Učíme se venku – čidla na školní zahradě

Teplota varu závisí na tlaku. A ten se mění s počasím a s nadmořskou výškou.

Vyzkoušejte tento námět na měření v terénu. Můžete se inspirovat také dlouhodobým projektem žáků ZŠ Břidličná: https://znecisteni-vod.cz.

Podchlazená kapalina je kapalina, která zůstává v kapalném skupenství i při teplotě nižší, než je její teplota tuhnutí. V laboratoři se tento jev dobře zkoumá s thiosíranem sodným.

V zimě můžete dát ven PET láhve s vodou. Při teplotách pod nulou se voda často podchladí a zmrzne teprve při prudkém otřesu či po vhození trochy ledu nebo sněhu. Pro žáky je zážitek vidět to na vlastní oči.

Co se stane, když osolíme led? Proč se sůl sype na namrzlé chodníky? Vyzkoušejte tento experiment v zimě s ledem nebo sněhem.

Mikroorganismy žijící v kompostu produkují velké množství tepla. Porovnejte teplotu v kompostéru s teplotou okolí.

Vyzkoušejte experiment podle návodu ve třídě a poté na školní zahradě s PET láhvemi natřenými na bílo a na černo.

Proveďte venku (nejlépe v zimě) tento experiment původně navržený do školní třídy. V létě naopak můžete ukazovat, že svetr nebo šála ochrání déle kostku ledu před roztátím ve srovnání s kostkou položenou volně.

Vzduch uvnitř teplé trubičky stoupá vzhůru – u horního ústí je tepleji než u spodního. V návodu ukazujeme, jak to dělat v malém ve třídě. Na školní zahradě můžete stejný experiment provést ve větším měřítku.

Podobně jako v návodu pro školní třídu můžete zkoumat teplotu v různých hloubkách sudu s vodou nebo třeba v rybníku, případně teplotu vzduchu v různých hloubkách jeskyně.

Tip na získání vody z potřebné hloubky v rybníku: Do PET láhve dejte trochu štěrku, aby rychle klesala ve vodě ke dnu. Hrdlo uzavřete víčkem a přivažte na něj provázek. Do láhve udělejte několik dírek. Poté stačí spustit láhev do potřebné hloubky a počkat, až se dírkami naplní vodou. Ihned po vytáhnutí můžete změřit teplotu (a případně i další parametry, třeba rozpuštěný kyslík nebo zákal).

Tento experiment je názornější tehdy, když okolní teplota je výrazně nižší než teplota vydechovaného vzduchu. V létě v neklimatizované třídě se proto téměř nedá provádět. Velmi hezky bude naopak vycházet venku v chladnějších obdobích roku. Můžete zkoumat také to, jak výsledky měření ovlivní předchozí fyzická aktivita.

Propojte fyziku fázových přechodů s reálným problémem.

Při opékání buřtů na školní zahradě můžete zkoumat teplotu v různých částech plamene.

Kyselost/zásaditost půdy (a tím i podmínky pro různé druhy rostlin) ovlivňuje především horninový podklad.

Zkoumat můžete potoky, jezírka, rybníky, louže... Jsou-li podél vodního toku například ústí kanalizace nebo výpustě z průmyslových provozů, proměřte vodu před výpustí a za ní.

Závisí rychlost produkce kyslíku rostlinami na množství světla? Můžete se inspirovat měřením fotosyntézy ve třídě, ale měřit třeba v sáčku kolem živých listů přímo venku.

Jak závisí rychlost produkce kyslíku na barvě světla při jinak stejném množství fotonů? Listy jsou zelené proto, že rostlinám zelené světlo „nechutná“, a tak ho odrážejí zpět. Chlorofyl pohlcuje hlavně červené a modré světlo.

Mikroorganismy v kompostu rozkládají organickou hmotu a při tom dýchají – spotřebovávají O₂. Porovnejte koncentraci kyslíku v kompostéru a mimo něj.

Liší se hodnoty koncentrace oxidu uhličitého na různých místech? Třeba ve městě u rušné křižovatky plné aut, v lese, v budově...

Mikroorganismy v kompostu rozkládají organickou hmotu a při tom dýchají – produkují CO₂. Porovnejte koncentraci oxidu uhličitého v kompostéru a mimo něj.

