Fyzikálně – technické workshopy v NTM

Milí přátelé

Jako učitel si nyní dopřávám pouze a jenom radosti. Co je na učení nejhezčí ?  Vyrobit si zajímavou pomůcku a nechat si s ní pohrát žáky tak, že jasně pochopí zákonitosti v ní ukryté. 

Tak to jsou ty workshopy, které v NTM připravuji a vedu pro žáky SŠ, ale některé i pro ZŠ. Prostě ideální dvouhodiny pro skupiny do 15 žáků. A všechny mají přibližně stejné schéma:

Kraťoučký úvod do tématu, rozdat pomůcky pro skupinky – většinou s nějakými úkoly, vysvětlovat co je třeba za stálého obcházení, kraťoučké shrnutí. To vše v učebnách prošpikovaných pomůckami. Na závěr jdeme do dopravní haly podívat se na realizaci daného tématu na historických vozidlech.

Workshop je prostě dílna a tam si má každý na věc sáhnout rukama, sáhnout přemýšlením i propojit s historickou realizací. 

První workshopy vznikaly pro průmyslováky, ale později jsem je upravil i pro gymnazisty. Za vším je čistá Fyzika. (Teď chodí na ws víc gymply než průmky).   No, a pár pěkných mám i pro základky, jsou však šikovné i pro středoškoláky.

 

Na této stránce uvádím zhruba obsah následujících workshopů:

1) LOŽISKA + smykové tření a valivý odpor

2) PRUŽINY + harmonický pohyb

3) MECHANISMY

4) MOTORY

5) TEPLO

6) OPTIKA

7) ČAS

8) LÉTÁNÍ

9) ELEKTROMAGNETISMUS

Workshopy se objednávají na stránkách Technického muzea  www.ntm.cz  a dále jděte na aktivity a vzdělávání, -> pro školy -> pro střední/základní školy a zde do objednávacího kalendáře. Pro nestandartní objednávku je nejlépe se dohodnout mailem se mnou na jiritom@seznam.cz

1) Workshop  LOŽISKA + smykové tření a valivý odpor

Hrát si s ložiskem (které jsme vyžebrali v autoopravně) byla v mém dětství radost. Dnes je spinner nedílnou součástí výbavy nejen kluků, ale i holek.

Pro ws mám slušnou hromádku ložisek všech druhů od firmy SKF. Studenti si zkusí – roztřídit je podle určitých vlastností, rozložit a složit několik velkých kousků, měřidlem si porovnat velikost smykového tření a valivého odporu, osahat si různá speciální kluzná i valivá ložiska, např. repliku historicky prvního, kuličkového ložiska od Leonarda da Vinci. Ukážu jim i opravu kluzného ložiska odléváním lož. slitiny…

V dopravní hale pak zkoumáme zejména ložiska parní lokomotivy – Hrbouna

Zde je obsah obou částí workshopu:

https://www.evernote.com/shard/s404/sh/4eee84f8-e640-4649-bcd7-0d319e947c04/ebfd7d862ea5dee12049366d37e689d2https://www.evernote.com/shar

d/s404/sh/eb26ad98-86e1-4ec3-b4c9-092a7744dda6/e13c750809c1cc60c19208222d5dc46e

Druhy ložisek:

https://www.evernote.com/shard/s404/sh/5a5e1631-4724-4aa8-aae0-bca3bde911f2/7d3740520b3e8fb69daa54abc5f3a05a

 

2) Workshop PRUŽINY + harmonický pohyb

Veškerý pohyb kolem nás prochází změnami rychlosti, tudíž podle 2. Newtonova zákona na vše působí setrvačné síly. Ty je potřeba tlumit pružinami. Pružina je tedy akumulátor energie. Učiňme pokus: Postavte se, povyskočte si (ne moc) a dopadněte na špičky. A teď znovu si povyskočte a dopadněte na paty. Na vlastním těle pocítíte rozdíl v tlumení: A byla to pružina – Achilovka + lýtkový sval, které ten první výskok utlumily.

Pojďme spolu projít všemi druhy kovových pružin, které tu od výrobce Pérovna Hostivař a dalších mám a prozkoumejme jejich vlastnosti, druhy namáhání, objevme, jak funguje tlumič automobilu a automatické pračky. Pojďme zviditelnit kmitání závaží na válcové, vinuté pružině i na soustavě dvou pružin. Snímání pohybu měřidlem od Verniera je dokonalé.

