Zobrazit na úvodní stránce článků

Na začátek článku

Ikona prakticky

Zabarvovací brýle

Ikona inspirace
Autor: Naděžda Vogalová
Anotace: V příspěvku bude ukázáno, jak za pomoci systému Vernier proměřit čas potřebný k zabarvení a odbarvení samozabarvovacích brýlí.
Podpora výuky jazyka:
Klíčové kompetence:
  1. Gymnázium » Kompetence k řešení problémů » rozpozná problém, objasní jeho podstatu, rozčlení ho na části
Očekávaný výstup:
  1. gymnaziální vzdělávání » Člověk a příroda » Fyzika » Fyzikální veličiny a jejich měření » měří vybrané fyzikální veličiny vhodnými metodami, zpracuje a vyhodnotí výsledky měření
  2. gymnaziální vzdělávání » Informatika a informační a komunikační technologie » Informatika a informační a komunikační technologie » Zpracování a prezentace informací » zpracovává a prezentuje výsledky své práce s využitím pokročilých funkcí aplikačního softwaru, multimediálních technologií a internetu
Mezioborové přesahy a vazby: Nejsou přiřazeny žádné mezioborové přesahy.
Průřezová témata:

Nejsou přiřazena žádná průřezová témata.

Organizace řízení učební činnosti: Frontální, Skupinová
Organizace prostorová: Školní třída, Specializovaná učebna, Učebna v přírodě
Nutné pomůcky: Vernier LabQuest, luxmetr (LS-BTA), izolepa, zabarvovací brýle, 4 tužky, slunečný den
Klíčová slova: měření, osvětlení, fyzika, Vernier, brýle

Během slunečných dnů mnoho lidí nosí dioptrické brýle, které se na slunci zabarvují. Většina těchto lidí se pak také setkává s problémem, že po vstupu do budovy téměř nic nevidí. Brýle se odbarvují velice pomalu.

Jak dlouho toto odbarvení trvá, a jak rychlé je oproti tomu zabarvení, je možné proměřit za pomoci Vernier LabQuestu a čidla světla.

Čas na přípravu a provedení experimentu

Příprava pomůcek trvá okolo 5 minut.

Je potřeba připravit si přichycení luxmetrů (viz obrázek 2). Proměřování zabarvování i odbarvování brýlí trvá maximálně 20 minut (při použití dvou luxmetrů, které máme předem připravené). Pokud je k dispozici pouze jeden luxmetr, je nutné připočítat čas na jeho přemisťování a upevňování.

Potřebné pomůcky

Potřebné pomůcky
Obr. 1 Potřebné pomůcky
 Autor: Naděžda Vogalová
  • Vernier LabQuest
  • luxmetr (LS-BTA)
  • izolepa
  • zabarvovací brýle
  • 4 tužky
  • slunečný den

Příprava experimentu

Především je nutné experiment provádět za slunečného dne. Před experimentem je nutné si připevnit luxmetry ke stolu či židli a připravit si držátka na brýle, např. jako na obrázku 2 (jedno uvnitř budovy a druhé venku). Po přiložení brýlí k luxmetru by se brýle měly luxmetru dotýkat, viz obrázek 3.

 

Upevnění luxmetru
Obr. 2 Upevnění luxmetru
 Autor: Naděžda Vogalová

 

Přiložení brýlí
Obr. 3 Přiložení brýlí
 Autor: Naděžda Vogalová

Provedení experimentu

Nejdříve je potřeba na Vernier LabQuestu nastavit potřebné údaje: režim: časová základna,

frekvence: 1 čtení/s, trvání: 300 s. To je možné po kliknutí na pravý horní roh obrazovky, viz obr. 4.

 

Změna údajů
Obr. 4 Změna údajů
 Autor: Naděžda Vogalová
  • Zabarvování 

Při proměřování zabarvování je nutné, aby bylo nebe bez mraků - kvůli stálému osvětlení. Pokud tato situace nastane, připevníme luxmetr, držáky na brýle jako na obrázcích 2 a 3. Na luxmetru nastavíme nejvyšší rozsah.

