Elixír do škol

Elixír do škol - 10. setkání

Ve čtvrtek 9. 6. 2016 proběhlo poslední setkání projektu Elixír do škol ve školním roce 2015/2016. Projekt zaměřený na zkvalitnění výuky fyziky zejména na základních školách je podporován Nadací Depositum Bonum. Toto setkání neproběhlo v prostorách SPŠST Panská, jako všechna předchozí setkání letošního školního roku, ale před hotelem Intercontinental v Pařížské ulici v Praze.

Již během minulých letních prázdnin mě napadlo, že by pro učitele fyziky bylo užitečné dozvědět se něco více z fyzikálního hlediska o stále více populárnějším vozítku segway. Proto jsem zašel do firmy Ecotours, která sídlí právě v hotelu Intercontinental, a domluvil s ročním předstihem program setkání. Nechtěl jsem standardní projížďku Prahou. Jednak byla finančně nedostupná možnostem našich setkání, a navíc jsem nevěděl, jak bude tento netradiční dopravní prostředek bavit učitele - zda se na něm budou chtít svézt, … Po několika mailech vyměněných mezi mnou a zástupcem firmy bylo vše domluveno. V lednu pak přišel potvrzovací mail, že je naše setkání zapsáno v databázi firmy, takže jsem doufal, že vše proběhne bez problémů.

Sraz na dnešní setkání jsme měli ve dvou různých časech na různých místech Prahy. První sraz byl v 15:00 standardně před školou, kde setkání běžně probíhají, a druhý sraz byl v 15:30 před hotelem Intercontinental. Měli jsme slíbeno, že na betonovém prostranství před hotelem budeme moci vozítko vyzkoušet. Již v 15:15 jsme v téměř kompletní sestavě a probíráme novinky, které se udály od posledního setkání. Většina z nich se týká pochopitelně školy - nové zážitky se žáky, nově absolvované semináře, školení či jiné podobné akce, … V půl čtvrté se mi zástupce firmy omlouvá, že kolega, který se nám bude věnovat, dorazí tak za 15 minut - je s jinou výpravou na projížďce Prahou. Netrvá ale ani 10 minut a kolega je zpět a můžeme začít.

Po nezbytném úřadování, v rámci kterého podepíšeme, že vstupujeme na segway ve střízlivém stavu dobrovolně, že na sebe bereme nezbytná rizika, …, začínáme povídáním o segwayi.

Segway byl poprvé představen veřejnosti 3. 12. 2001 v pořadu americké televize ABS News. Za vynálezce segway je považován americký vynálezce Dean Kamen (narozen v roce 1951), který se svým týmem vyvinul technologii tzv. dynamické stabilizace. Pomocí ní vozítko kopíruje pohyb jezdcova těla (náklony těla vpřed a vzad). Ačkoliv základní myšlenka vozítka zůstala stále stejná, prošel segway od prvního prototypu mnoha technickými změnami. První generace tohoto osobního transportéru byla vybavena otočným kroužkem na řídítkách, jehož natočením jezdec určoval směr další jízdy doleva nebo doprava. V další generaci vyměnili konstruktéři otočný kroužek za výkyvná řídítka. Současně byly používané materiály (např. plasty použité na výrobu blatníků) nahrazeny materiály více odolnými proti zničení.

V České republice se tato vozítka objevila krátce po zahájení sériové výroby.

Jezdec na seqway stojí na jeho plošině. Na první pohled se zdá z hlediska stability nemožné, aby člověk mohl stát na plošině vozítka, které má pouze dvě kola, a bez výraznějších náklonů těla udržoval rovnováhu. Ve skutečnosti se o udržení rovnovážné polohy stará mikroprocesor seqwaye. Ten vyhodnocuje stokrát za sekundu polohu plošiny na základě údajů pěti senzorů umístěných pod plošinou. Tyto senzory pracují na principu gyroskopu a na základě jejich údajů mikroprocesor vysílá informace servomotorům, které korigují polohu plošiny.