A pojďme spolu do dopravní haly prozkoumat odpružení historických kol, motocyklů, osobního auta a parní lokomotivy.

Uvidíme, že pojem odpružení provází celý náš technický i netechnický svět.

Tahák – Pružiny:

https://www.evernote.com/shard/s404/sh/5a5e1631-4724-4aa8-aae0-bca3bde911f2/7d3740520b3e8fb69daa54abc5f3a05a

Pružiny – pracovní list:

https://www.evernote.com/shard/s404/sh/5a5e1631-4724-4aa8-aae0-bca3bde911f2/7d3740520b3e8fb69daa54abc5f3a05a

 

3) Workshop  MECHANISMY

Všude kolem nás je pohyb, v technice nevyjímaje. (přímočarý, otáčivý, křivočarý) MECHANISMUS je zařízení, které mění jeden druh pohybu v jiný a je jich celá řada.        V tomto workshopu se zaměříme zejména na mechanismy čtyřčlenné a klikové a prozkoumáme jejich vlastnosti a použití. Dotkneme se (= rozebereme si) pro zajímavost i jeden mechanismus vačkový. Čidlo od Verniera nám ukáže, jak vypadá průběh zdvihu pístu, jeho rychlosti, případně i zrychlení u klikového mechanismu kompresoru.   Dotkneme se (= vyzkoušíme) co umí setrvačník, vysvětlíme si, co je vyvažování.

V dopravní hale potom vše prozkoumáme na tom největším mechanismu, který je k mání – klikový mechanismus parní lokomotivy – Hrbouna.

(pro gymnazisty se osvědčilo na přání zkombinovat ws Mechanismy s ws Motory)

https://www.evernote.com/shard/s404/sh/61ea2b95-c3f3-4a94-bdad-c1676e241374/6ca97705ba052afd3a16a1e4cd22080a

 

4) Workshop  MOTORY

Co je to – MOTOR??  – Definice nám říká, že je to zařízení, které mění libovolný zdroj energie na mechanickou práci. A takových je spousta (plachta na lodi, hydromotor, iontový motor…).  My se ovšem budeme doslova dotýkat motorů spalovacích, a to jednak se spalováním vnějším a se spalováním vnitřním.

Těmi staršími – s vnějším spalováním – motory parními a Stirlingovy jsme u nás v NTM bohatě zásobeni díky našim “Soutěžím NTM” i historii.

Ty běžné spalovací motory s vnitřním spalováním též máme v řezu a tak nahlédneme do všeho – do činnosti motorů čtyřdobých (včetně rozvodů) i dvoudobých (včetně kanálů), projedeme jednou otáčkou Wanklova motoru a zkusíme odstartovat motor pulzní.

Jako bonus si prohlédneme bateriové zapalování a v duch workshopů si můžeme na přání nechat projet tělem 12 000 voltů, a to individuálně, nebo skupinově. Jako první do toho jdu vždy já😄. Není lepší metoda jak si zapamatovat, co je to magnetická indukce.

V dopravní hale nakoukneme do vnitřností parní lokomotivy a na šasi automobilu Z   – tzv. Zetky z roku 1935.    

 

Přehled motorů s odkazy:

https://www.evernote.com/shard/s404/sh/f998cd4c-7874-4912-af10-4c5703a4f4fe/ccd6a73083a6e448a76131cb1bca333e

 

Stirlingův nebo parní motorek nejlépe pochopíme, když si jeden takový zkusíme sami vyrobit. K tomu slouží mé dvě soutěže popsané na stránkách:

www.betlemska-stirling.blog.cz

 

5) Workshop  TEPLO

Tento workshop je ze všech ws nejvíce fyzikální. Po krátkém vysvětlení pojmů Teplo a Teplota následuje představení přibližně deseti připravených pokusů, které si studenti následně v malých skupinkách vyzkouší.

V dopravní hale nahlédneme do vnitřností parní lokomotivy a zjistíme, jak je to s předáváním tepla. Totéž si na závěr ukážeme u řezu automobilového motoru “Zetky”.

Workshop je vhodný jak těsně před výukou této kapitoly Fyziky, tak i po jejím skončení.

Zadání pokusů:

https://www.evernote.com/shard/s404/sh/e36fc9e8-e9bf-40b4-9eaa-ae259c36fc8f/fbef708e2c7bdce375a88a7f288020a2

 

6) Workshop  OPTIKA  

Naprosté minimum teorie, ale samá praxe. Obsah ws odpovídá osnovám výuky.

