Teoretický základ

Světlo se šíří přímočaře, dokud nenarazí na překážku. Předměty, které světlo nepropouštějí, vytvářejí za sebou stín. Pokud světlo dopadá pouze z jednoho zdroje, stín má ostré okraje. Pokud jsou zdroje světla vícečetné nebo svazek rozptýlený, mohou vznikat polostíny, kde se světlo a stín částečně překrývají a teprve plocha neosvětlená žádným zdrojem je stín.

Někdy si můžeme všimnout, že okraje osvětlených ploch mají jinou barvu než zdroj světla. Tento jev vzniká kvůli lomu světla a jeho rozkladu na různé vlnové délky. Stejný jev známe z přírody při západu slunce, kdy se červené a oranžové odstíny zdají výraznější, protože kratší modré vlnové délky se rozptylují více.

Zkoumání stínů kolem nás

Zkoumejte, jaké stíny vznikají posvícením na různé předměty kolem vás z různých směrů.

Vezměte si kruhový předmět (talířek) a posviťte na něj směrem na stěnu. Sledujte, jak se jeho stín mění. Je stín kruhu také kruh? Jaké další tvary může jeho stín mít?

Vyzkoušejte, jak se mění velikost stínu podle vzdálenosti mezi předmětem a zdrojem světla. Pravděpodobně lehce dokážete udělat větší stín, než je samotný předmět, ale můžete vyrobit i stín menší?

Tvoření vlastních stínů

Zkuste se postavit tak, aby váš stín připomínal zajímavý tvar. Použijte ruce nebo celé tělo k vytváření siluet. Experimentujte i s předměty.

Na internetu najdete mnoho návodů na tvorbu zajímavých stínových obrázků pomocí svých rukou.

Zkoumání stínů z různých zdrojů

Použijte dvě nebo více baterek a sledujte, co se stane se stínem jednoho předmětu.

Nechte se inspirovat, jak jsme tento jev zkoumali v našem klubu na daných dětí LogIQ v Klatovech. Naše zkoumání bylo zaměřeno na to, jak vzlínavost vody závisí na různých faktorech. Provedli jsme pět pokusů, které demonstrují vzlínavost vody za různých podmínek. Jako podklad nám sloužilo lednové zadání letošního ročníku badatelské soutěže Pohár vědy.

Zadání

„Z papíru vystřihneme kytičku, její okvětní lístky opatrně přehneme přes střed. Pozor! Přehyb pouze stlačíme bříšky prstů. Složenou kytičku položíme na vodu okvětními lístky nahoru.

1. Vyzkoušejte, jak závisí rychlost rozevření kytičky na tom, z jakého druhu papíru je vyrobena. Vyzkoušejte alespoň čtyři různé druhy papíru (tvrdý, měkčí, karton, utěrka, filtrační, pečící …). Dbejte na to, aby všechny kytičky měly stejný tvar a velikost. Co jiného ještě může mít na rychlost rozevření kytičky vliv?

2. Vyzkoušejte, jak voda vzlíná provázky z různých materiálů. Navrhněte, jak co nejpřesněji porovnat vzlínání vody podle druhu provázku a vyzkoušejte alespoň čtyři druhy provázků z různých materiálů (lýko, juta, sisal, smotaný kapesníček, bavlnka, vlna, knot…). Dbejte na to, aby vaše testování probíhalo ve stejných podmínkách. Popište nám svůj postup a výsledky testování.

3. Vyrobte vícevrstvou rozkvétající kytičku (vkládejte kytičky postupně do sebe, slepte plochy jejich středů) a vyzkoušejte, jak rozkvétá.

4. Nyní spodní strany lístků nejspodnější kytičky pokryjte voskem (stačí pokreslit voskovkou) tak, aby skrz ně kytička nenasakovala vodu. Vyzkoušejte, zda jste lístky zavoskovali důkladně a kytička nerozkvete.

5. Nyní přidejte vícevrstvé zavoskované kytičce kořínek – středem protáhněte knot z provázku, kterým nejlépe voda vzlínala. Vyzkoušejte, zda vám kytička nyní rozkvete.“

Naše řešení

Aby bylo naše měření co nejobjektivnější, zvolili jsme jednu šablonku, kterou všechny děti obkreslily a vystřihly – takže všechny kytičky byly rozměrově identické.

