Měření vlastního mechanického výkonu

Když jsme probrali a na početních úlohách procvičili mechanický výkon se žáky třídy 18L SPŠST Panská, vyzval jsem je, aby popřemýšleli, jak by mohli sami změřit svůj vlastní výkon. Chvíli bylo rozpačité ticho a pak se začaly ozývat různé návrhy, které měly společný základ: proměřit velikost síly, kterou něco zvedneme, dráhu, po které to zvedneme, a dobu, za kterou se příslušná změna uskuteční.

„To je fajn, ale jak budeme měřit velikost té působící síly?“ ptám se.

Postupně vymyslíme, že bude záviset na tom, v jaké poloze bude ruka zvedající předmět (skrčená v lokti nebo natažená), a že se tato síla bude špatně měřit.

„Co běžet třeba po chodbě?“ zazní další návrh.

„To by šlo, ale opět: jak budeme měřit velikost síly? Dráhu a čas v tomto případě změříme pohodlně.“

Zase chvíle vymýšlení různých variant téhož.

„Zkuste spojit to, co jste zatím navrhli. Chtěli jste něco zvedat, ale zvedání rukou jsme domysleli, že je technicky neměřitelné,“ snažím se žáky nasměrovat správným směrem.

„Tak vystoupit na židli!“ napadne někoho.

„To je dobrý nápad, ale tady bude strašně krátký čas,“ namítám. „Dal by se nějak prodloužit?“

Nápad pomalého zvedání těla na židli žáci zavrhli okamžitě po tom, co tento nápad padl.

„Nenapadá vás žádný způsob, jak zvedat vlastní tělo na delší dráze, než je vystoupení na židli?“ usmívám se a čekám, koho to napadne jako prvního.

„Schody!“ ozve se s téměř posvátnou úctou, ale přitom poměrně opatrně.

„Super! To je ono. Tam se bude velikost síly měřit dobře - proč?“ pokračuji v pátrání po metodě měření.

„Protože to je naše tíhová síla,“ zazní odpověď.

„Ale bude se blbě měřit výška,“ postěžuje si někdo ve třídě.

„Proč myslíš? Jakou výšku vlastně budeme muset měřit?“ ptám se.

„No tu svislou … aha, takže ta se bude měřit dobře, když spočítáme schody a změříme výšku jednoho!“ rozzáří se tvář žáka, který přišel na tuto odpověď.

„Paráda! Takže už máte všechno. Pravítko máte, iVěc na měření času také a pracovní listy, abyste nemuseli kreslit sami tabulku, vám teď rozdám.“

Po upozornění, že všichni ostatní ve škole se učí normálně, vycházejí žáci z učebny s tím, že si už předem vybrali půlpatra schodiště, na kterých budou měřit.

Samotné měření pak probíhá celkem rychle. Po prvotním proměření výšky schodu žáci začínají vybíhat vybrané půlpatro. A i tady jsou různé metody - někdo běží tak, že šlápne na každý schod, někdo bere schody po dvou nebo po třech. To jsem nespecifikoval a nechávám to plně na žácích.

Když mají žáci naměřeny potřebné údaje, vracejí se zpět do učebny fyziky a počítají z naměřených dat svůj výkon. Někteří zapomenou naměřené údaje v centimetrech převést na metry, čímž získají výkon hodný superhrdiny! Ale většina žáků, kteří se tohoto omylu dopustili, se velmi rychle opraví.

Když další týden proměří totéž i druhá skupina, rozebereme si na společné hodině výsledky, ke kterým žáci došli.

„Pokud nejste trénovaní sportovci, kteří mají trénink několikrát denně, tak váš výkon by měl být přibližně 400 wattů až 500 wattů, což většině z vás vyšlo,“ komentuji vypočítané hodnoty výkonu.

Pak sáhnu do kabinetu pro rychlovarnou konvici.

„Dovedli byste svůj výkon porovnat s výkonem tohoto spotřebiče, který znáte z domova?“ ptám se.

Když si ujasníme, že výkon rychlovarné konvice je řádově 2 kW, je jasné, že výkon žáků je roven zhruba pětině až čtvrtině výkonu rychlovarné konvice.

„Doufám, že vám bude toto měření užitečné při dalších odhadech, které budeme muset později dělat. A navíc - je super, že jste použili vlastní tělo. To ještě pro určování řady dalších fyzikálních parametrů využijeme!“ shrnuji.

Průběh měření mechanického výkonu zobrazují fotografie.

Autor fotografií:

Jaroslav Reichl

© Jaroslav Reichl, 31. 1. 2019