Při tomto workshopu si se studenty zkusíme:

Lom světla

– Vlastnosti čoček – spojky a rozptylky  – zviditelněné paprsky v kouřové komoře.

– Vlastnosti parabolických zrcadel – taktéž

Určení ohniskové vzdálenosti spojky i rozptylky – práce s plošnými čočkami a hranoly a paralelními dvojlasery. Hledání úhlu totálního odrazu paprsku.

Sestavení dalekohledů ze sad dílů.

Zkoumání různých druhů dalekohledů.

Rozklad světla a jeho opětovné složení  (pouze v případě dvou lektorů, nebo dvojitého workshopu.

https://www.evernote.com/shard/s404/sh/700783cd-543a-4a61-b41a-dc345f4baf54/baf02723cb568a2bd6e80d4dd4ad4cd5

 

7) Workshop  ČAS  (není na stránkách NTM, třeba dohodnout)

Na úvod jedna provokující myšlenka: Žádný čas neexistuje – to se jen domníváme, že čas je to, co měříme. Čas prožíváme každý jinak, buňky stárnou každému jinak a teorie relativity tomu. V každém případě z toho vychází, že hodiny, ať už pendlovky, nebo krystalové, jsou jenom taková berlička, která nám pomáhá oriento -vat se v tomto světě.

Ale i ta berlička stojí za prozkoumání:

 

Při tomto workshopu si vyzkoušíme, že vnímání času je hodně individuální, s globusem a “Sluníčkem” se podíváme na sluneční rok a jeho období, -> sluneční hodiny…

Pomocí starověkého měřidla určíme čas podle Polárky, zmíníme čas lunární.

Dál použijeme historické i novější pomůcky pro měření krátkých úseků času.

Cennou pomůckou  je věrný model pražského orloje, kde si vysvětlíme čas staročeský, babylónský, německý a hvězdný.

V expozicích se podíváme na histirická měřidla krátkých úseků času.

https://www.evernote.com/shard/s404/sh/05d01f7f-d79b-484d-ac22-cc529270d381/d89f08f5cd23211ee1e0c9f144ba0946

 

8) Workshop  LÉTÁNÍ   (vhodný pro ZŠ i SŠ, je potřeba dohodnout)

Létání fascinovalo lidi už od pravěku  už ve starověku (v Číně) se létalo. A v nové době bratři Mongolfiérové a bratři Wrightové zdaleka nejsou začátky snahy létat, ale určitými vrcholy.

Jaké fyzikální zákonitosti se na létání podílí, to si při tomto workshopu vyzkoušíme s mnoha modely a pomůckami, a to jak u věcí lehčích než vzduch i těžších než vzduch.

Na závěr se podíváme na pětiminutové video, kde jsou prvními kamerami zaznamenány pokusy vzlétnout. Doslova fascinující !!

V dopravní hale se ve vitrínách podíváme na fantaskní modely strojů, které měly létat, skoro na dosah před námi visí naše nejstarší Kašparovo letadlo vyvinuté Blériotem a další a další letadla, včetně vrtulníku na závěr.

 

9) workshop ELEKTROMAGNETISMUS

Tento workshop ideálně sleduje osnovy středoškolské fyziky a využívá bohatého vybavení pomůckami k tomuto tématu. Žáci jsou pro jednotlivé experimenty rozděleni do malých skupin, v nichž si vyzkouší:

Zviditelnit magnetické pole přímého vodiče, magnetické pole cívky, vytvořit si jednoduchý elektromagnet, přesvědčit se, že se v cívce pohybující se v magnetickém poli indukuje napětí, osobním kontaktem se seznámit s indukční cívkou, prověřit Lenzův zákon na magnetu padajícím trubkou, sestavit si a proměřit transformátor, prakticky se naučit Flemingovo pravidlo levé ruky o směru působení síly, navinout a rozběhnout elektromotorek.

Dále mohou prozkoumat relé, zvonek, voltmetr či ampérmetr a uvidí činnou krystalku (obvod RLC) a historické elektromotory.

Workshop je výborným doplňkem výuky Fyziky a je možné ho zařadit před i po výkladu teorie

 

 

Heslovité body k workshopu:

https://www.evernote.com/shard/s404/sh/f442318f-9061-4eee-a200-61ddc523fdff/c958f78ca8e6e0ee613b86f2f360c352