Wiązka zadań
Koszty gotowania wody
Zadanie
Nowoczesne kuchenki indukcyjne mają kilka programów różniących się intensywnością gotowania (ta sama ilość wody zagotuje się szybciej lub wolniej). Łukasz chciał sprawdzić, dla którego programu najtaniej zagotuje 0,5 litra wody. W związku z tym zmierzył czas t zagotowywania się wody dla kolejnych programów, jednocześnie zliczając liczbę mignięć diody znajdującej się na liczniku energii w czasie zagotowywania. Dowiedział się, że 1500 mignięciom odpowiada 1 kWh. W czasie pomiarów płyta indukcyjna była jedynym odbiornikiem energii elektrycznej. Wyniki zostały zebrane w poniższej tabeli.
| Program | Czas t (min) | Liczba mignięć N |
| 1 | 12:00 | 70 |
| 2 | 05:30 | 61 |
| 3 | 02:27 | 61 |
Które ze zmierzonych wielkości są niezbędne do określenia, dla której opcji zagotowanie wody jest najtańsze?
| Wielkość fizyczna | Czy jest niezbędne? |
| 1. Czas zagotowywania się wody. | |
| 2. Liczba mignięć diody. |
Poprawna odpowiedź
1. Nie., 2. Tak.
Wymaganie ogólne
R1 (Rozszerzenie) Znajomość i umiejętność wykorzystania pojęć i praw fizyki do wyjaśniania procesów i zjawisk w przyrodzie.
R5 (Rozszerzenie) Planowanie i wykonywanie prostych doświadczeń i analiza ich wyników.
Wymaganie szczegółowe
108.6 (Rozszerzenie) Prąd stały. Uczeń oblicza pracę wykonaną podczas przepływu prądu przez różne elementy obwodu oraz moc rozproszoną na oporze
Komentarz
Zadanie, choć formalnie przygotowywane dla uczniów IV etapu edukacyjnego, nie wykracza poza podstawę programową etapu III.
Uczeń powinien wyciągnąć z przeczytanego tekstu następujący wniosek: ilość energii zużytej do zagotowania wody jest jednoznacznie określona przez liczbę mignięć diody znajdującej się na liczniku energii. Skoro zatem płacimy za energię elektryczną, to najtaniej będzie gotować na takim programie, przy którym ta liczba mignięć będzie najmniejsza.
Zadanie zostało jednak tak skonstruowane, aby sprawdzić, czy uczniowie potrafią zauważyć, że w tej sytuacji czas gotowania nie jest istotny. Najczęściej bowiem wykorzystując energię elektryczną mamy do czynienia z urządzeniem o konkretnej, stałej mocy, co pośrednio powoduje, iż czas pracy przekłada się na zużycie energii. Nie zmienia to wprawdzie faktu, że sam pomiar energii zawsze wystarcza do określenia ceny, ale sugestia związku czasu pracy z kosztami jest bardzo mocna.
Istotne jest, aby uczniowie rozumieli, że gdy mamy do wykonania określoną pracę, czas jej wykonania nie wpływa na ilość zużytej energii, natomiast wpływa na niezbędną do tego celu moc urządzenia. Przykładowo wciągnięcie pustej windy na 30 piętro wieżowca wymaga określonej energii co wiąże się z określonym kosztem. Zmniejszenie czasu tego wjazdu wymaga użycia silników o większej mocy, ale zasadniczo nie zmienia potrzebnej energii (więc i kosztów). Wprawdzie zmiana czasu wpływa nieco na wartość sił oporu ruchu, ale związana z tym zmiana kosztów jest znikoma.
Ważne jest też, aby uczniowie rozumieli, że czas w tym zadaniu nie jest potrzebny do rozliczeń głównie z tego powodu, że wykonany pomiar zużytej energii uwzględnia wszelkie straty i daje pełen obraz ewentualnych kosztów.
Liczbę mignięć diody jako niezbędną do określenia kosztów poprawnie uznało za potrzebną ponad ¾ badanych. Ta część zadania okazała się zatem łatwa.
Jednocześnie jednak czas jako niezbędny do określenia kosztów zaznaczyła ponad połowa badanych uczniów! W efekcie poprawnie całe zadanie wykonało zaledwie 45% badanych.
Zadanie znakomicie nadaje się na dyskusję w czasie lekcji o energii elektrycznej, natomiast z racji przewidywalnego, słabego wyniku nie powinno być wykorzystywane w pracach klasowych.
Utwór jest chroniony prawem autorskim. Zasady i warunki korzystania z niego określa Regulamin Serwisu Bazy Dobrych Praktyk.
"Masz uwagi do treści? Uważasz, że zawiera błąd? Napisz na bnd@ibe.edu.pl
