Fyzika v 22M

Newtonovy zákony

Když jsme probrali se žáky třídy 22M SPŠST Panská základní veličinu dynamiky – sílu – a teoreticky i experimentálně probrali první Newtonův zákon, vyzval jsem žáky, zda mají možnost přinést do školy dva skateboardy.

„Nosit je nemusíte,“ dodávám ihned. „Ale mohli bychom další dvě hodiny udělat zajímavější.“

Hned se hlásí dva žáci, že není problém skateboardy donést.

„Doufám, že nebydlíte daleko od školy,“ dodávám opatrně.

Byl jsem uklidněn, že donést skateboard do školy není problém.

Před hodinou, ve které jsme chtěli donesené skateboardy použít, jsme mírně upravili učebnu tak, že jsme lavice odstrčili do zadní části učebny, aby vpředu vznikl prostor pro jízdu na skateboardu.

Žáci se postupně na mé pokyny střídali a experimenty prováděli sami. Vždy jsem určil, jak má být experiment proveden, a poté jsme společně diskutovali jeho závěr a já udělal příslušný zápis na tabuli. Během první hodiny jsme tak postupně zrealizovali tyto experimenty:

jeden žák strčí do druhého žáka, který stojí na skateboardu;

jeden žák táhne druhého žáka, který stojí na skateboardu;

jeden žák brzdí žáka, který se směrem k němu rozjel na skateboardu;

dva žáci (přibližně stejné hmotnosti) stojí na skateboardech a navzájem se od sebe odstrčí;

drobnější žák a učitel stojí na skateboardech a odstrčí se od sebe navzájem.

Na základě silové bilance provedených experimentů a rozdiskutovaných dvou myšlených experimentů (při kterých by se žáci navzájem táhli na skateboardech za provázek) vyslovíme znění druhého Newtonova zákona: zákona síly.

Další hodinu pak opět připravíme učebnu a provedeme společně tyto experimenty:

dva žáci drží dva spojené siloměry a postupně za svůj siloměr táhne: jeden žák, druhý žák, oba žáci;

žák stojící na zemi uvede do pohybu na skateboardu druhého žáka;

žák na skateboardu se odstrčí od žáka stojícího na zemi;

dva žáci přibližně stejné hmotnosti stojící na skateboardech se od sebe navzájem odstrčí;

drobnější žák a učitel stojící na skateboardech se od sebe navzájem odstrčí.

Opět provedeme silový rozbor těchto situací a na základě něj vyslovíme třetí Newtonův zákon: zákon akce a reakce.

Pak ještě kladu několik záludných otázek, které mají za cíl ověřit pochopení vysloveného zákona žáky a případně toto pochopení prohloubit. Diskusi o inteligentním stolu, který dokáže působit silou na penál i na učitele stojícího na něm tak, aby kompenzoval tíhovou sílu, zvládnou žáci velmi dobře.

„Když už tady ten skateboard máme, tak si uděláme experiment, který vysvětlíme až další hodinu,“ usmívám se pár minut před koncem hodiny. „Jeden dobrovolník na skateboard, prosím!“

Když byl dobrovolník připraven, zeptám se: „Mohl bych ho uvést do pohybu nějak na dálku?“

Několik odpovědí inspirovaných různými sci-fi filmy ignoruju. Pak přišla ta správná odpověď: „Mohl byste po něm něco hodit!“

Mám připravený volejbalový míč a zkoušíme to s ním.

„Trošku to s ním cukne, ale není to ono,“ říkám smutně. „Půjde to nějak vylepšit?“

„Musel byste po něm hodit něco těžšího,“ ozve se ze třídy.

Souhlasím, vyndávám z nosítek na stole připravenou prázdnou dvoulitrovou PET láhev a jdu k vodovodnímu kohoutku. Žáci v lavicích se začnou potutelně usmívat, dobrovolník u skateboardu se vyděsí. Nicméně dotáhnu svůj záměr do konce. A je vidět, že se skateboard při chycení láhve opravdu pohne.

„Šlo by to i jinak?“ ptám se.

„No že by tu láhev hodil vám,“ radí spolužák.

Chvíli mi trvalo, než jsem dobrovolníka na skateboardu hecnul tak, aby po mně láhev hodil opravdu prudce. Ale nakonec se podařilo!

„Tento experiment si vysvětlíme detailněji příště,“ říkám na závěr hodiny.

Kéž by si žáci Newtonovy zákony spojili s těmito experimenty, až budeme řešit různé kvalitativní i kvantitativní úlohy!

Průběh dvou hodin zobrazují fotografie.

Autoři fotografií:

Nikola Měrka

Jaroslav Reichl