Který proud vody je nejsilnější?

Vyzkoušejte dnešní pokus a ověřte si na vlastní kůži, jak vypadá vědecké myšlení v praxi. Následující pokusy jsou velmi jednoduché, ale to neznamená, že nejsou zajímavé, nebo že při nich nebudete mít dostatek prostoru, pro vlastní nápady. Právě jednoduché pokusy skýtají mnoho variant a každá byť drobná změna v provedení vám umožní pokládat si nové a další otázky a tak provětrávat své mozkové závity.

Jestli má vaše akvárium nebo bazének netěsnost, štěrbinu, stříká voda dál, když je díra blízko hladiny nebo u dna? Jak to zjistit, aniž byste museli akvárko či bazén vypouštět? Jednoduché řešení – proveďte modelový pokus. Podívejte se po něčem, co vám nahradí akvárium a řešení naznačeného problému najděte experimentálně. Co budete k pokusu potřebovat? Jako obvykle nic, co byste nenašli doma. Prázdnou dvoulitrovou plastovou láhev, kleště, hřebík, svíčku a vodu.  Protože mezi pomůckami je také svíčka a zápalky, je dost dobré a bezpečné mít po ruce nějakého šikovného dospěláka, kterému nebude dělat problém být vaším asistentem. Pomocí kleští a hřebíku nahřátého nad svíčkou udělejte do láhve tři otvory v různých výškách (pokud se na věc budete dívat zevnitř láhve, tak to potom ty otvory budou v různých hloubkách).  První malou dírku udělejte asi 3 cm nade dnem. Snažte se, aby ta dírka měla co nejhladší okraje. Pozor, abyste se přitom nezranili. Určitě nezaškodí, když si natáhnete pracovní rukavice. Druhou dírku udělejte asi v polovině výšky láhve. Tuto dírku posuňte kousek do strany. Budeme potřebovat celkem tři dírky – ty by neměly být přímo nad sebou, ale budou mít mezi sebou stejné výškové rozdíly. Třetí dírka bude asi 3 cm pod místem, kde se začíná láhev zužovat směrem k hrdlu, opět kousek uskočená do boku na stejnou stranu a nad druhou dírkou právě tak vysoko, jak je druhá dírka nad první.

Ufff. Popis by byl za námi. A teď k vlastnímu pokusu. Dejte láhev do umývadla, do dřezu nebo do vany pod vodovodní kohoutek. Napusťte do láhve vodu až po okraj a kohoutek nechejte otevřený tak, aby stále a průběžně doplňoval vodu, která vytéká třemi dírkami, které jsme do láhve udělali. Pozorujte každý ze tří vytékajících pramínků vody a přemýšlejte, proč voda vytéká právě tak, jak vytéká. Pokud už máte za sebou sedmou třídu, nebo jí právě absolvujete, měli byste umět odpovědět. Ale věřím, že si poradíte i vy mladší. Přemýšlejte dál – experimentujte, měřte, uvažujte. Je nějaká souvislost mezi dostřikem vody z jednotlivých dírek a jejich vzájemnou vzdáleností či výškou nad dnem láhve? Půjde dostřiková vzdálenost vůbec změřit?

Než se pustíte do provádění pokusu, popřemýšlejte napřed, jak celý děj bude probíhat. Udělejte si nějaký vlastní názor. Vyslovte domněnku (hypotézu), kterou pak potvrdíte nebo vyvrátíte pokusem. A pokud skutečně budete bádat nad tryskáním vody z dírek v láhvi, nezůstávejte pouze u jednoho řešení a pokuste se jich najít více. Z více možností se vždy to správné řešení vybírá snáze a často na něj ukážou právě ty nesprávné závěry.

Jak by šlo dnešní pokus pozměnit? Napadlo vás, proč je nutné, aby byla do láhve stále doplňovaná voda? Nemáte představu? Tak to vyzkoušejte! Naplňte láhev vodou až po okraj, vodu zastavte a pozorujte, jak vytéká voda z dírek v láhvi teď. Vidíte změnu? Proč k ní došlo?

Pokud máte ještě jednu dvoulitrovou plastovou láhev a litrovou, můžete si vyzkoušet další pokus. Do obou lahví udělejte ve stejné vzdálenosti ode dna (třeba opět 3 cm) dírku, kterou přelepte lepicí páskou. Obě láhve naplňte až po okraj vodou, postavte do dřezu nebo vany a naráz odstraňte pásku. který proud stříká nejdál? Vyteče voda z obou lahví za stejnou dobu? Je nějaká souvislost mezi množstvím vody v láhvi a dobou vytékání vody? Jak souvisí naše dnešní pokusy s potápěním?

