Wiązka zadań
Doświadczenie Ottona von Guericke
Zadanie
W 1654 roku w Magdeburgu Otton von Guericke przeprowadził następujące doświadczenie: dwie metalowe wydrążone półkule o średnicy 42 cm każda, o starannie zeszlifowanych krawędziach, zostały do siebie dociśnięte i uszczelnione. Po wypompowaniu większości powietrza z wnętrza powstałej kuli każda z jej części została przywiązana do 8 koni. Pomimo poganiania konie nie były w stanie rozerwać półkul.
Wybierz właściwe odpowiedzi aby uzyskać poprawne stwierdzenie wraz z jego wytłumaczeniem.
(1) Po wypompowaniu ze środka kuli części powietrza, ciśnienie wewnątrz niej było
`square` A. mniejsze niż
`square` B. większe niż
`square` C. takie samo jak
(2) ciśnienie na zewnątrz kuli, ponieważ wewnątrz kuli zmalała
`square` A. wilgotność powietrza.
`square` B. liczba cząstek.
`square` C. objętość gazu.
Poprawna odpowiedź
1. A., 2. B.
Wymaganie ogólne
1 Wykorzystanie wielkości fizycznych do opisu poznanych zjawisk lub rozwiązania prostych zadań obliczeniowych.
Wymaganie szczegółowe
3.6. Właściwości materii. Uczeń posługuje się pojęciem ciśnienia (w tym ciśnienia hydrostatycznego i atmosferycznego)
Komentarz
Zadanie dotyczy słynnego doświadczenia, omawianego często w podręcznikach do fizyki. Do jego rozwiązania wystarczy jednak świadomość, że dopompowanie powietrza do koła roweru czy samochodu powoduje wzrost ciśnienia powietrza w tym kole, a usunięcie powietrza (np. przez dziurę) spowoduje spadek ciśnienia poniżej jego wartości początkowej. Trudno nie podejrzewać, że dziś to wiedza niemal potoczna, nawet bez udziału szkoły. Sformułowania: „mam za mało powietrza w tylnym kole roweru” czy też „musimy sprawdzić ciśnienie w przednich kołach naszego samochodu, bo chyba jest za małe” nie są dziś rzadkością.
Taka wiedza powinna wystarczyć do zbudowania prostej analogii: wypompowanie części powietrza z półkul powinno spowodować spadek ciśnienia wewnątrz nich, podobnie jak w oponach. Wydawałoby się też że „wypompowanie części powietrza” jest w sposób dość oczywisty powiązane ze zmniejszeniem liczby cząsteczek. Badanie przeprowadzone na około 100 osobowej grupie absolwentów gimnazjów wykazało jednak, że nie jest to takie oczywiste. Poprawnej odpowiedzi w pierwszej części zadania udzieliła nieco ponad połowa uczniów. Nieznacznie mniej uczniów udzieliło poprawnej odpowiedzi w części drugiej.
Niestety poprawnej odpowiedzi na oba pytania udzieliło zaledwie 27% uczniów. Wprawdzie prawdopodobieństwo przypadkowego trafienia było znacznie niższe (około 11%), ale trudno taki wynik uznać za satysfakcjonujący. Warto też zauważyć, że tylko pojedynczy uczniowie „nabierali się” na kombinację odpowiedzi 1–C i 2–A, najbardziej nieadekwatnej do treści zadania, co mogłoby świadczyć o tym że zdecydowana większość jednak czytała zadanie, a nie tylko losowo zakreślała odpowiedzi.
Badanie wykazało pewną korelację między ogólnymi wynikami ucznia, a rozwiązywalnością tego zadania. Wśród najsłabszych uczniów całe zadanie poprawnie rozwiązało zaledwie 7% uczniów, a więc odsetek znacznie poniżej progu przypadkowego wyboru, podczas gdy wśród najlepszych odsetek dobrych odpowiedzi wyniósł 50%. Zadanie znakomicie nadaje się do roli „inspiratora” ciekawej dyskusji w klasie, mającej na celu uporządkowanie i ugruntowanie wiedzy na temat ciśnienia.
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
