Dokumentace
Powered by

# Tlak

# 1. Vzdělávací cíl

  • Žák chápe pojem tlak jako fyzikální veličinu.
  • Žák zná vztah mezi tlakem, silou a plochou.
  • Žák rozlišuje různé jednotky tlaku a umí je převádět.
  • Žák se seznámí s praktickým významem tlaku v každodenním životě i v technice.

# 2. Úvodní motivační část

  • Otázka: „Proč se nám chodí snáz po sněhu na lyžích než v botách?“
  • Diskuse: rozdělení síly na větší/menší plochu → rozdílný tlak.
  • Přechod: tlak je veličina, která spojuje sílu a plochu.

# 3. Výklad pojmu

  • Tlak je fyzikální veličina, která vyjadřuje sílu působící na jednotku plochy.
  • Značka: p

  • Základní vztah:
    p = {\frac{F}{S}}

    kde F je síla (N) a S plocha (m²).

# 4. Jednotky a převody

  • Pascal (Pa) – základní jednotka SI
    • 1 Pa = 1 N / m²
  • Další jednotky:
    • kilopascal (kPa), megapascal (MPa)
    • bar (1 bar = 100 000 Pa)
    • technická atmosféra (1 at ≈ 98 066,5 Pa)
    • milimetr rtuťového sloupce (1 mmHg ≈ 133,3 Pa)

# 5. Druhy tlaku

  • Statický tlak – tlak v klidném prostředí (např. tlak v kapalině).
  • Dynamický tlak – vzniká prouděním kapalin nebo plynů.
  • Atmosférický tlak – tlak vzduchu na Zemi, průměrně 101 325 Pa.

# 6. Měření tlaku

  • Manometry – měří tlak kapalin a plynů.
  • Barometry – měří atmosférický tlak.
  • Digitální senzory tlaku – využívají elektronická čidla. (Rover)

# 7. Význam tlaku

  • Fyzika a technika – hydraulické systémy, pneumatické stroje.
  • Příroda – tlak vody v hloubce, atmosférický tlak a počasí.
  • Medicína – měření krevního tlaku.
  • Každodenní život – nafukování pneumatik, vaření v papiňáku, chůze po sněhu.

# 8. Speciální pojmy

  • Hydrostatický tlak – tlak kapaliny v hloubce:
    p = {h \cdot \rho \cdot g}

    kde h je hloubka, ρ hustota kapaliny, g tíhové zrychlení.

  • Atmosférický tlak – mění se s nadmořskou výškou.
  • Podtlak a přetlak – tlak menší/větší než tlak atmosférický.

# 9. Didaktické tipy

  • Praktická ukázka: postavit se na jednu nohu a na obě → rozdílný tlak.
  • Experiment: zatlačit hřebík hlavičkou a špičkou → rozdíl v účinku.
  • Demonstrovat atmosférický tlak: převrácená sklenice vody přikrytá kartonem.
  • Mezipředmětové vazby: biologie (krevní tlak), chemie (tlak plynu), zeměpis (tlak vzduchu).

# 10. Shrnutí

  • Tlak = síla působící na plochu.
  • Jednotka tlaku je Pascal (Pa).
  • Tlak má klíčový význam v přírodě, technice i každodenním životě.

# Základní měření tlaku v prostoru

# 1. Cíl

  • Změřit atmosférický tlak (hPa) pomocí přibaleného senzoru LaskaKit BME280.
  • Zobrazit aktuální hodnotu na displeji Micro:bitu.
  • Volitelně průběžně logovat data pro graf a sledovat změny tlaku.

# 2. Pomůcky

  1. BBC Micro:bit v2 (vestavěný senzor tlaku, pokud má) nebo externí senzor tlaku (např. BMP280)
  2. USB-A / microUSB kabel
  3. Počítač s připojením k MakeCode
  4. Kabely pro připojení externího senzoru (pokud je použit)

# 3. Co to dělá

  • Tlačítko A: jednorázově ukáže aktuální atmosférický tlak (např. „1013 hPa“).
  • V logování se data zapisují do Data Loggeru v MakeCode.
  • Postup v MakeCode (slovní návod):
    1. Otevři makecode.microbit.org → Nový projekt.
    2. Přidej rozšíření Data Logger (Extensions).
    3. Přidej blok pro reading pressure (hPa) a ulož do proměnné P.
    4. Tlačítko A → zobraz P na displeji.

# 4. Stažení dat / graf

  • V MakeCode klikni Show data → uvidíš tabulku i graf → Download CSV pro další analýzu.

# 5. Časté chyby a tipy

  • Držení v ruce – tepelný vliv ruky může mírně změnit tlakový senzor.
  • Příliš krátké měření – tlak se mění pomalu, proto měř delší dobu (min. několik minut).
  • Kalibrace – porovnej s referenčním barometrem, případně aplikuj korekci offset.
  • Vlhkost a výška nad mořem – mohou ovlivnit naměřený tlak, ber to v úvahu při porovnání s tabulkou.