Rychlosti rozevření kytiček z různých druhů papíru nás vyloženě překvapily – některé se otevíraly před očima v řádech sekund, jiným to trvalo pár minut. Největším překvapením pro nás byla rychlost rozevření kytičky z vánočního balicího papíru. Nebyl navoskovaný, byl velmi tenký. Naopak kytička vystřižená z kuchyňské utěrky se neotevřela, jen celá potopila. Rychlého rozevření dosáhla také kytička z vlnkového papíru.

To potvrdilo naši domněnku, že čím více pórů, malých tunýlků v sobě papír má, tím rychleji do sebe nasaje vodu a květ se otevře.

Vzlínavost vody provázky jsme měřili tak, že jsme u každého pracovního hnízda všechny nasbírané provázky ustřihli na stejnou délku a najednou jsme jeden konec provázku dali do vody, drželi jsme druhý konec ve výšce nad vodou a čekali jsme, komu jako první doputuje voda až do ruky. I tady jsme byli překvapeni, protože jsme čekali, že provázek vytvořený složením papírové utěrky do tenké ruličky bude nejlepší. Ale pravdou je, že vyhrála tenká tkanička.

Složená trojkytička nás trochu potrápila. Nikdy se nám totiž nerozevřela celá, jen 2 větší, vnější vrstvy. Nejmenší prostředek zůstal se vztyčenými okvětními lístky plout na hladině jako leknín – což se nám také velmi líbilo.

Nedílnou součástí každého badatelského úkolu je interpretovat a vysvětlit naše pozorování. Důležité je porovnat výsledky s očekáváními a případně s jinými zdroji. My jsme diskutovali o tom, co naše výsledky znamenají pro pochopení vzlínavosti vody v rostlinách a jaké jsou důsledky tohoto jevu v přírodě. Velmi cennou zkušeností pro děti je také poukázat na limity a nedostatky našeho zkoumání a navrhnout případné možnosti zlepšení.

Pokus si chcete zpestřit své bádání nějakými zdroji na úvod, doporučujeme materiál Vzlínání vody rostlinami – ČT edu – Česká televize (ceskatelevize.cz) z dílny ČT EDU.

Přejeme vám hodně zábavy při všech dílčích úkolech!

Lodička

Zadání: Vyrobte funkční plující lodičku, která uveze alespoň 250 g zátěž (např. kostku másla). Proveďte s loďkou následující tři úkoly:

1. Vyzkoušejte, nakolik je vaše lodička odolná vůči vlnám nebo silnému větru. Můžete vyrobit i různé lodičky a porovnat jejich plavecké vlastnosti i odolnost.
2. Změřte, jaké největší závaží vaše lodička uveze, než začne nabírat vodu.
3. Opatřete lodičku plachtou a simulujte vítr svým foukáním. Vyzkoušejte různé tvary a velikosti plachty a napište, která plachta umí nejlépe využít energii větru k pohonu lodičky.

Naše realizace: Tento úkol se od jiných badatelských zadání liší šíří možných variant řešení. Náš klub úkol spojil s rešeršní prací s použitím internetu – vyhledávání různých variant domácí výroby loděk a lodiček. Děti musely kriticky posoudit, které nalezené konstrukce budou funkční. Z nich pak samy vybraly několik nápadů vhodných k realizaci. Samy si zvolily, že použijí prázdné PET lahve a kartony od mléka.

Úkol sám o sobě má gradační charakter – děti nejprve vyrobily loď, která plave. K tomu stačí jedna prázdná krabice od mléka. Nicméně taková loď je při zatížení velmi vratká, stačí jen malé vychýlení z rovnovážné polohy, ihned se převrátí a náklad sklouzne do vody. Děti tedy vylepšily konstrukci tím, že náklad umístily do podpalubí – zde je vhodný prostor na debatu o těžišti a rovnovážné poloze. Přidaly také „plováky“ z prázdných tub od šumivých tablet na strany krabice – tím minimalizovaly vratkost lodi. Stále ještě ale nebyla zajištěna dostatečná stabilita lodi s nákladem – při posunu nákladu k jedné straně lodičky se celá loď potopí k dané straně. Proto děti ve třetím kroku vymyslely přihrádky pro umístění nákladu v podpalubí lodi. Tento postup dobře kopíruje princip konstrukce skutečných nákladních lodí.

