Gęstość skały

Poprawna odpowiedź

T, N, N

Wymaganie ogólne

1 Wykorzystanie wielkości fizycznych do opisu poznanych zjawisk lub rozwiązania prostych zadań obliczeniowych.

Wymaganie szczegółowe

3.4. Właściwości materii. Uczeń stosuje do obliczeń związek między masą, gęstością i objętością ciał stałych i cieczy, na podstawie wyników pomiarów wyznacza gęstość cieczy i ciał stałych
9.1. Wymagania doświadczalne. Uczeń wyznacza gęstość substancji z jakiej wykonano przedmiot w kształcie prostopadłościanu, walca lub kuli za pomocą wagi i linijki

Komentarz

Zadanie sprawdza umiejętność planowania doświadczeń i może zostać wykorzystane jako wprowadzenie lub komentarz do obowiązkowego doświadczenia polegającego na wyznaczaniu gęstości substancji o znanej masie i znanych wymiarach. W przypadku opisanym w zadaniu sytuacja jest nieco bardziej skomplikowana niż ta, z którą uczeń spotka się na lekcji: dysponując linijką może on bowiem zmierzyć długości boków prostopadłościennego przedmiotu i wyznaczyć jego objętość. Dysponując wagą, może określić masę tego przedmiotu. Następnie, dzieląc masę przez objętość, uczeń wyznaczy gęstość badanej substancji.

Tymczasem w przypadku opisanym w zadaniu chcemy wyznaczyć masę skalnego bloku, którego nie możemy ruszyć z miejsca i zważyć. Jak wynika z treści, jesteśmy w stanie przynajmniej z grubsza zmierzyć jego wymiary, a co za tym idzie – oszacować objętość. Aby znaleźć masę bloku, musielibyśmy w tej sytuacji znać jego gęstość. Zatem, aby rozwiązać zadanie, należy znaleźć odpowiedź na pytanie: które ze sposobów zestawionych w tabeli pozwoli nam wyznaczyć gęstość skały? Musimy przy tym pamiętać, że gęstość skały jest równa gęstości odłamka, którym dysponujemy.

Sposób pierwszy jest dokładnie tym samym sposobem, jaki uczniowie powinni poznać na lekcji. Mierząc i ważąc  prostopadłościenny odłamek skały, wyznaczamy jej gęstość. Znając gęstość materiału i wymiary bloku skalnego zaobserwowanego w terenie,  możemy z kolei obliczyć jego masę. Niemniej warto zauważyć, że masę skalnego bloku możemy w przypadku tej metody wyznaczyć w  jeszcze inny sposób, bez obliczania gęstości skały. Wystarczy jeśli posłużymy się proporcją – obliczając, ile razy objętość skalnego bloku jest większa od objętości jego odłamka, otrzymamy liczbę, przez którą musimy pomnożyć masę odłamka, aby uzyskać masę całego bloku. 

Dwie kolejne metody w żaden sposób nie doprowadzą nas ani do wyznaczenia gęstości skalnego odłamka, ani do bezpośredniego wyznaczenia masy skały. W przypadku drugiego sposobu wyznaczymy jedynie objętość odłamka. Ta informacja może nam się przydać co najwyżej do określenia, ile razy więcej waży cała skała niż badany odłamek. Bez dodatkowych danych nie możemy wyznaczyć masy skały. W przypadku trzeciego sposobu również uzyskujemy informację niekompletną: obliczamy objętość skały, ale nie znamy wartości jej gęstości, zatem nie możemy obliczyć masy.

Być może warto byłoby pozwolić uczniom dojść samodzielnie do powyższych wniosków na drodze doświadczalnej – dowolny prostopadłościenny przedmiot imitowałby wówczas odłamek opisany w zadaniu, a rolą ucznia byłoby sprawdzenie, jakie informacje uzyska, postępując według opisanych sposobów, i określenie, jakich informacji mu jeszcze brakuje, aby rozwiązać postawiony problem.

Słowa kluczowe