Odborný článek

Cyklověž

Anotace

Jednou z moderních, užitečných a na pohled atraktivních staveb v českých městech je cyklověž. Aktivita je zaměřena na řešení úloh o výpočtu objemu a povrchu vycházejících z reálných dat o stavbě a se souhlasem firmy SYSTEMATICA, s.r.o. Žáci pracují s počítačovým modelem rozvinu pláště v programu GeoGebra a využívají on-line kalkulátoru pro výpočet objemů a obsahů.

Úvod

Cyklověž - úschovna kol

Cíl

Žák/yně

  • propojí ve svých představách rovinný útvar s jeho prostorovým umístěním,
  • provede správný „ruční“ výpočet na základě získaných dat rozvinu pláště tělesa a výsledek uvede ve správných jednotkách,
  • užitím nástroje programu GeoGebra stanoví obsah vybrané plochy v jednotkách čtverečních,
  • ze zjištěných údajů určí přibližné měřítko, v jakém byl sestrojen počítačový model,
  • k výpočtům objemu a povrchu pláště jehlanu využívá vhodný on-line kalkulátor,
  • řeší problémové úlohy motivované praxí.

Základní informace

  • Stupeň vzdělávání: gymnázium, střední škola
  • Věková skupina:  16 - 19 let
  • Vzdělávací obor: matematika a její aplikace
  • Tematický okruh: geometrie v prostoru
  • Časová dotace:
    • Výuka: 1 - 2 vyučovací hodiny
    • Příprava: 0 minut

Očekávané výstupy

Správný výčet a stanovení potřebných dat z počítačového zpracování rozvinu pláště a využití vhodného online kalkulátoru na výpočet objemu a obsahu nezbytného k řešení úloh.

Pomůcky, hardware, software

  • Učitel/ka: PC s připojením na internet, dataprojektor
  • Žák/yně: PC, tablet nebo mobilní telefon s připojením na internet, kalkulátor

Potřebné znalosti a dovednosti

  • Oborové
    • vlastnosti pravidelného hranolu a jehlanu,
    • znalost plášťů pravidelného hranolu a jehlanu a způsobu výpočtu jejich obsahů,
    • zběhlost v počítání s procenty, převody jednotek,
    • práce s měřítkem plánu.
  • Digitální
    • vyhledání v databázi materiálů a otevření obrázku v on-line prostředí programu GeoGebra.

Přínos využití digitálních technologií

Aktivní práce s připraveným počítačovým modelem reálného objektu a využití on-line kalkulátoru k efektivním výpočtům.

Zdroje

Metodická poznámka

Úlohu číslo 2 necháme nejdříve žáky řešit samostatně. Především se žáci musí v modelu rozvinu pláště hranolu dobře zorientovat. Protože třetí úloha pracuje s hodnotami zjištěnými v první úloze, před jejím řešením provedeme společně kontrolu správného postupu a výsledku.

Dalších asi 10 minut žáci pracují na úkolu 3 v prostředí programu GeoGebra opět samostatně. Poté znovu následuje reflexe a kontrola správnosti řešení.

Při řešení poslední úlohy se žáci musí řídit zavedenou symbolikou veličin uvedených v on-line kalkulátoru.

Popis vzdělávací aktivity

Model rozvinu je vytvořen v programu GeoGebra na základě skutečných stavebních údajů. Ve druhé úloze slouží jen jako zdroj číselných hodnot.

S počítačový modelem žák/yně aktivně pracuje ve třetí úloze, využívá jednoduché nástroje programu GeoGebra (mnohoúhelník, obsah).

Pro správné řešení čtvrté úlohy je opět potřeba získat údaje z rozvinu pláště.

Úloha 1 - Počítačový model rozvinu pláště cyklověže

Zjednodušený model cyklověže

Mezi výukovými materiály webových stránek www.geogebra.org vyhledejte aktivitu nazvanou Rozvin pláště cyklověže. Soubor otevřete v aplikaci programu GeoGebra a s jeho pomocí vyřešte další úlohy.

Úloha 2 - Reklamní plocha k pronájmu

Vypočtěte obsah maximální prosklené plochy, kterou může zhotovitel poskytnout k reklamním účelům. Na obrázku jsou skleněné části znázorněny nevybarvenými obdélníky, vstupní části nemohou sloužit k reklamním účelům. Uvedené rozměry jsou v mm. Uvažujte, že spojovací neskleněné části tvoří 2 % vypočteného povrchu. Konečný výsledek zaokrouhlete na celé metry čtvereční.

Řešení

Z údajů v počítačovém modelu rozvinu pláště vypočteme obsah S prosklené plochy (bez vstupních otvorů) například takto:

\[ S=2{,}1\cdot1{,}2\cdot12\cdot7+2{,}1\cdot1{,}6\cdot10=245{,}28~\mathrm{m^2} . \] 

Jestliže\[ 2~\% \] vypočtené plochy tvoří spojovací části, maximální možná reklamní plocha odpovídá\[ 98~\% \] z\[ 245{,}28~\mathrm{m^2} \], což je\[ 240{,}374\,4~\mathrm{m^2} \], zaokrouhleno\[ 240~\mathrm{m^2}. \]

Úloha 3 - Měřítko počítačového modelu

  1. Pomocí nástrojů programu GeoGebra stanovte obsah stejné plochy (jako v úloze 2) počítačového modelu v jednotkách čtverečních.
  2. Určete z těchto údajů (vypočteného v úloze 2 a stanoveného v počítačovém modelu) přibližné měřítko počítačového modelu za předpokladu, že v počítačovém modelu bylo dodrženo stejné měřítko na obou souřadných osách.Podíl spojovacích neskleněných částí zanedbejte.

