Výkon snadno a srozumitelně

Fyzikální veličina výkon je důležitá nejen pro řadu fyzikálních úloh z mechaniky nebo z elektřiny a magnetismu, ale je nezbytná i pro praktický život. Navíc žáci se rádi mezi sebou předhánějí, čí rodiče mají lepší auto, kdo z nich má doma výkonnější počítač, mobilní telefon apod. Proto je velmi důležité fyzikální veličinu výkon správně pochopit.

Příprava experimentu

K experimentu budeme potřebovat dvě stejné nádoby (kádinky, velké kelímky od jogurtů, spodní části seříznutých PET lahví), jednu větší nádobu (miska, tác), sypký materiál (písek, drobné kamínky, v případě nouze lze použít i vodu) a dvě lžíce, které se budou co nejvíce lišit v množství látky, které na ně lze nabrat (např. polévková lžíce a čajová lžička). Dvě výše uvedené stejné nádoby naplníme až po okraj sypkým materiálem (viz obr. 1) a experiment můžeme provést.

1. Pomůcky k experimentu

obr. 1

Provedení experimentu

Do vyučovací hodiny, v níž chceme probírat mechanický výkon, přineseme uvedené pomůcky. Postavíme je na stůl tak, že mezi nádoby naplněné sypkým materiálem položíme větší nádobu, do níž bude sypký materiál přemísťován. Nekomentujeme, k čemu jsou pomůcky určené, nepíšeme na tabuli žádné téma hodiny. Požádáme o dva dobrovolníky z řad žáků, kteří pomohou při experimentu. Vysvětlíme nejdříve, jaký budou mít úkol: každý z nich si vybere jednu ze dvou stejných nádob a budou muset přemístit pouze jednou rukou bez dotyku nádob sypký materiál ze své nádoby do větší. K tomu účelu si vylosují „nástroj“ – jeden větší lžíci a druhý menší lžičku.

Až se oba připraví ke svým nádobám, odstartujeme závod (viz obr. 2). Ten dopadne dle očekávání – žák, který pracoval s větší lžící, přemístí sypký materiál ze své nádoby do centrální rychleji než druhý žák. Po skončení experimentu (není nutné čekat do doby, než svojí nádobu zcela vyprázdní ten, kdo pracuje s menší lžící) vyzveme žáky, aby popsali, co viděli. Nejdříve mohou situaci popisovat běžnými pojmy, postupně je ale začneme nutit k tomu, aby se vyjadřovali fyzikálně správně.

2. Průběh experimentu

obr. 2

Po velmi krátkém čase žáci většinou sami přijdou na to, že oba dobrovolníci vykonali stejnou práci, ale za různý čas. To znamená, že pracovali s různým výkonem. Termín výkon můžeme v závislosti na stupni školy, v níž experiment provádíme (základní nebo střední škola), prozradit a od žáků si jej nechat vysvětlit jejich vlastními slovy.

Poté vše shrneme již na tabuli, napíšeme definiční vztah, jednotku, uvedeme příklady z praktického života, kde se žáci mohou s termínem výkon setkat: sporák, rychlovarná konvice, fén, počítač, vrtačka, sekačka na trávu a další domácí spotřebiče. Z těchto spotřebičů pak můžeme dále vybírat ty, u kterých má smysl mluvit o mechanickém výkonu, vzájemně je porovnávat.

Závěr

Z vlastní zkušenosti vím, že pro žáky jsou veličiny z kapitoly elektřina a magnetismus velmi náročné na pochopení. Jsou příliš abstraktní. Ukážeme-li význam mechanického výkonu právě popsaným experimentem a upozorníme-li při té příležitosti na elektrický výkon (s využitím jejich vlastních zkušeností), pochopí fyzikální veličinu výkon snáze a nebude jim později dělat problém zobecnění na elektrický výkon,  resp. elektrický příkon.