Jeden z možných experimentů, který pomáhá žákům uvědomit si rozdíl mezi veličinami tlak a tlaková síla.
Za inspiraci děkuji své spolužačce, kamarádce a kolegyni Elišce Veselé.
Cíl
Žák si uvědomí význam fyzikální veličiny tlak.
Žák je schopný na jednoduchých praktických ukázkách popsat rozdíl mezi tlakem a tlakovou silou.
Zařazení do učebnice
Zde popsaná varianta předpokládá znalost veličiny tlak a zařazení experimentu je tak vhodné až na závěr lekce Tlak a tlaková síla 2. Po drobné úpravě ale lze použít jako motivaci před lekcí Tlak a tlaková síla 1.
Průběh experimentu
Základní varianta
Na začátek položíme žákům dotaz: „Kdo má tak velkou sílu, že dokáže prasknout nafouknutý balónek?”. Přirozeně se pár (nebo většina) žáků přihlásí. Vyzveme jednoho dobrovolníka a necháme ho tlačit na balónek celými plochami dlaní jeho rukou. Ať se snaží jak se snaží, balónek nepraskne.
Žáci velmi pravděpodobně sami přijdou s tím, že je potřeba to udělat jinak. Vyhovíme jejich přání a necháme dobrovolníka, aby balónek praskl například špendlíkem.
Následuje osobní dotaz na dobrovolníka: „Ve kterém případě jsi působil větší silou?”. Odpověď zní, že v prvním.
Dalším krokem je posloupnost otázek, které pomáhají u žáků fixovat vnímání rozdílu mezi veličinami tlak a tlaková síla. Může vypadat následovně:
(Jedná se jen o ukázku. Otázky je samozřejmě nutné přizpůsobovat situaci ve třídě.)
„V prvním případě působil spolužák větší silou a balónek nepraskl. Jak je to možné?”
O: Dlaně měly mnohem větší plochu.
„Jak velká síla je potřeba na prasknutí balónku?”
Na základě této otázky si mají žáci uvědomit omezený význam veličiny síla a tím pádem i potřebu zavedení ještě další veličiny.
O: To nejde říct. Záleží totiž, na jak velké ploše působí.
„Která veličina kromě síly ovlivňuje to, jestli balónek praskneme, nebo ne?”
O: Plocha, na které síla působí.
„Co popisuje fyzikální veličina tlak?”
Připomenutí již známé veličiny.
O: Jak velká síla působí (nebo by působila) na plochu jeden metr čtvereční.
„Jak velký tlak přibližně vyvolaly na balónek ruce? A jaký tlak vyvolal špendlík?”
S řešením může výrazně pomoci vyučující. Cílem je ukázat dvě velmi odlišné hodnoty.
O: Za předpokládané síly 200 N a plochy dlaní 40 cm2 vyvolají ruce tlak 50 kPa. Ve druhém případě předpokládáme sílu 10 N a plochu špičky špendlíku 0,025 mm2, vyvolá špendlík tlak 400 MPa.
„Jak asi velký tlak je potřeba na praskuntí balónku?”
O: Něco mezi 50 kPa a 400 MPa.
„Jak velkou silou by musely na balónek tlačit ruce, aby vyvolaly stejný tlak jako špendlík?”
Atd…
Použité pomůcky
balónek, špendlík
Rozšířená varianta
Vezmeme kus překližky nebo pevnějšího kartonu, položíme na balónek a necháme nějakého žáka, aby na něj vylezl. K pravděpodobnému překvapení ostatních, balónek (průměrného) žáka udrží. Pokud desku podložíme například devíti balónky, udrží s přehledem několik žáků včetně vyučujícího.
Použité pomůcky
balónky, deska