Samostatným výzkumem je pak výzkum nejlepšího tvaru a velikosti plachty pro danou loď. Děti přišly na to, že důležitou roli hraje i umístění plachty na lodi.

Hodně zábavy při vašem výzkumu!

Náš letní příměstský tábor pro klubové děti má už šestiletou tradici. Každý rok naše bádání, hry a tvoření během týdne pojí jedno společné téma, tentokrát to byly živly. Námětem k výzkumu vývoje teploty uvnitř zaparkovaného automobilu bylo množství sezónních mediálních zpráv souvisejících s nebezpečím přehřátí dětí nebo zvířat v uzavřeném autě.

Badatelský týden probíhá odděleně pro mladší a starší děti a tento badatelský úkol byl realizován v obou skupinách v několika stupních náročnosti. Při zadání i realizaci jsme navázali na další aktivity, které na táboře probíhaly, např. práce s Micro:bity, programování, elektronika nebo záznam a zpracování dat. Výzkumná otázka je totiž velmi široká a umožňuje experimentálně zjišťovat rychlost růstu teploty uvnitř zaparkovaného automobilu v závislosti na mnoha okolnostech jako např. pootevřené
okno, umístění do stínu, barva kapoty automobilu aj.

Jako základ pro náš „badatelský projekt“ dostaly děti vytištěnou internetovou zprávu s tématikou vyprošťování malého dítěte z přehřátého zaparkovaného automobilu. Při následné diskusi si děti na základě vlastních zkušeností odhadly rychlost nárůstu teploty v zaparkovaném uzavřeném autě v létě.

Nejmladší děti si vyzkoušely nejprve měření lihovým a digitálním teploměrem, následně si pro realizaci měření zvolily digitální teploměr. Pro lepší viditelnost jsme pracovali s Vernier digitálním teploměrem připojeným k notebooku, na jehož displeji byla zobrazena aktuální naměřená teplota. Aktuální hodnota tak byla lehce viditelná přes zadní okno automobilu. Pro reálnější situaci jsme teploměr umístili do dětské autosedačky na zadním sedadle, na které ale nedopadalo přímé slunce.

Starší děti navázaly na práci s Micro:bitem v předchozích dnech. Část dětí si připravila Micro:bit jako teploměr, který zobrazoval aktuální teplotu na svém LED displeji. Pokročilejší „programátoři“ si data bezdrátově odesílali z auta na další Micro:bit, který sloužil jako zobrazovací jednotka. Děti v pravidelných časových intervalech odečítaly a zapisovaly hodnoty. Zároveň jsme s dětmi měřili čas od začátku pokusu, za který v automobilu teplota přesáhne hranici 40 °C, kterou si děti na internetu vyhledaly jakožto hranici pro přehřátí dětského organismu.

Závěry našeho měření nás doslova šokovaly. Děti diskutovaly o faktech v předloženém článku, nyní z pohledu vědy a v souvislostech získaných dat. Nejzajímavější postřeh pro děti byl ten, že otec dítěte ve zmíněném článku argumentoval relativně krátkou dobou opuštění dítěte v automobilu (20 minut), přitom z našeho měření vyplynulo, že kritické teploty se v autě dosáhne již po 5 minutách.

Badatelský týden pro mladší děti probíhal v krásné slunné dny. V den měření byla venkovní teplota asi 25 °C, nicméně v automobilu bylo do 5 minut 40 °C, do 15 minut 50 °C. Při druhém bádání se staršími dětmi byl polojasný den, venkovní teplota byla kolem 20°C, i tak byl ale nárůst teploty uvnitř zaparkovaného auta ke
40 °C velmi rychlý, asi 7 minut.