Rozpustnost kyslíku ve vodě výrazně klesá s teplotou. V letních parnech často hynou ryby, nikoliv proto, že by se „uvařily“, ale proto, že se udusí. Porovnejte množství rozpuštěného kyslíku v jezírku nebo rybníku v létě a v zimě.

Pokud máte v dosahu hlubší rybník, můžete prozkoumat, zda je koncentrace rozpuštěného kyslíku stejná ve všech hloubkách. Množství kyslíku ovlivňuje nejen závislost rozpustnosti na teplotě, ale také difuze na rozhraní voda–vzduch, produkce kyslíku fotosyntetizujícími organismy nebo naopak spotřeba kyslíku organismy, které na dně rozkládají organickou hmotu.

Při transportu vody z potřebné hloubky můžete postupovat podle návodu pro měření teploty v různých hloubkách s bodovým teploměrem.

Dešťová, vodovodní, studniční nebo voda z jezírka – každá má jiný obsah rozpuštěných látek. Můžete zkoumat také změny konduktivity podél toku řeky, podobně jako v experimentu s teploměrem.

Inspirujte se dlouhodobým projektem žáků ZŠ Břidličná.

Návod v odkazu se zaměřuje na ochranu před UV zářením pomocí opalovacího krému. Venku můžete ale zkoumat i další věci, například:

• Mění se množství UV záření během roku?
• Závisí to na tom, jestli jsou mraky?
• Chrání nás před UV zářením brýle?
• Máme se chránit i před odraženým UV zářením?
• Projde UV záření vodou nebo oknem?

Rozšiřte experiment v návodu o současné měření intenzity osvětlení, abyste mohli jednoduše sledovat, jestli se produkce kyslíku změní, když slunce zajde za mraky nebo za obzor.

V experimentu Noční režim displejů zkoumáme změnu složení světla displeje po zapnutí nočního režimu. Podobně můžete zkoumat složení (modrou, zelenou a červenou složku) světla odraženého od bílého papíru v průběhu dne. Je poměr modré a červené složky ráno/večer jiný než v poledne?

Když necháte čidlo zaznamenávat množství světla jednou za minutu po dobu mnoha dní, uvidíte v grafech střídání dne a noci, ale také rozdíl mezi jasnými a zamračenými dny.

Pokud měření provedete v zimě i v létě, uvidíte též rozdíl v délce dne a noci a také rozdíl v celkovém množství světla v zimě a v létě, což dále můžete ve výuce propojit s efektivitou fotosyntézy.

Ve vzorovém měření jsme dokonce zachytili v grafu částečné zatmění Slunce.

To, že hlasitost v decibelech klesá se vzdáleností od zdroje hluku, nikoho nepřekvapí. Překvapivé ale pro žáky může být zjištění, že každé zdvojnásobení vzdálenosti způsobí pokles o stejnou hodnotu (přibližně 6 dB).

Rychlost zvuku měříme tak, že několik metrů od rovné stěny (budova, skála) položíme čidlo zvuku. Tleskneme těsně vedle čidla, které nejprve zachytí zvuk tlesknutí, o zlomek sekundy později pak i odraz zvuku od stěny. Zjistíme zpoždění těchto dvou zachycených signálů a ze znalosti vzdálenosti, kterou musel zvuk ujít ke stěně a zpět, vypočítáme rychlost zvuku.

Tlak vzduchu se mění nejen s nadmořskou výškou, ale též se změnou počasí – žáci z předpovědí počasí nejspíše znají hlášení typu „tlaková tendence: setrvalý pokles“.

V návodu jsme měřili změnu tlaku při jízdě výtahem. Venku můžete provést podobné měření v rámci výletu (pod kopcem a na kopci).

Toto měření je šikovnější provádět se senzorem počasí, který z tlaku dopočítává i nadmořskou výšku. Pokud ale senzor počasí ve škole nemáte, lze použít i tlakový senzor GDX-GP a výšku určovat z mapy či jiným způsobem.

Ve vzorovém experimentu jsme využili cesty z Prahy do Vysokého nad Jizerou. Pošlete nám na info@edufor.cz výsledky měření z vašeho výletu, budeme rádi!

Zjistěte, jak se v průběhu dní mění různé fyzikální parametry a jak to souvisí s počasím. Klesá v noci teplota jinak, když jsou mraky a když je jasno? Jak souvisí relativní vlhkost vzduchu a rosný bod s deštěm nebo mlhou? Je za jasného počasí spíš vyšší, nebo nižší tlak? Jak se liší skutečný tlak od tlaku přepočítaného na hladinu moře?

