Fyzika v 18L

Měření velikosti tíhového zrychlení

Když jsme ve třidě 18L SPŠST Panská probrali základní vlastnosti kyvadel a spočítali několik úloh zaměřených na matematické kyvadlo, zadal jsem žákům úkol. Měli změřit velikost místního tíhového zrychlení.

Nejdříve jsme diskutovali obě adjektiva obsažená v úkolu. Poměrně rychle žáci vymysleli, že velikost tíhového zrychlení se mírně na zemském povrchu mění, proto je pro správnost nutné uvést, že bude měřena velikost místního tíhového zrychlení.

Poté jsme diskutovali druhé adjektivum. I to se podařilo během chvíle dešifrovat: na Zemi, která rotuje kolem své osy, je nutné mluvit o tíhové síle, tíhovém zrychlení, ne jen o gravitační síle či zrychlení.

„Tak, máme vyřešeno, co budeme měřit. Ale jak to budeme měřit?“ ptám se dále žáků.

Vzhledem k tomu, že jsme probírali matematické kyvadlo, jehož perioda závisí na délce závěsu a velikosti tíhového zrychlení, žáci přicházejí s nápadem použít matematické kyvadlo.

„Jak budeme postupovat?“ ptám se.

„Změříme periodu a délku matematického kyvadla a vypočítáme velikost tíhového zrychlení,“ odpovídají žáci.

„Jak změříte periodu?“ pokračuji ve vyzvídání.

Odpověď „Stopkami“ nebo „Telefonem“ nikdo neřekl - žákům bylo jasné, že na to se neptám. Po chvíli a několika drobných nápovědách si žáci uvědomují, že měřit jednu periodu, která se bude pohybovat v řádu sekund, nebude příliš přesné. Proto bude nutné proměřit period více - ideálně deset a poté pracovat s průměrnou hodnotou.

Teprve až v tuto chvíli dávám žákům připravené pracovní listy. Kromě hledání velikosti místního tíhového zrychlení mají za úkol sestrojit i grafy závislosti periody na délce závěsu kyvadla a na odmocnině z této délky.

Pak přináším modely matematických kyvadel - po učebně jich rozvěsím celkem osm, s devátým kyvadlem budou žáci měřit na školní zahradě, kam cca devítimetrové kyvadlo spustíme z okna ve druhém patře.

Žáci začínají měřit a kromě kyvadla s dlouhým závěsem jde měření celkem rychle. Pak je nutné za každou skupinu nasdílet ostatním skupinám délku závěsu kyvadla a odpovídající periodu. Výpočet průměrné změřené periody chvíli trvá. Ale pár minut před koncem hodiny je již na tabuli připravená tabulka vyplněná. Na základě těchto dat pak budou žáci již samostatně doma sestrojovat příslušné grafy.

Při pohledu na data naměřená v obou skupinách vidím na první pohled chybu. V první skupině je chybička pouze drobná. Ve druhé skupině též, ale až poté jsem posledními žáky odcházejícími z učebny upozorněn na jedno opravdu se vymykající měření. Naštěstí stihneme autora měření před další hodinou oslovit, aby se podíval do svých záznamů. Pohledem do nich zjišťuje, že ostatním nasdílel nepřesné údaje. Proto ohlásí správné údaje.

Ač se žáci snažili, drobné chybičky v jejich měření byly. Nicméně jimi naměřená velikost tíhového zrychlení byla skutečné hodnotě poměrně blízko.

Na další společné hodině pak společně okomentujeme sestrojené grafy a vyzdvihneme výhodu grafu závislosti periody na odmocnině z délky. Tato zkušenost bude žákům v dalším studiu velmi užitečná.

Průběh měření zobrazují fotografie.

Autor fotografií:

Jaroslav Reichl