 

Přeneseme nezabarvené brýle (z místnosti), nejlépe s překrytými skly, k luxmetru, dáme na držáky, odkryjeme skla a co nejrychleji spustíme měření kliknutím na zelený trojúhelníček v levém dolním rohu obrazovky.  Po doměření získáme graf podobný tomu na obrázku 5.

 

 

Naměřený graf zabarvování
Obr. 5 Naměřený graf zabarvování
 Autor: Naděžda Vogalová

 Nejjednodušší zpracování dat je přímo v LabQuestu. V záložce s grafem kliknema na analýza `->` fitovat křivku `->` osvětlení, viz obrázek 6.

Exportování dat 1
Obr. 6 Analýza grafu LabQuest
 Autor: Naděžda Vogalová

Objeví se obrazovka stejná jako na obrázku 7, kde vybereme typ rovnice - exponenciální funkce, viz obr. 7. V levé části obrazovky se objeví exponenciála, která je nejbližší naměřené funkci. Pozor, pokud křivka bude mít špatný tvar, je to způsobené velkým rozpětím naměřených hodnot, poté je nutné z naměřených hodnot vybrat k analýze pouze menší část dat (obtažením grafu).

Exportování dat 2
Obr. 7 Exportování dat 2
 Autor: Naděžda Vogalová

Poté je vidět, že exponenciála vystihuje dobře naměřenou křivku.

Pro zpracování naměřených údajů je také možné použít program Logger Pro, který je možné dokoupit, či je možné použít jeho demoverzi, která je na 30 dní ke stažení na internetových stránkách www.vernier.cz.

 

Data se nejdříve musí přenést do počítače a to následujícím způsobem. Po připojení LabQuestu k počítači, na kterém je spuštěný Logger Pro, se objeví nabídka jako na obrázku 8. Po kliknutí na Yes (viz obrázek 6) se nám objeví nabídka jako na obrázku 9. Po kliknutí na vyznačené pole a tlačítko OK (obrázek 7) se nám data do programu Logger Pro přenesou.

 

Exportování dat 1
Obr. 8 Exportování dat 1
 Autor: Naděžda Vogalová
Exportování dat 2
Obr. 9 Exportování dat 2
 Autor: Naděžda Vogalová

 

Dále klikneme na ikonu Fitovat křivku, viz obrázek 10.

Nafitování křivky
Obr. 10 Nafitování křivky 1
 Autor: Naděžda Vogalová

 

Objeví se tabulka jako na obrázku 11. Zde zvolíme exponenciálu a poté klikneme na Try fit (viz obrázek 11).

 

Nafitování křivky 2
Obr. 11 Nafitování křivky 2
 Autor: Naděžda Vogalová

 

Na obrázku 12 je vidět, že exponenciála dobře vystihne tuto funkční závislost.

 

Exponenciála

Obr. 12 Exponenciála zabarvování
 Autor: Naděžda Vogalová

Naměřená data se také dají exportovat např. do Excelu, připojením USB flash disku k VernierLabquestu kliknutím na záložku Soubor `->` Exportovat`->` USB a exportovaný soubor otevřít v Excelu. Ovšem pro hledání závislosti není Excel v tomto případě vhodný. Umí pouze spojnice trendu ve tvaru `y=a*e^(bx)` zatímco naše závislost je ve tvaru `y=a*e^(bx)+c` .

  • Odbarvování

Nejdříve je nutné si připravit další držák na brýle (jako na obrázku 2).

 

Pak necháme brýle co nejvíce zabarvit, nejlépe venku za slunečného počasí (zde není potřeba zcela slunečného dne).

 

Co nejrychleji přeneseme zabarvené brýle do místnosti, upevníme je na držák a spustíme měření kliknutím na zelený trojúhelníček v levém dolním rohu obrazovky. Po doměření získáme graf podobný tomu na obrázku 13.

 

Naměřený graf odbarvování
Obr. 13 Naměřený graf odbarvování
 Autor: Naděžda Vogalová

 

Při zpracovávání naměřených dat postupujeme způsobem jako při zabarvování brýlí. Je vidět, že odbarvování probíhá exponenciálně, viz obrázek 14.

 

Exponenciála odbarvování
Obr. 14 Exponenciála odbarvování
 Autor: Naděžda Vogalová

Výsledky experimentu

  • Z grafů je vidět, že zabarvování probíhá rychleji než odbarvování.
  • Odbarvování i zabarvování probíhá exponenciálně.