Mission X: Trénuj jako astronaut

Jde o bezplatný vzdělávací program vyvinutý vědci zaměřenými na vesmír a odborníky na tělesnou zdatnost, kteří spolupracují s astronauty a vesmírnými agenturami z celého světa. Nositelem aktivity je Evropská vesmírná agentura ESA.

Mission X využívá zájmu o průzkum vesmíru a motivuje děti k tomu, aby se učily o výživě, cvičení i vesmíru. Jedná se vlastně o sérii jednotlivých úkolů, které lze plnit v libovolném pořadí a s libovolným počtem dětí. Celá aktivita je určena dětem ve věku
8 až 12 let, ale úkoly lze jistě přizpůsobit i pro jiné věkové kategorie.

Mezinárodní výzva k účasti na Mission X probíhá každý rok od ledna do května, letos kvůli pandemii je ale akce ještě otevřena a lze se tedy přihlásit např. na prázdniny nebo ještě v září. Každý přihlášený tým si vybírá z internetové databáze aktivity výzkumné nebo cvičební, které plní, a pomocí online formuláře zapisuje své body, díky nimž je vyhodnocováno aktuální pořadí týmu v celosvětovém žebříčku. Všechny získané body od všech zapojených týmů se přepočítávají na kilometry maskotům Mission X – těmi jsou Luna a Leo, kteří se snaží dojít na Měsíc. Více zde: www.stem.org.uk/missionx/cs

Děti v LogIQ klubu soutěžily od ledna do května online formou tak, že při každotýdenním online setkání provedly nebo založily k dlouhodobějšímu pozorování jednu vědeckou badatelskou aktivitu a představily si cvičební aktivitu. Celý týden pak cvičily a zapisovaly své výsledky, které za týden při online setkání společně sečetly a odeslaly do výsledkové listiny, stejně jako závěry z badatelského zkoumání. Z badatelských aktivit můžeme zmínit např. sestavení vlastní bionické ruky, výzkum lidského jazyka, výzkum hydratace nebo výzkum podmínek pěstování rostlin ve vesmíru, z tělesných aktivit pak běh, chůzi, švihadlo, hod apod. Díky tomuto nasazení byl v době pomyslného dosažení Měsíce LogIQ klub na prvním místě ze všech účastnících se týmů!

Pohár vědy Archimédes 2021

Ve 2. pololetí tohoto školního roku se děti navštěvující klub zapojily ještě do jedné mezinárodní soutěže: Pohár vědy, letos s přízviskem Archimédes, který pořádá Asociace malých debrujárů ČR.

Soutěž měla tři kola a probíhala od ledna do konce dubna. Společně jsme při svých online setkáních každý u sebe doma ve svých domácích podmínkách zkoušeli zadané experimenty a badatelské úkoly, které jsme fotili a popisovali. Za tým dohromady jsme pak sestavili zprávu o našem bádání, která byla obodována odbornou porotou. Na základě součtu bodů za všechna tři kola bylo stanoveno pořadí všech týmů v jednotlivých kategoriích (MŠ / ZŠ I. st. / ZŠ II. st. / SŠ). Týmu LogIQ unikl postup do mezinárodního finále jen o dvě pozice, skončil na 6.–7. místě, do finále postupovaly první 4 týmy. Nicméně nás soutěž velmi bavila, plnili jsme takové úkoly jako napsání vzkazu tajným písmem a odeslání svému spoluhráči, který ho pak musel odtajnit, nebo vytvoření těžišťové sochy apod. Další ročník soutěže Pohár vědy má podtitul Leonardo 2022 a rozhodně se ho chceme opět zúčastnit.

Více o soutěži zde: www.poharvedy.eu

Letošní, již 5. ročník, který se uskutečnil v Klatovech v sobotu 19. června, se musel přizpůsobit protiepidemickým opatřením. Proto celá akce letos proběhla venku, na nádvoří historického komplexu jezuitské koleje. Na letošní konferenci nebyly velké plenární přednášky, ale o to více bylo vědeckých workshopů i stanovišť „mimochodem“ pro děti. Z workshopů můžeme vyjmenovat např. robotiku, svět ryb a rybníků, mapování, lékařské vědy, programování, historickou vycházku centrem nebo mobilní planetárium.