Napodobování grafů rovnoměrného přímočarého pohybu

Když se žáci seznamují ve fyzice se základním kinematickým popisem pohybu hmotného bodu, musejí rozumět i grafům, které různé typy pohybů popisují. Základní čtení z obecných grafů jsme se žáky třídy 16D SPŠST Panská již zvládli, ale bylo nutné se posunout dále a zajistit pochopení i fyzikálních grafů. A nejen jejich pochopení, ale také pochopení souvislosti daného grafu s reálným pohybem.

Proto jsem žákům týden před inkriminovanou hodinou zadal domácí úkol:

„Přineste si na pátek autíčko. Ale pozor - žádné angličáky a podobně. Větší auto znamená, že se vám bude pracovat lépe.“

Byl jsem zvědav, jaká auta žáci do školy přinesou.

Už o přestávce před hodinou fyziky vidím i slyším, že žáci svůj úkol splnili. Učebnou fyziky jezdí auto na dálkové ovládání, které navíc bliká a hraje melodii z filmů o neohroženém agentovi Jejího Veličenstva Jamesu Bondovi.

„Jsem zvědav, jak s tímhle autem budete plnit úkoly, které jsem pro vás nachystal,“ usmívám se.

„Jak to myslíte?“ ptají se vystrašeně žáci.

„To uvidíte,“ nechávám si pro sebe obavy, jak bude auto ovládané elektromotorem jezdit „na neutrál“. Při aktivitě, kterou mám připravenou, bude totiž nutné autem pohybovat rukou a to poměrně přesně.

„No nevím, jak to půjde s tímto autem,“ usmívám se, když vidím další auto, které je sice dostatečně velké, ale má poměrně členitý povrch. „Obávám se, že od jeho povrchu se budou ultrazvukové vlny téměř nekontrolovaně odrážet do všech směrů. Ale třeba to půjde!“

Na začátku hodiny pak žákům rozdám dataloggery od firmy Vernier a popisuji základní práci s nimi. Poměrně rychle základní ovládání zvládnou a mohou tedy k dataloggeru připojit čidlo polohy.

„Chvíli si pohrajte, ať zjistíte, z jaké vzdálenosti sonar snímá, zda bude fungovat spolehlivě s vaším autem a podobně. Pak se pustíme do práce, kterou mám připravenou.“

Žáci si skutečně hrají, ale těší mě, že ne bezmyšlenkovitě, ale skutečně zkoumají činnost sonaru. Pak jim rozdám pracovní listy s předtištěnými grafy popisujícími rovnoměrný přímočarý pohyb. Žáci mají za úkol grafy napodobit pomocí pohybu autíčka. To znamená, že je nutné autíčkem pohybovat takovým způsobem, ale se na displeji dataloggeru vykreslil stejný (nebo alespoň podobný) graf, jaký je zobrazen na papíře.

Některé grafy jdou napodobit snadno, u jiných vzniká trošku problém. Grafy rovnoměrného pohybu totiž nepřipouštějí zrychlení nebo zpomalení automobilu. Ale ve skutečnosti je nutné auto, které bylo původně na lavici v klidu, urychlit na požadovanou velikost rychlosti a následně zase zabrzdit. Tyto části pohybu ale rovnoměrný pohyb nepopisuje. Proto se žáci museli s touto skutečností vyrovnat!

Po naměření všech předložených grafů jsme si nerealizovatelné úseky grafů vysvětlili a ukázali si, jak by je bylo možné upravit tak, aby byly více podobné reálnému pohybu.

Práce s dataloggery a grafy žáky bavila. Snad si tedy tyto poznatky budou pamatovat do dalšího studia nejen fyziky. To se ostatně uvidí na dalším cvičení z fyziky, na kterém budou pro žáky připraveny grafické „lahůdky“ …

Průběh práce žáků během napodobování grafů zobrazují fotografie.

Autor fotografií:

Jaroslav Reichl

© Jaroslav Reichl, 7. 10. 2016