Čidla na školní zahradě – učíme se venku

Příklady experimentů venku

• Tlak a teplota varu v různých nadmořských výškách

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

• Teplota vody v různých místech podél toku řeky

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

• Podchlazená kapalina

  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.

• Chladicí směs – vliv soli na tání ledu

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

• Kompost žije!

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

Příklady experimentů venku

• Vliv albeda na ohřívání povrchu

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

• Jak moc hřeje oblečení

  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.

• Komínový efekt

  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.

• Teplota v různých hloubkách

  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).

• Dýchací cesty jako výměník tepla

  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.

Příklady experimentů venku

• Proč nejde zapálit mokré dřevo – vývoj teploty při vaření vody

  Propojte fyziku fázových přechodů s reálným problémem.

• Teplota plamene

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

Příklady experimentů venku

• Měření pH půdy

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

• Měření pH povrchových vod

  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.

Příklady experimentů venku

• Rychlost fotosyntézy v závislosti na PAR

  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.

• Rychlost fotosyntézy v závislosti na druhu světla

  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.

• Kompost žije!

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

Příklady experimentů venku

• Environmentální monitoring

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

• Kompost žije!

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

Příklady experimentů venku

• Kyslík rozpuštěný ve vodě – vliv teploty

  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.

• Mění se v rybníku množství kyslíku s hloubkou?

  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.

Příklady experimentů venku

• Porovnání konduktivity různých zdrojů vody

  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.

Příklady experimentů venku

• Zkoumání UV záření

  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?
• Fotosyntéza

  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.

• Barevné složení světla

  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?

• Střídání léta a zimy (dlouhodobé měření)

  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.

Příklady experimentů venku

Dva níže zmíněné experimenty obvykle nejde provádět v prostředí školní učebny kvůli parazitním odrazům od stěn a od stropu. Zato ve venkovním prostoru fungují většinou výborně.

• Hlasitost zvuku – závislost na vzdálenosti

  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).

• Měření rychlosti zvuku odrazem

  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.

Příklady experimentů venku

• Změna tlaku v závislosti na počasí

  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“.

• Změna tlaku s nadmořskou výškou

  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.

Příklady experimentů venku

• Tlak a teplota varu v různých nadmořských výškách

  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!

• Změna tlaku, teploty, relativní a absolutní vlhkosti či rosného bodu v souvislosti s počasím

  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?

• Změna tlaku s nadmořskou výškou

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

Příklady experimentů venku

• Fyzikální toulky: Příbramsko a Jáchymovsko

  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.

Příklady experimentů venku

• Žloutnutí listů – měření obsahu chlorofylu

  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.

• Spektrum různých zdrojů světla

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

• Barevné složení světla

  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?

Příklady experimentů venku

• Kyslíkový dluh po fyzické zátěži

  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).

Příklady experimentů venku

• Kyslíkový dluh po fyzické zátěži

  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).

Příklady experimentů venku

• Zkoumání UV záření

  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?

Příklady experimentů venku

• Sluneční záření během dne a během roku

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

Příklady experimentů venku

• Změna hodnoty PAR během dne

  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.
• Závislost PAR na hloubce pod hladinou

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

• Rychlost fotosyntézy v závislosti na PAR

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

• Rychlost fotosyntézy v závislosti na druhu světla

  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?

Příklady experimentů venku

• Zákal vody po dešti a za sucha

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

• Porovnání zákalu různých zdrojů vody

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

Příklady experimentů venku

• Vlhkost půdy pod mulčem vs. holá půda

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

• Vlhkostní profil půdy v různých hloubkách

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

Příklady experimentů venku

• Obsah dusičnanů v půdě a vodě

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

• Obsah vápenatých iontů v různých zdrojích vody

  Tvrdost vody – porovnání dešťové, studniční a vodovodní vody.