Pozorujte, kreslete, zapisujte, mailujte. Ale hlavně se u pokusů dobře bavte.

Žádný pokus nedělejte bez přítomnosti dospělé osoby - i zdánlivě velmi jednoduchý pokus může nadělat spoustu neplechy!

Obdivuhodná odstředivá síla

Až jednou budete doma pomáhat po večeři při úklidu nádobí, poproste, jestli byste si nemohli chvíli zaskotačit u dřezu s vodou. A pokuste se k dnešním k zajímavému experimentu přitáhnout i rodiče – možná bude dobré, když převezmou zodpovědnost za vaše počínání…

Základní pomůckou bude tedy dřez na mytí nádobí. Nejlépe pokud by byl co nejvíc kulatý a s kolmými stěnami. V nouzi je možné si vypomoci větším hrncem. Dál bude potřebná plastová miska se šikmými stěnami, do které nalijete šálek mléka. Do dřezu na nádobí napusťte dostatek vody. Tolik vody, aby miska plula v dřezu bez dotýkání se jeho stěn. Naší snahou bude misku roztočit. Ale pozor, roztočit tak, abychom se jí nedotknuli ať už přímo, nebo zprostředkovaně. Neřešitelný problém se to bude možná zdát těm, kteří debrujárské řádky čtou poprvé. Vy, co si je pročítáte aspoň občas víte, že debrujár nezná slovo nejde a každá nemožnost je pro něj výzvou. Tak tedy přemýšlejte a pamatujte – každý nápad nás posune blíž k řešení úkolu.

Určitě máte po ruce vařečku, lžičku nebo nějaké jiné míchátko. Ponořte jej do mléka a začněte s ním mléko míchat. Napřed pomaleji a až dostanete ten správný rytmus můžete zkusit i rychleji. Tak co? Už to vidíte? Ještě ne? Tak míchejte dál, rychleji. Možná bude třeba přilít ještě trochu mléka. Miska se po chvilce nácviku začne sama od sebe otáčet. A když přestanete míchat, tak se nezastaví a pokračuje v otáčivém pohybu, jako by byla v nějakém plovoucím ložisku. Ale to není ještě všechno…

Když jste misku s mlékem pořádně roztočili, možná se vám podařilo zahlédnout i dno. Pokud ne, tak jistě jste si všimli, jak se hladina mléka uprostřed propadla a přiblížila se ke dnu. Zkuste roztočit ještě víc a snad se vám dno ukáže. Všimněte si, jak se mléko při otáčení misky tlačí k jejím stěnám. To je docela překvapující – co říkáte? Když se otáčení misky začne zpomalovat, mléko se začne ze stěn misky spouštět dolů a prohlubeň uprostřed hladiny se bude postupně vyrovnávat.

Hlavním viníkem všeho je odstředivá síla. To je stejná síla, která nás na houpačce tlačí směrem dolů. To je ta síla, která napíná roztočený provázek s předmětem uvázaným na jeho konci. Síla, která má snahu všechny rotující částice vytláčet směrem ven, od středu otáčení. Tato síla nalézá značné uplatnění v praxi. Pokud například potřebujeme z kapalné směsi odstranit těžké částice, použijeme odstředivku. Těžké částice jsou totiž odtláčené ze středu otáčení větší silou, než částice lehké. Tímto způsobem se třeba mléko zbavuje tuku. Na stejném principu pracují i ždímačky – rychlým otáčením se ve ždímačce z vypraného prádla zaručeně odstraníte většinu molekul vody.  No a kdo z nás by si po dešti nehrál s deštníkem a nesetřepával z něj otáčením rukojeti kapky vody.

Pár pokusů na téma odstředivá síla jsme tu již měli. Tak aspoň jeden na připomenutí. I když tentokrát v jiném provedení. Podívejte se po nějakém vědru na vodu. Naplňte ho asi do jedné čtvrtiny vodou a zkuste vědro roztočit ve svislém kruhu – nahoru, dolů, nahoru dolů, … Řekl jsem, že máte mít na sobě co nejméně oblečení nebo mít na sobě něco vodě odolného? Napoprvé se vám vědro asi bezpečně roztočit nepodaří a zřejmě trochu navlhnete. Snad tušíte, proč to připomínám. Pokud netušíte, brzy možná zjistíte. Pokus je samozřejmě nutné dělat na volném prostranství a zajistit, aby nikdo nebyl v dostřelu. Občas se stane, že vědro vypadne při otáčení z ruky a není radno, aby někoho trefilo.

Pozorujte, kreslete, zapisujte, mailujte. Ale hlavně se u pokusů dobře bavte.

Žádný pokus nedělejte bez přítomnosti dospělé osoby - i zdánlivě velmi jednoduchý pokus může nadělat spoustu neplechy!