Mechanický výkon - motivační experiment
„Potřebuji dva dobrovolníky k jednomu experimentu,“ říkám na začátku jedné hodiny fyziky ve třídě 18L SPŠST Panská, aniž jsem napsal na tabuli téma hodiny.
Michal Bukovčan a Dan Eichler se ihned hlásí a přicházejí ke katedře.
„Tady máte dvě nádoby se šotolinou, zvažte je a nahlaste třídě výsledek,“ říkám.
„Co že tam je?“ nechápou kluci.
„Považujte to za písek,“ usmívám se nad znalostí (pro současné žáky) cizích slov.
„Osm set padesát jedna gramů,“ hlásí Michal.
„No nevadí, ráno, když jsem to chystal, měla nádoba o gram méně,“ reaguji.
„Moje má také 851 gramů,“ přidá se Dan.
„Super, tak je vše v pořádku. Hmotnosti obou nádob s pískem jsou tedy stejné,“ shrnuji.
Pak vysvětlím klukům, kam budou nástrojem, který za chvíli dostanou, přemísťovat písek. Zatím vše chápou.
„Michale, vyber si, z jaké ruky chceš nástroj na přendávání písku,“ vyzívám Michala poté, co jsem nenápadně sáhl za dveře do kabinetu a za zády schoval polévkou lžíci a kávovou lžičku.
Michal si vybral ruku, v níž byla ukryta polévková lžíce. Tváří se trošku nešťastně, ale když podávám Danovi kávovou lžičku, Michal pochopí, že je na tom přeci jen lépe.
Na můj pokyn kluci začnou s přendáváním písku ze své nádoby do velké misky mezi nimi. Ač je jasné, jak experiment dopadne, chtěl jsem, by jej všichni žáci třídy viděli. Po chvíli za občasných komentářů kamarádů ze třídy Michal dokončuje svůj úkol.
„Myslím, že je jasné, jaký je výsledek,“ končím experiment. „Pánové děkuji, Dane, nezlob se - jeden z vás tu malou lžičku mít musel.“
Pak se vyzývám žáky ve třídě, aby experiment, který viděli, popsali z fyzikálního hlediska. Po několika mých dotazech a směřování správným směrem se dozvídám správnou informaci: oba kluci vykonali stejnou mechanickou práci. Rozebereme ještě, zda mechanická práce nutná k přeložení písku z jedné nádoby do druhé závisí na velikosti (resp. objemu) nástroje, kterým přendáváme. Žáci celkem rychle a dobře vyargumentují, že nezávisí.
„Ale ten s malým nástrojem se více nadře, ne?“ poznamená kdosi.
„To je pravda!“ chválím. A rozebereme ještě rozdíl mechanické práce a fyzické námahy spojené s nutností zajistit základní funkce pro tělo (dýchání, …).
„Přesto se ale přemísťování písku u obou kluků něčím lišilo,“ vracím se zpátky k řešenému problému.
„Michal byl rychlejší,“ zazní správná odpověď ze třídy.
„Super. Takže oba konali stejnou mechanickou práci, ale Michal jí vykonal za kratší čas,“ shrnuji zatím zjištěná fakta. „Můžeme o klucích říct v tomto kontextu ještě něco víc?“
Po chvílí tápání, kolem správného pojmu, se dobereme k tomu, že Michal pracoval s větším mechanickým výkonem.
„A jak bychom tedy výkon mohli definovat?“ ptám se.
„Je to práce dělená časem,“ ozve se ze třídy.
„Prima. Doufám, že si tedy budete pomocí tohoto experimentu pamatovat, jak je mechanický výkon definován,“ říkám a píšu na tabuli téma hodiny Mechanický výkon. Pokračujeme zápisem postupu experimentu, definicí mechanického výkonu, souvislostí jednotek ze soustavy SI a jednotek používaných v praxi, …
Průběh motivačního experimentu k zavedení pojmu mechanický výkon je zobrazen na fotografiích.
Autor fotografií:
Jaroslav Reichl
© Jaroslav Reichl, 8. 1. 2019