Měření tuhosti pružiny

Poté, co jsme spočítali se žáky třídy 16M SPŠST Panská několik úloh na téma kmitání tělesa na pružině, přinesl jsem do učebny kolik stativů, pružin a těles odpovídajících hmotností. Jednotlivé skupiny si pomůcky rozebrali a čekali na zadání.

„Rád bych znal tuhost pružiny, kterou jste vzali,“ zadávám úkol.

„A co můžeme použít?“ ptá se někdo.

„To, co máte u sebe, co konkrétně nepovím, to zkuste vymyslet sami. A když budete potřebovat, tak mě možná přesvědčíte, abych zapůjčil ještě jednu pomůcku - to je na vás,“ usmívám se. Jsem v klidu, protože ať si vyberou kluci měření tuhosti pomocí frekvence kmitání zavěšeného tělesa nebo pomocí prodloužení pružiny v rovnovážném stavu, pomůcky mají. iVěc se stopkami mají u sebe standardně a pravítka taky - po mé hodině mají totiž hodinu deskriptivní geometrie. Jediná pomůcka, kterou by potřebovali navíc, jsou váhy na určení hmotnosti.

„Pane učiteli, měl byste váhy?“ ptá se po chvíli někdo.

„Ano, ty mám a půjčím,“ souhlasím a podávám z poza dveří předem připravené váhy.

Kluci pracují samostatně, občas ve skupinkách vzájemně zkonzultují další postup, což se mi líbí.

„Jak to měříte?“ ptám se skupinky, jejíž měření mě zaujalo.

„No pomocí stopek. Když je krtek poprvé nahoře a pak když je nahoře podruhé,“ odpovídá sebejistě Dan stojící s iVěcí u hračky krtka zavěšené na pružině.

„OK, ale tohle chce komentář,“ říkám. „Pojďte se podívat i vy ostatní, jak Danova skupinka měří periodu.“

Když se ostatní žáci seskupí kolem Dana, začíná Dan trošku nesměle měřit znovu dobu jedné periody.

„Co se mi na tom nelíbí?“ ptám se.

Kluci chvíli přemýšlejí a pak se začínají postupně hlásit: „Neměl by nechat krtka kmitat víckrát?“ napadá Lukáše.

„A proč?“ tvářím se nechápavě.

„No aby to naměřil přesněji,“ odpovídá někdo jiný.

„A proč by tam měla být nějaká chyba?“ stále na oko nechápu.

„Kvůli reakční době,“ řekne naprosto rozhodně Fanda.

„Ano, přesně tak,“ souhlasím. „Každý člověk má určitou reakční dobu, během které se zpracovávají informace. Od oka, které něco vidí, do mozku, který vyhodnotí, co je třeba udělat - třeba zastavit stopky, až po vyslání signálu prstu, aby stiskl tlačítko. A to nějakou dobu trvá. Minimalizovat tuhle dobu lze tak, že naměříme třeba deset period kmitání a získaný údaj vydělíme deseti. Reakční dobu tak zmenšíme desetkrát,“ uzavírám vsuvku o měření.

Během několika okamžiků pak kluci hlásí výsledky svých měření. Hodnoty vycházejí správně a společně pak komentujeme naměřené hodnoty tuhosti pružiny.

Průběh měření tuhosti pružiny je zobrazen na fotografiích.

Autor fotografií:

Jaroslav Reichl

© Jaroslav Reichl, 9. 3. 2018