Radar

Poprawna odpowiedź

1 – chwilowa, 2 - średnia

Wymaganie ogólne

3 Wskazywanie w otaczającej rzeczywistości przykładów zjawisk opisywanych za pomocą poznanych praw i zależności fizycznych.

Wymaganie szczegółowe

1.1. Ruch prostoliniowy i siły. Uczeń posługuje się pojęciem prędkości do opisu ruchu/ przelicza jednostki prędkości
1.5. Ruch prostoliniowy i siły. Uczeń odróżnia prędkość średnią od chwilowej w ruchu niejednostajnym

Komentarz

Zadanie sprawdza czy uczeń potrafi przeanalizować tekst i, korzystając z posiadanej wiedzy fizycznej, potrafi wywnioskować, jaka wielkość jest mierzona w każdym z opisanych pomiarów.

 Szczególne znaczenie ma tutaj wiedza z mechaniki poparta intuicją. Przede wszystkim chodzi o umiejętność rozróżnienia prędkości chwilowej od prędkości średniej. Obie wielkości bazują na definicji prędkości czyli wartości drogi przebytej w danym czasie. Jednakże dla prędkości chwilowej czas, dla którego mierzymy przebytą drogę jest bardzo mały (bliski zera), a dla średniej – dowolnie duży. Prędkość chwilowa jest prędkością pojazdu w danym momencie jazdy (na przykład w momencie zderzenia) i odzwierciedla energię kinetyczną tego pojazdu w tym momencie. Natomiast prędkość średnia jest wielkością wyliczoną na podstawie całościowej analizy ruchu pojazdu na danym, dowolnie długim odcinku drogi (w opisanym przypadku rzędu kilku do kilkunastu kilometrów). Jest to wartość całkowitej drogi podzielona przez czas potrzebny na przebycie tej drogi. 

 W zadaniu przedstawione są dwie metody kontrolowania prędkości pojazdów. Pierwsza, fotoradar, wskazuje na pojazdy, które w momencie przejazdu przez dane miejsce przekroczyły określoną prędkość. Zatem fotoradar porównuje aktualną prędkość samochodu (tę którą w danym momencie pokazuje prędkościomierz w samochodzie) do prędkości dozwolonej w danym miejscu. Jak wynika z przedstawionego powyżej wyjaśnienia chodzi tu o prędkość chwilowa.

 W drugim pomiarze mierzony jest czas przebycia przez samochód określonej drogi (kilku lub więcej kilometrów) i wyliczana jest prędkość samochodu na tej drodze (poprzez podzielenie drogi przez zmierzony czas). Jest to więc prędkość średnia na tym wyznaczonym odcinku.

Zatem przy tym pomiarze ruch samochodu na całej trasie nie jest dokładnie określony. Możliwych jest tutaj kilka różnych sytuacji:

1. Samochód może jechać mniej więcej z tą prędkością przez całą drogę.

2. Może również przejechać jedną część tego odcinka z prędkością większą niż wyliczona średnia wartość, a następną część z dużo mniejszą prędkością.

3. Możliwe jest również, że samochód porusza się bardzo szybko przez całą trasę, a na jakiś czas zatrzyma się gdzieś na trasie (w tym czasie jego prędkość wyniesie zero).

 Zatem może się okazać że na trasie samochód wielokrotnie przekroczy dozwoloną  prędkość, chociaż faktycznie jego prędkość  średnia na całym odcinku drogi będzie stosunkowo mała.

Powyższe zadanie wykorzystano w badaniu pilotażowym przeprowadzonym wśród uczniów pierwszych klas liceów ogólnokształcących. Jego wyniki nie są zadowalające. Średnio po 55% uczniów wybrało poprawne odpowiedzi w obydwu punktach: prędkość chwilową w pierwszym i średnią w drugim. Wynik prawie mieści się w granicach przypadkowego wyboru (byłaby wtedy 50%). Całość zadania została prawidłowo rozwiązana przez 42% uczestników.

Zadanie może być ciekawym wstępem do dyskusji o prędkości średniej i chwilowej. Warto porozmawiać z młodymi ludźmi, przyszłymi kierowcami, o praktycznym znaczeniu tych prędkości. O bezpieczeństwie jazdy, o skutkach wypadków przy przekraczaniu dozwolonej prędkości (której średniej czy chwilowej?). Warto policzyć energię kinetyczną samochodu przy określonych prędkościach i warto zaznaczyć, że energia ta wzrasta z kwadratem prędkości i to ona decyduje o skutkach, nieraz tragicznych, wypadków drogowych.

Słowa kluczowe