Wiązka zadań
Sonar
Zadanie
Sonar jest urządzeniem wykorzystywanym do ustalania za pomocą fal dźwiękowych położenia obiektów znajdujących się pod wodą oraz do określania głębokości zbiorników wodnych. Fala dźwiękowa wysłana w postaci krótkiego sygnału rozchodzi się z określoną prędkością od sonaru do badanego obiektu, odbija się i następnie wraca. Na podstawie czasu, po którym sygnał powraca, można określić głębokość, na której znajduje się obiekt.
Sonaru użyto do zbadania głębokości na jakiej położone są dwa obiekty. W przypadku pierwszego sygnał powrócił po 1s, w przypadku drugiego po 2 s.
Pierwszy obiekt znajdował się
`square` A. dwa razy płycej
`square` B. cztery razy płycej
`square` C. dwa razy głębiej
`square` D. cztery razy głębiej
niż drugi obiekt.
Poprawna odpowiedź
A
Wymaganie ogólne
3 Wskazywanie w otaczającej rzeczywistości przykładów zjawisk opisywanych za pomocą poznanych praw i zależności fizycznych.
Wymaganie szczegółowe
6.3. Ruch drgający i fale. Uczeń opisuje mechanizm przekazywania drgań z jednego punktu ośrodka do drugiego w przypadku fal na napiętej linie i fal dźwiękowych w powietrzu
8.7. Wymagania przekrojowe. Uczeń rozpoznaje proporcjonalność prostą na podstawie danych liczbowych lub na podstawie wykresu oraz posługuje się proporcjonalnością prostą
Komentarz
Zadanie mierzy umiejętność wyciągania wniosków na podstawie przeczytanego tekstu oraz wiedzy dotyczącej ruchu falowego.
Fale dźwiękowe rozchodzą się w przestrzeni ruchem jednostajnym prostoliniowym. Wartość prędkości tych fal zależy od rodzaju ośrodka. Im gęstszy ośrodek, tym szybciej dźwięk się w nim porusza. W zadaniu fala dźwiękowa rozchodzi się w wodzie (zakładamy, że gęstość wody jest taka sama na całej drodze ruchu). Skoro prędkość fali jest stała, to czas jej przejścia wzdłuż pewnego odcinka jest proporcjonalny do długości tego odcinka. Zatem można stosować tutaj równanie t = d/v (gdzie t - czas ruchu, d - dystans przebyty przez fale w czasie t, v - prędkość fali). I na tej zależności opiera się zasada pomiaru głębokości za pomocą sonaru opisanego w zadaniu.
Fala dźwiękowa wysyłana przez sonar (umieszczony na powierzchni wody) rozchodzi się w wodzie we wszystkie strony, a po napotkaniu przeszkody odbija się od niej i wraca po tej samej drodze z powrotem do sonaru. Zatem fala przebywa odległość dwa razy dłuższą od odległości przeszkody od sonaru. Przekładając to na język matematyki, otrzymujemy równanie: vt=2d (gdzie v – prędkość dźwięku w wodzie, t – czas po którym fala powraca do sonaru, d – odległość przeszkody od sonaru). Jeżeli porównujemy głębokości zanurzenia dwóch przedmiotów, tak jak to jest w zadaniu, to porównujemy czasy sygnałów odbitych od tych przedmiotów, czyli t1=2d1/vi t2=2d2/v. Zatem z wyniku t1/t2=d1/d2 widać, że dwa razy krótszy czas oznacza dwa razy mniejszą odległość przebytą przez falę. Czyli pierwszy obiekt zanurzony jest na dwa razy mniejszej głębokości niż obiekt drugi. Prawidłowa jest odpowiedź A.
Zadanie zostało wykorzystane w badaniu pilotażowym przeznaczonym dla absolwentów gimnazjum. 55% badanych wskazało prawidłową odpowiedź A, tj. dwa razy płytsze zanurzenie obiektu 1 w stosunku do obiektu 2. Wynik nie jest znakomity, zważywszy na mało skomplikowane wyliczenia prowadzące do poprawnego rezultatu. Jednak, jest to również wynik pozwalający wykluczyć przypadkowy wybór uczniów (losowy wybór dawałby 25%). Drugim najczęstszym wyborem była odpowiedź C – 24%, w której podano dwa razy głębsze zanurzenie obiektu 1 w stosunku do obiektu 2. Wybór ten może nasuwać przypuszczenie, że część uczniów czytała tekst nie dość uważnie.
Utwór powstał w ramach projektu "Badanie jakości i efektywności oraz instytucjonalizacja zaplecza badawczego” współfinansowanego przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
"Masz uwagi do treści? Uważasz, że zawiera błąd? Napisz na bnd@ibe.edu.pl
