Kladka

Žáci porovnají pevnou a volnou kladku, spočítají sílu potřebnou ke zvednutí břemene a předvedou kladkostroj v dílně nebo na modelu.

Průvodce tématem Kladka v předmětu Fyzika pro 7. třídu: co mají žáci zvládnout, na co navázat a kde nejčastěji chybují. K tomu příprava na hodinu, pracovní list nebo písemka, které ScioBot připraví na jedno kliknutí přesně pro tento ročník.

Připravit hodinu Všechny formáty

Klikněte a tvořte

Získejte přípravu zdarma

Vyberte formát. Jedním kliknutím otevřete tvorbu na téma Kladka (7. třída) — ScioBot ho připraví za vás.

Připravit hodinu

Další formáty na jedno kliknutí

Téma i ročník jsou už vyplněné. Nic nepíšete — rovnou tvoříte.

Kladka je jednoduchý stroj, který mění směr tahové síly ve laně, a u volné kladky i velikost síly potřebné ke zvednutí břemene. Žáci v 7. ročníku rozlišují pevnou kladku (osa je upevněná, síla se nemění, mění se jen směr tahu) a volnou kladku (osa se zvedá s břemenem, ideálně stačí přibližně polovina tíhy). Výstup CAP-FYZ-002-ZV9-005 žádá popsat a předvést použití sil u kladky v konkrétní situaci, proto se látka opírá o model, dílnu nebo školní soupravu, ne jen o obrázek v učebnici.

Při výpočtech žáci porovnávají tíhu břemene s tahovou silou v laně a počítají, kolik nosných větví lana břemeno nese. U ideální kladky bez tření a bez tíhy kladky platí: pevná kladka F = G, volná kladka F = G/2, kladkostroj F = G/n, kde n je počet nosných větví. Práce se přitom „nezlevňuje“: menší síla znamená delší dráhu konce lana.

Hodina navazuje na páku a na skládání sil: kladka je další způsob, jak rozdělit zatížení na více válců lana. Žáci mají umět nakreslit schéma, označit síly a na modelu ukázat, kdy stačí menší tah a kdy jen měníme směr (např. zvedání kbelíku přes pevnou kladku).

Předpoklady

Klíčové pojmy

Pevná kladka
Kolo s drážkou, jehož osa je upevněná k stropu nebo stojanu. Lano přes ni jen mění směr tahu; ideálně F = G, výhoda je pohodlnější směr (tah dolů místo zvedání přímo nahoru).
Volná kladka
Osa kladky se pohybuje s břemenem. Břemeno nesou dvě nosné větve lana, proto ideálně F = G/2; konec lana urazí přibližně dvojnásobnou dráhu než břemeno.
Kladkostroj
Soustava pevných a volných kladek. Síla klesá s počtem nosných větví n (F = G/n u ideálního stroje); žáci n počítají na schématu, ne podle toho, kolik kol vidí.
Nosná větev lana
Úsek lana, který skutečně nese břemeno. U volné kladky jsou typicky dvě; u kladkostroje jich může být víc. Právě n, ne počet kladek, určuje ideální sílu.
Ideální kladka
Model bez tření v ose a bez tíhy kladky a lana. Slouží k výpočtu v 7. ročníku; ve skutečnosti je tah o něco větší než G/n.
Zachování práce u jednoduchého stroje
Menší síla se vykoupí delší drahou konce lana. Součin síly a dráhy (práce) se u ideální kladky nemění; kladka neušetří energii, jen upraví sílu a směr.
Změna směru tahu
Pevná kladka umožňuje táhnout dolů nebo vodorovně, i když břemeno stoupá svisle. To je praktické u jeřábu, na stavbě i při zvedání kbelíku ze studny.

Časté miskoncepce

  • Častá chyba

    „Když je tam kladka, vždycky stačí polovina síly.“ Žák napíše u pevné kladky F = G/2, protože „kladka pomáhá“.

    Jak na to

    Na stojanu zvedněte stejné závaží jednou přímo a jednou přes pevnou kladku siloměrem: údaje se (až na tření) shodují. Do sešitu napište vedle schématu: pevná = jen směr, volná = G/2.

  • Častá chyba

    Žák spočítá F = G/2 u volné kladky, ale nakreslí jen jednu větev lana, nebo naopak u kladkostroje dělí tíhu počtem kol („dvě kladky, tedy čtvrtina“).

    Jak na to

    Nechte žáky na modelu barevně označit jen nosné větve a n zapsat před dosazením do F = G/n. Společně ukažte soustavu se dvěma koly, kde n není 2.

  • Častá chyba

    „Když táhnu poloviční silou, udělám i poloviční práci / je to zadarmo.“

    Jak na to

    Změřte zdvih břemene a délku staženého lana u volné kladky: lano je přibližně dvakrát delší. Do tabulky dejte F·s u přímého zvedání i u kladky a porovnejte.

  • Častá chyba

    Žák zamění volnou a pevnou kladku: volnou připevní k stropu „aby držela“, nebo čeká, že se osa pevné kladky zvedne s břemenem.

    Jak na to

    Před pokusem ať každý ukáže prstem, co je upevněné a co se hýbe. Teprve potom zatáhněte; kdo se spletl, překreslí schéma s popiskem osa pevná / osa jede nahoru.

Jak učit

2–3 hodiny

  1. Evokace: zvedněte kbelík přímo a přes pevnou kladku — žáci odhadnou, kdy bude siloměr ukazovat méně.
  2. Jádro: na modelu porovnejte pevnou a volnou kladku, spočítejte F = G a F = G/2, pak poskládejte jednoduchý kladkostroj a spočítejte n.
  3. Reflexe: žáci na dvou schématech vyznačí síly a napíší jednou větou, co kladka změnila (směr, velikost, nebo obojí).

Nápady na aktivity

  • Měření siloměrem: stejné závaží zvednout přímo, přes pevnou kladku a přes volnou kladku; zapsat F, porovnat s G a s G/2 a krátce zdůvodnit odchylku třením.
  • Dílna nebo stavebnice: sestavit kladkostroj se známým n, předvést zvednutí břemene a spočítat ideální tah; spolužáci kontrolují počet nosných větví na schématu.

Hodnocení

Žák na schématu rozliší pevnou a volnou kladku, určí n a spočítá ideální sílu ke zvednutí zadané tíhy.

Žák na modelu předvede zvednutí břemene kladkou nebo kladkostrojem a slovně vysvětlí, co se stalo se směrem a velikostí síly (CAP-FYZ-002-ZV9-005).

Související témata

Zdroje

Co pro vás ScioBot připraví k tématu Kladka

Interaktivní aktivity, které žáci spustí na tabletu či tabuli, tisknutelné kartičky a hry pro celou třídu – každý formát na téma Kladka jedním klikem.

Základní materiály

Interaktivní aktivity 14

K tisku a rozstříhání 8

Hry pro celou třídu 4

Očekávané výstupy

  • CAP-FYZ-002-ZV9-005 Popíše a předvede použití sil a tlaku v konkrétních praktických aplikacích (páka, kladka, tlak v tekutinách, Archimédův zákon).

Učíte Kladka trochu jinak?

Popište ScioBotu vlastními slovy, co s žáky chcete zvládnout a kolik máte času. Materiál přizpůsobí vašemu ŠVP, třídě i žákům se speciálními vzdělávacími potřebami.

Napsat ScioBotu

Související témata