Změna povrchového napětí kapalin

ZŠ Košinova
Studenti si jednoduchým pokusem ověří možnosti změny povrchového napětí v kapalinách.
Easy
Short-term
10–14 yrs
Verified by Prusa Team
Suitable printers: Prusa MK3/S/S+
0
9
0
107
updated May 4, 2022

Summary

PDF
Studenti si jednoduchým pokusem ověří možnosti změny povrchového napětí v kapalinách.

The focus of the target group

Základní škola

Necessary knowledge and skills

FreeCad – základní práce s programem, jednoduché modelování, export souborů *.stl

PrusaSlicer – import *.stl souboru, použití funkce slicing

3D tisk – tisk potřebného souboru     

Teoretické základy učiva o povrchovém napětí

Project objectives

Cílem projektu je poskytnout studentům představu o změně povrchového napětí v kapalinách. Jedná se o hůře představitelnou látku učiva, která je však s použitím vhodného pomůcek lépe myšlenkově uchopitelná.

Výsledkem jsou „lodičky“, které se díky různým průměrům výřezů „trysky“ budou při změně povrchového napětí pohybovat různě rychle – kapaliny se i při změně povrchového napětí snaží snížit svoji energii. Lodička s větším výřezem „trysek“ se bude pohybovat pomaleji – kapalina má dostatek prostoru pro vykompenzování změny povrchového napětí. Lodička s menším výřezem „trysek“ se bude pohybovat rychleji – kapalina má menší prostor k vykompenzování změny povrchového napětí, proto bude změna rychlejší.

V rámci předmětu informatika si žáci procvičí základy práce s volně dostupnými 3D programy (FreeCad) 

Required equipment

3D tiskárna

Běžné vybavení IT učebny

Programy: FreeCad, PrusaSlicer

Saponát

Větší nádoba s vodou

Kapátko

3D modelingIT classroom

Project time schedule

Vymodelování lodičky + úpravy – viz přílohy, eventuálně lze vytvořit vlastní – 1h

Vlastní pokus v hodině s vysvětlením – 20 min 

Orientační čas tisku dvou lodiček je přibližně 10 min (výplň 15%, výška vrstvy 0,2 mm)


 

Workflow

Hodina informatiky – modelování lodiček + tisk (pro počítačově zdatnější)

  • V programu FreeCad vymodelovat dvě různé lodičky návod přiložen v PDF
    • Jedná se o jednoduchý útvar vysoký 2 – 3 mm
    • Lodičky by měly mít zašpičatělý tvar
    • Uprostřed musí být výřez
    • Na konci každé lodičky musí být otvor spojený s výřezem – u každé jinak široký
      • Inspirace viz hotové lodičky v příloze
  • v programu FreeCad přejít k vlastnímu modelování
    • vhodné prostředí programu je „Part Design“
    • základ lodiček je plochý útvar, ze kterého funkcí „Vysunutí“ vytvoříme těleso
      • dobrý je tvar „domečku“
    • na horní plochu základu lodiček načrtnout otvor s tryskou
    • do vytvořeného útvaru fukcí „Vytvořit otvor“ vytvořit výřez trysky do lodičky 
  • Export vytvořené lodičky do formátu stl
  • Import souboru do PrusaSlicer a vytvoření gcode souboru
  • Vlastní tisk

 

Žáci si mohou vytvořit každý vlastní lodičky, popřípadě tvořit po skupinách – v navazující hodině fyziky mohou soutěžit, kdo má rychlejší návrh lodičky.

Pokud žáci prostředí programu neznají, je dobré je před vlastním modelováním seznámit s programem.

Diskuze:          Využití a ukázky využití programu FreeCad pro základní 3D modelování

 

Hodina fyziky – pokus na důkaz změny povrchového napětí kapalin

  • Na začátku hodiny zopakovat pojem povrchové napětí, jeho principy a důsledky
  • Žáci položí vytvořené lodičky do nádoby s vodou
  • Do otvorů lodiček přidají pomocí kapátka pár kapek saponátu
    • Diskuze nad pozorovaným pokusem
  • Přidáním saponátu došlo ke změně povrchového napětí kapaliny (změna energie). Kapalina se snaží změnu vykompenzovat a začne unikat z prostoru výřezu trysky u lodičky. Lodička s menší tryskou se pohybuje rychleji – menší otvor pro vyrovnání změny, lodička s větším otvorem se pohybuje pomaleji – větší otvor pro vyrovnání změny

 

  • Žáky baví vymýšlet i různé návrhy lodiček, aby byly co nejrychlejší, jdou uspořádat závody 

 

Diskuze:          Vysvětlení pozorovaného pokusu ve vztahu k povrchovému napětí kapaliny

Authors

Mgr. Marcel Nováček, Bc. Boris Mičánek

Model origin

The author hasn't provided the model origin yet.

License