19. 9. - Počítačové zpracování dat VERNIER

První setkání školního roku 2024/25 proběhlo ve spojení s centrem Zbyška Mošny. Celkem 25 učitelů (včetně vedoucích Elixírů) se nechalo inspirovat pokusy s měřícím systémem Vernier, které si pro nás připravili Pavel Bém s Jakubem Jermářem.

Přestože řada z nás tento systém zná, používá a ví, jak data zpracovávat, poznali jsme řadu nových nápadů, které můžeme ve své výuce použít. Nicméně pro přibližně polovinu účastníků byl systém něco nového a jistě rádi využijí možnosti zapůjčení vernieřích čidel z našich center do své výuky. Prošli jsme deset stanovišť inspirovaných Kuchařkou fyzikálních pokusů ( https://www.vernier.cz/experimenty/kucharka/index.php). Všechny pokusy jsou zde podrobně popsány.

Nejprve jsme diskutovali praktické rady pro využití senzorů - například pro připojení k androidu je nutné zapnout polohovací službu (GPS) pro nalezení nejbližšího čidla, výhody a nevýhody tabletů a mobilních telefonů vs. počítače, tyčový teploměr je chemicky odolný, takže se neničí chemikáliemi, seznámili jsme se i se skvělým teploměrem GDX-TC s malou tepelnou setrvačností (přesněji malou tepelnou kapacitou čidla).
Na stanovištích jsme měli možnost měřit aktivitu radioaktivních zářičů, seznámit se s novými pojmy jako je vsakovací teplo (pokud kápneme vodu na papírový ubrousek, tak dojde k uvolňování tepla a měřitelnému zvýšení teploty) i využít softwarové prostředí dodávané k senzorům Vernier.
Mezi nejzajímavější pokusy, které jistě zaujmou žáky ve škole, vybíráme následující:
1. Komínový efekt - měřili jsme vznik proudění vzduchu nad měděnou trubkou drženou v ruce. I relativně nízká teplota ruky stačí na vyvolání měřitelného komínového efektu.
2. Plíce jako průtokový ohřívač vzduchu - teplota vdechovaného a vydechovaného vzduchu je na grafech krásně kontrastní a i v relativně teplé místnosti činí rozdíl asi 16 °C. Je možné měřit například v zimě venku a rozdíl teplot bude samozřejmě ještě mnohem výraznější.
3. Krásná, ale přesto jednoduchá demonstrace adiabatického ohřevu je měření teploty vzduchu v PET láhvi pomocí bodového teploměru GDX-ST (senzor má velmi malou tepelnou kapacitu, takže rychle reaguje na změny teploty). Při stlačení láhve dojde k (prakticky) adiabatickému ohřevu, tedy k vzrůstu teploty uvnítř láhve.
Je vhodné připravit studenty a nechat je rozmyslet následující otázkou: Vložím teploměr do láhve, udělejte odhad teploty v průběhu jedné minuty, když se nic neděje (měla by to být rovná čára).
Jak to bude, když to přikryju dekou? Opět přikrýt dekou a ukázat - odhalení miskoncepcí, kdy si třeba studenti představují, že dojde ke zvýšení teploty, protože deka "hřeje".
Vlastní měření probíhá následovně: Vložit teploměr do láhve, nechat být (konstantní teplota), stlačit (nárůst teploty), nechat (pozvolný pokles k teplotě okolního vzduchu), potom zase přestat tlačit (pokles pod teplotu vzduchu, protože se láhev opět rozpíná) a následuje návrat k teplotě okolí. Můžeme naměřit změny teploty cca o 2˚C.
4. Svíčka - teplota měření plamene (odhady) pomocí teploměru GDX-TC. Nápady: zmapujte rozložení teploty. Diskuze - měří teploměr opravdu teplotu plamene? Co vlastně měří? (problém je, že teploměr odvádí teplo). Výhoda teploměru - velký rozsah. Nevýhoda - menší přesnost.
5. Proč mokré dřevo špatně hoří? Aneb velké výparné teplo vody, které dlouho drží teplotu předmětu v plameni pod bodem vzplanutí, na teplotě varu vody.
Nastavení měření - měřit 10x za sekundu, zastavit ručně. Záznam suchého teploměru a měření času pro dosažení teploty 130 ˚C.
Poté namočíme, ideálně tak, aby na špičce teploměru byla velká kapička. Opět je vhodné před pokusem položit otázku, jaký bude průběh teploty a nechat žáky přemýšlet a až poté provést vlastní pokus.
Za vedoucí center můžeme potvrdit vysokou úroveň dnešního setkání. Bylo to opravdu poučné a zajímavé. Účastníkům děkujeme za návštěvu a těšíme se na další setkání v říjnu.