Na co si dát při provádění experimentu pozor

  • Při proměřování zabarvování na přímém slunci je nutné mít na luxmetru nastavený nejvyšší rozsah.
  • Při zabarvování i odbarvování je nutná aby během měření nekolísalo okolní osvětlení, pozor na jakýkoli malý mrak na obloze.

Co by si žáci měli z experimentu odnést

  • Jak se měří osvětlení.
  • Znalost, kde se v běžném životě mohou setkat s exponenciální funkcí.
Anotované odkazy:
Příspěvek nemá přiřazeny žádné anotované odkazy.
Přiřazené DUM:
Příspěvek nemá přiřazeny žádné DUM.
Přiřazené aktivity:
Příspěvek nemá přiřazeny žádné aktivity.
 
INFO
Publikován: 12. 09. 2011
Zobrazeno: 6916krát
Hodnocení příspěvku
Hodnocení týmu RVP:
Hodnocení článku : 3.3333

Hodnocení uživatelů:
Hodnocení článku : 5
Hodnotit články mohou pouze registrovaní uživatelé.

1 uživatel Hodnocení článku : 5
zatím nikdo Hodnocení článku : 4
zatím nikdo Hodnocení článku : 3
zatím nikdo Hodnocení článku : 2
zatím nikdo Hodnocení článku : 1
Jak citovat tento materiál
VOGALOVÁ, Naděžda. Zabarvovací brýle. Metodický portál: Články [online]. 12. 09. 2011, [cit. 2019-10-14]. Dostupný z WWW: <https://clanky.rvp.cz/clanek/c/GHA/13389/ZABARVOVACI-BRYLE.html>. ISSN 1802-4785.
Licence Licence Creative Commons

Všechny články jsou publikovány pod licencí Creative Commons.


Komentáře RSS komentářů článku
1.Autor: Recenzent1Vloženo: 12. 09. 2011 07:57
Tento příspěvek je velmi vhodnou ukázkou integrace předmětu fyzika s informační a komunikační technologií, navíc s přesahem do matematiky. Jinými slovy řečeno - bez prostředků ICT se mnohdy v moderních formách výuky neobejdeme. Pozitivní stránkou příspěvku je, že je zde popisován experiment s využitím výpočetní techniky především ke zpracování a vyhodnocení získaných dat, k čemuž autorka připravila stručnou a kompletní metodiku.
1.Autor: Martin RusekVloženo: 13. 09. 2011 12:56

Článek jsem začal číst se zájmem. Přesah fyziky do chemie je jasný, molekuly ve skle reagují po iniciaci ultrafialovým zářením. Námět je to jistě zajímavý, žáci buďto sami nosí brýle nebo mají ve svém okolí někoho, kdo podobný typ vlastní. Motivace je tak zajištěna. Odborná stránka i stránka technická je také dobře zvládnuta. Naprosto ale postrádám pedagogickou složku. Navrhovaný experiment je zbytečně instruktivní. Žáci jen postupují podle "kuchařky". Autorka se tak sama připravuje o možnost rozvíjet vědecké myšlení žáků (tvorbu hypotéz, návrhy jejich ověřování, optimalizaci postupu apod.). Experiment by bylo možné přetavit v duchu problémového vyučování do mnohem přínosnější podoby. Snad se jako čtenáři dočkáme :)

2.Autor: Naděžda VogalováVloženo: 18. 09. 2011 17:30

Jakou autorka bych ráda reagovala na komentář pana Martina Rouska. Tento návod je takto instruktivní, vzhledem k tomu, že není určen do ruky dětem ale vyučujícím. Kteří jej mohou uchopit dle svého uvážení a také dovedností studentů či žáků s kterými budou pracovat. Jak rozvíjet jaké dovednosti vzniklo v rámci diplomové práce, která by v blízké době také měla být uveřejněna na internetu.

3.Autor: Martin RusekVloženo: 18. 09. 2011 19:06

Děkuji za upřesnění. Za úvahu by jistě stálo i didaktické zpracování tématu :)

Vložit komentář:

Pro vložení komentáře je nutné se přihlásit.