a programu.
Jakub Schneider: Fyzika lidského těla (fyzika smyslů)
Práce obsahuje teoretickou část, která se zabývá lidskými smysly z pohledu fyziky. Propojuje se zde teorie fyziky týkající se daného smyslu s jeho podrobným popisem z pohledu medicíny. Jsou zde uvedeny a vysvětleny také různé vady jednotlivých smyslových orgánů a je zde také mnoho zajímavostí o daném smyslu či smyslovém orgánu. V závěru je popsána série pokusů, přiřazených k jednotlivým smyslům, které nastiňují jejich funkci. Díky této práci má každý možnost pochopit, jakým způsobem fungují orgány, které nám zprostředkovávají veškeré informace z okolí.
Ukázka maturitní práce.
Jan Šimek: Fotoaparáty
Tato práce, která vychází z koníčku autora, je zaměřena na fyzikální aspekty fotografie a prostředky nutné k jejímu vzniku. Součástí je i dírková komora sloužící jako model fotoaparátu.
Ukázka maturitní práce.
Martin Všetička: Multimediální encyklopedie fyziky
Práce začala vznikat už jako ročníková práce, v níž autor začal rozmýšlet strukturu práce, systém práce s ukládanými daty, provázanost jednotlivých kapitol a obrázků, … Cílem bylo vytvořit základ Multimediální encyklopedie fyziky, která by umožnila jednoduché a přesné vyhledávání v encyklopedii, přecházet mezi jednotlivými články pomocí hyperaktivních odkazů, … Ačkoliv bylo zpočátku jasné, že práce bude publikovaná na internetu, bylo zapotřebí před odevzdáním práce udělat jisté úpravy a kompromisy: tvorba internetových stránek v rámci DMP na SPŠST Panská totiž není povolena.
Práce, na které autor pracuje i po velmi úspěšném ukončení studia na SPŠST Panská, obsahuje látku ze středoškolské fyziky členěnou do článků, které jsou doplněny audionahrávkami z hodin fyziky, videozáznamy experimentů, fotografiemi s fyzikální tématikou, prezentacemi v Power Pointu, odkazy na zajímavé weby psané nejen v českém jazyce, … Jednotlivé články a tématické celky jsou průběžně (jak dovoluje čas) aktualizovány a doplňovány.
Ukázka maturitní práce.
© Jaroslav Reichl, 14. 4. 2013