V návodu jsme měřili změnu tlaku při jízdě výtahem. Venku můžete provést podobné měření v rámci výletu (pod kopcem a na kopci).

Kolegyně Věrka Koudelková v rámci svých výletů za fyzikálními zajímavostmi Čech, Moravy a Slezska vyrazila na místa, „kde to svítí“. A tak si kromě svačiny do batohu přibalila také detektor radiace.

Zelené listy obsahují chlorofyl. Jsou žluté (schnoucí) a hnědé (uschlé) listy žluté/hnědé proto, že zelené barvivo překryl jiný pigment, nebo proto, že chlorofyl už není přítomen? A jak je to s červenými listy okrasných stromů a keřů?

Ke zjišťování přítomnosti chlorofylu lze využít skutečnost, že chlorofyl vykazuje takzvanou fluorescenci, kdy po ozáření fotony s vhodnou energií dojde k jejich pohlcení a následnému vyzáření fotonů s nižší energií – vzorek obsahující chlorofyl po vystavení fialovému světlu září červeně.

Porovnejte spektrum přirozeného slunečního světla se světlem umělých světelných zdrojů uvnitř budov.

V experimentu Noční režim displejů zkoumáme změnu složení světla displeje po zapnutí nočního režimu. Podobně můžete zkoumat složení světla odraženého od bílého papíru v průběhu dne. Je poměr modré a červené složky ráno/večer jiný než v poledne?

V tomto experimentu jsme využili monitor dechu se zabudovaným krokoměrem ke zkoumání hloubky a frekvence dýchání během intenzivní fyzické námahy a po ní.

Nově můžete přidat také současné měření tepové frekvence s čidlem GW-OHR (na aktualizaci návodu pracujeme).

V tomto experimentu jsme využili monitor dechu se zabudovaným krokoměrem ke zkoumání hloubky a frekvence dýchání během intenzivní fyzické námahy a po ní.

Nově můžete přidat také současné měření tepové frekvence s čidlem GW-OHR (na aktualizaci návodu pracujeme).

Návod v odkazu se zaměřuje na ochranu před UV zářením pomocí opalovacího krému. V návodu pracujeme s čidlem GDX-LC, práce s čidlem UVB-BTA je velmi podobná.

Venku můžete ale zkoumat i další věci, například:

• Mění se množství UV záření během roku?
• Závisí to na tom, jestli jsou mraky?
• Chrání nás před UV zářením brýle?
• Máme se chránit i před odraženým UV zářením?
• Projde UV záření vodou nebo oknem?

Kolik energie ze slunce dopadá na 1 m² během dne v různých obdobích roku? Jaký rozdíl v tom udělá oblačnost?

Pokud chcete zkoumat změnu PAR v závislosti na poloze slunce na obloze, je vhodné, aby byla jasná obloha. Ale i měření při oblačnosti má smysl, jen tím sledujete trochu komplexnější situaci. Měření provádějte pokud možno na volném prostranství (louka, školní zahrada).

Zajímavým dlouhodobým projektem může být měření PAR během roku:

• Jak se mění délka dne a noci?
  (podle toho rostliny řídí své biorytmy)
• Jak se mění celkové množství přijatého světla během jednoho dne na jaře, v létě, na podzim a v zimě.

Senzorická část je vodotěsná a přívodní kabel má délku 5 metrů, takže můžete měřit i v různých hloubkách jezírka.

Měření PAR senzorem může být přesnější než využití čidla světla GDX-LC.

Listy rostlin jsou zelené, protože chlorofyl pohlcuje převážně modrou a červenou složku světla, zelená rostlinám „nechutná“, je odrážena zpět.

Když rostlině zajistíte stejný tok fotonů, ale jednou bude světlo červené a modré, podruhé zelené, bude to mít vliv na fotosyntézu?

Jak se mění koncentrace NO₃⁻ v půdní vodě po hnojení? Porovnání různých míst zahrady.

Tvrdost vody – porovnání dešťové, studniční a vodovodní vody.

Jak se mění průzračnost vody v potoce nebo jezírku po dešti? Co zákal způsobuje?

Dešťová, studniční, vodovodní voda – každá má jiný zákal.

Jak mulčování ovlivňuje zadržování vody v půdě? Porovnání po dešti i za sucha.

Jak se mění vlhkost půdy s hloubkou? Jak rychle prosakuje déšť?