Nutnou součástí segwaye jsou tři gyroskopy, které detekují naklonění člověka stojícího na plošině vozítka směrem dopředu, dozadu a vlevo nebo vpravo. Další dva gyroskopy jsou dodatečné a jsou zde pro zvýšení spolehlivosti celého vozítka. Tyto gyroskopy jsou naplněné elektrolytem, pomocí kterého tyto gyroskopy určují svojí vlastní polohu (a tedy i polohu celého vozítka) vzhledem k zemi. Jejich funkce je podobná funkci vnitřního ucha člověka: vnitřní ucho obsahuje centrum rovnováhy, které určuje polohu (a natočení) hlavy člověka.

Mikroprocesor je rozdělen na dva nezávislé okruhy, které pracují v běžném stavu společně. Pokud jeden z nich nahlásí poruchu, může druhý okruh převzít všechny funkce a zajistit bezpečný zbytek jízdy jezdce a upozornit ho na typ poruchy.

Ovládání segwaye je pak velmi intuitivní. Při náklonu člověka dopředu, vozítko zrychluje ve směru pohledu jezdce - tj. jede dopředu a zrychluje. Při náklonu člověka dozadu, se vozítko pohybuje se zrychlením mířícím proti směru pohledu jezdce, tedy stroj při jízdě vzad (nebo z klidu) zrychluje směrem dozadu. Zatáčení vlevo nebo vpravo se provádí náklonem řídítek.

Senzory snímající polohu plošiny, na které jezdec stojí, při náklonu jezdce registrují různé zatížení plošiny v jejích různých místech. Např. při náklonu jezdce směrem dopředu se těžiště jezdce přesune dopředu, a proto je přední část plošiny namáhána větší silou, než je namáhána zadní část plošiny. Na základě rozdílu těchto dvou sil mikroprocesor určí příslušné zrychlení, s nímž se pak vozítko pohybuje. V případě náklonu jezdce směrem dozadu, je zatížena větší silou zadní část plošiny, a proto se stroj začne pohybovat se zrychlením mířícím směrem dozadu. Velikost zrychlení je úměrná rozdílu velikostí sil, kterými je namáhána plošina v přední a v zadní části. Proto jezdec může velikost zrychlení (resp. rychlosti) vozítka regulovat různým náklonem svého těla.

Každé ze dvou kol segwaye je poháněno nezávisle vlastním motorem o výkonu 0,75 kW. Proto dokáže segway nejen poměrně rychle zrychlovat, ale díky nezávislému pohonu kol se dokáže otočit téměř na místě; při otáčení na místě se kola pohybují navzájem opačným směrem. Nezávislý pohon kol způsobuje také velkou manévrovací schopnost na malém prostoru (převoz segwaye výtahem, jízda mezi ostatními dopravními prostředky nebo lidmi, …).

Segway je poháněn dvěma saphion-lithio-iontovými bateriemi, které patří mezi nejmodernější používané baterie. Vzhledem k tomu, že baterie nemají paměťový efekt, lze segway nabíjet v libovolné fázi vybití baterií připojením napájecím kabelem k běžné elektrospotřebitelské síti.

Finanční náročnost provozování segwaye je malá - 100 km lze ujet za přibližně 10 Kč, maximální velikost rychlosti je 11 kilometrů za hodinu a baterie (v závislosti na stylu jízdy) vydrží až pět hodin provozu.

Pak už nám náš průvodce ukázal, jak bezpečně na segway nastupovat, jak bezpečně vystupovat a jak se na něm pohybovat. A přišla řada na nás. Postupně jsme si všichni jízdu na atypickém vozítku vyzkoušeli. Některým šla lépe, jiní byli ostražitější, ale po chvíli se všem dařilo dostat vozítko pod svou kontrolu. Jedna kolegyně, která na segwayi stála poprvé, připodobnila jízdu na vozítku k jízdě na lyžích. Každý si prostě našel svou metodu, jak nad vozítkem vyzrát a jízdu si užít.

Po hodině strávené příjemným způsobem před luxusním hotelem v Praze v poměrně příjemném počasí, jsme se s naším průvodcem rozloučili. Navzájem si popřáli pěkné a dlouhé prázdniny a rozešli se s tím, že se druhý týden v září opět uvidíme v učebně fyziky naší školy.

Projížďku na segway zobrazují fotografie.

Autor fotografií:

Jaroslav Reichl