Řešení

  1. Je potřeba obrázek otevřít v aplikaci. Pak užitím nástroje Mnohoúhelník vyznačíme celou plochu určenou k reklamním účelům a výběrem nástroje Obsah zjistíme hodnotu pro vybraný mnohoúhelník\[ S_m=109{,}5~\mathrm{j^2} \] (obrázek 1).
Obrázek 1 - Obsah reklamní plochy počítačového modelu

2. Známe vypočtený obsah reklamní plochy\[ S_v=245{,}28~\mathrm{m^2} \] a obsah plochy počítačového modelu\[ S_m=109{,}5~\mathrm{j^2} \]. To znamená, že \[ 1\ \mathrm{j^2}=2{,}24\ \mathrm{m}^2 \] a \[ 1\ \mathrm{j}=\sqrt{2{,}24}\doteq1{,}5\ \mathrm{m} \]. Rozměry v počítačovém modelu jsou uvedeny v mm, proto platí \[ 1\ \mathrm{j}=1\,500 \ \mathrm{mm} \] aměřítko, ve kterém byl sestrojen počítačový model je přibližně \[ 1:1\,500 \].

 

Úloha 4 - Zastřešení cyklověže

Zastřešení cyklověže tvoří pravidelný jehlan, jehož vrchol leží ve výšce\[ 11{,}615~\mathrm{m} \] od země. Jaký objem jehlan zaujímá? Pokud by byla střecha z plechu, kolik metrů čtverečních by ho bylo k jejímu pokrytí potřeba? K výpočtu využijte některý z vhodných on-line kalkulátorů.

Řešení

Z rozvinu pláště cyklověže vyplývá, že podstavu jehlanu tvoří pravidelný dvanáctiúhelník o délce strany\[ a=2{,}1~\mathrm{m} \]. Výšku\[ v \] jehlanu určíme jako rozdíl vzdálenosti nejvyššího bodu cyklověže od země a výšky hranolové části.

\[ v=11{,}615-(0{,}8+1{,}6+7\cdot1{,}2+0{,}4)=0{,}415~\mathrm{m} \].

K výpočtu použijeme např. on-line kalkulátor https://www.vypocitejto.cz. Předem se domluvíme na přesnosti výpočtu, stanovíme počet desetinných míst (obrázek 2).

Obrázek 2 - Užití on-line kalkulátoru pro výpočet objemu a obsahu pláště střechy

Jehlanovitá střecha cyklověže zaujímá objem přibližně\[ 6{,}8~\mathrm{m^3} \]. Na její oplechování bude potřeba asi\[ 50~\mathrm{m^2} \] krytiny.

Reflexe

Vyzkoušeli jsme se žáky také užití mobilních telefonů. U některých žáků nastal problém při označování mnohoúhelníku pro stanovení obsahu plochy v počítačovém modelu. Z tohoto důvodu je vhodnější pracovat na počítačích nebo tabletech. Žáci měli už jisté zkušenosti s využíváním on-line kalkulátorů pro výpočet obsahů a objemů, což se ukázalo být výhodou, zvládli vše v jedné vyučovací hodině. Několika žákům činila potíže úloha 3. Někteří zapomněli jednotku čtvereční odmocnit, jiní nezohlednili, že rozměry modelu rozvinu pláště jsou uvedeny v milimetrech.

Licence

Všechny články jsou publikovány pod licencí Creative Commons BY-NC-ND.

Autor
Mgr. Hana Mahnelová Ph.D.

Hodnocení od uživatelů

Článek nebyl prozatím komentován.

Váš komentář

Pro vložení komentáře je nutné se nejprve přihlásit.

Článek není zařazen do žádného seriálu.

RVP do 2024

Klíčové kompetence:

  • Gymnázium
  • Kompetence digitální
  • získává, posuzuje, spravuje, sdílí a sděluje data, informace a digitální obsah v různých formátech; k tomu volí efektivní postupy, strategie a způsoby, které odpovídají konkrétní situaci a účelu;
  • Gymnázium
  • Kompetence digitální
  • navrhuje prostřednictvím digitálních technologií taková řešení, která mu pomohou vylepšit postupy či technologie; dokáže poradit s technickými problémy;
  • Gymnázium
  • Kompetence k řešení problémů
  • uplatňuje při řešení problémů vhodné metody a dříve získané vědomosti a dovednosti, kromě analytického a kritického myšlení využívá i myšlení tvořivé s použitím představivosti a intuice
  • Gymnázium
  • Kompetence k učení
  • kriticky přistupuje ke zdrojům informací, informace tvořivě zpracovává a využívá při svém studiu a praxi