# Krok po kroku

# Finální kód

# Pozor! Vysoký atmosférický tlak

# 1. Cíl

  • Naučit se číst atmosférický tlak z vestavěného senzoru Micro:bitu v2.
  • Naprogramovat Micro:bit, aby pípnul při zjištění vysokého tlaku.
  • Pochopit princip podmínky (if–then–else) v programu.

# 2. Pomůcky

  1. BBC Micro:bit v2
  2. USB-A / microUSB kabel
  3. Počítač s připojením k MakeCode
  4. Externí senzor tlaku (pokud vestavěný není)
  5. Rozumný referenční tlak pro testování (např. na stole / pomocí simulace)

# 3. Co to dělá

  • Micro:bit průběžně měří atmosférický tlak.
  • Pokud tlak překročí nastavenou hranici (např. 1025 hPa), Micro:bit pípne.
  • Po poklesu tlaku pod limit se pípání zastaví.

Postup v MakeCode (slovní návod):

  1. Otevři makecode.microbit.org → Nový projekt.
  2. Přidej blok pro pressure (hPa) a ulož do proměnné P.
  3. V nekonečné smyčce (forever):
    • pokud P > 1025 → blok play sound / pípnutí.
    • jinak → žádná akce.
  4. Nahraj program do Micro:bitu a sleduj chování při změně tlaku.

# 4. Testování

  • Sleduj naměřený tlak.
  • Zkus simulovat zvýšení tlaku (např. uzavřená krabička s Micro:bit, změna nadmořské výšky nebo porovnej s referencí).
  • Micro:bit by měl začít pískat, když tlak překročí nastavenou hranici.

# 5. Časté chyby a tipy

  • Nastavená hranice příliš nízko – Micro:bit bude pískat i při normálním tlaku. Zvol realistickou hodnotu.
  • Senzor není kalibrovaný – porovnej s reálným barometrem, případně přidej korekci offset.
  • Příliš krátké měření – tlak se mění pomalu, dej programu čas reagovat.
  • Bezpečnost a klid – pípání je zvukové upozornění, nezpůsobuje žádné riziko.

# Krok po kroku

# Finální kód

# Hledač nížin – autonomní pohyb podle tlaku

# 1. Cíl

  • Naučit se číst atmosférický tlak z přibaleného senzoru LaskaKit BME280.
  • Naprogramovat autonomní vozítko, které se pohybuje podle tlaku tak, aby hledalo nižší nadmořskou výšku (vyšší tlak) a naopak.
  • Pochopit princip řízení robota pomocí podmínky (if–then–else) a reakce na měřené hodnoty.

# 2. Pomůcky

  1. BBC Micro:bit v2
  2. Robotrix vozítko (s držákem pro Micro:bit)
  3. USB-A / microUSB kabel
  4. Počítač s připojením k MakeCode
  5. Prostředí, kde lze měnit nadmořskou výšku nebo simulovat změnu tlaku

# 3. Co to dělá

  • Vozítko průběžně měří atmosférický tlak.
  • Pokud je tlak nižší než požadovaný cíl (např. hledaná nížina), vozítko se rozjede dopředu nebo hledá cestu dolů.
  • Pokud je tlak vyšší než cíl, vozítko zastaví nebo se pohybuje jinak (např. otáčí), aby našlo nižší tlak.

Postup v MakeCode (slovní návod):

  1. Otevři makecode.microbit.org → Nový projekt.
  2. Přidej bloky pro ovládání motorů (Robotrix Extension).
  3. Vytvoř proměnnou P pro aktuální tlak a C pro cílový tlak (např. 1015 hPa).
  4. V nekonečné smyčce (forever):
    • pokud P < C → blok motory dopředu (hledání nižší nadmořské výšky).
    • jinak → blok motory zastavit / změnit směr / otáčet.
  5. Nahraj program do Micro:bitu a vlož jej do vozítka.

# 4. Testování

  • Postav vozítko do různých výšek nebo simuluj změnu tlaku.
  • Sleduj, zda se vozítko pohybuje směrem k vyššímu tlaku (nižší nadmořská výška).
  • Uprav cílovou hodnotu tlaku a sleduj, jak vozítko reaguje.

# 5. Časté chyby a tipy

  • Nastavená cílová hodnota příliš nízko nebo vysoko – vozítko se může pohybovat pořád nebo vůbec nereagovat.
  • Motorové směry – pokud vozítko jede opačně, prohoď bloky motorů.
  • Pomalé změny tlaku – tlak se mění pomalu, proto dej smyčce delší interval měření.
  • Bezpečnost – pohyb vozítka testuj v otevřeném prostoru, vyhni se schodům a překážkám.

# Krok po kroku

# Finální kód

MARS Engineers © Copyright 2025. Všechna práva vyhrazena.