Bez svíčky nejsou správné vánoce

Vánoce to jsou nejen dárky, ale také všudypřítomné svíčky. Pokud přesvědčíte rodiče, aby na vás dohlédli, vyzkoušejte si pár pokusů se svíčkami.

Barevný plamen

K prvnímu experimentu budete potřebovat samozřejmě svíčku, sůl, borovou vodu a modrou skalici. Možná jste si všimli, že v kriminálních seriálech moderní vyšetřovatelé velmi často spolupracují s vědci. Velmi často je totiž třeba analyzovat různé materiály a směsi za účelem zjištění jejich složení. Jednoduchou metodu rozpoznávání látek si můžeme vyzkoušet na relativně bezpečném pokuse, přesto bude velmi vhodné zvolit za pomocníky rodiče nebo jinou dospělou osobu. Jedním z přístrojů, který se k analýze látek používá, je spektroskop. Každý chemický prvek, který hoří, má specifickou barvu plamene. Spektroskop umí pečlivě analyzovat barevná spektra, která při hoření vydávají chemické látky a podle těchto barev rozpoznat, jaké prvky daná látka obsahuje. Prokážeme si tuto vlastnost látek hořením našich chemických vzorků, umístěných na špičce nůžek, v plameni svíčky. Po nasypání špetky soli na špičku nůžek a vložením do plamene by se měl plamen zabarvit do žluta. Jednou ze složek kuchyňské soli je totiž sodík a ten hoří žlutým plamenem. Když kápnete na špičku nůžek borovou vodu (koupíte v lékárně), plamen bude nazelenalý a možná i zelený. V drogerii se dá zase koupit skalice modrá (používá se například ke zničení vodní řasy či k hubení různých škůdců v zemědělství apod.) a skalice modrá barví plamen do modra.

Neviditelný inkoust

Chcete si vyrobit neviditelný inkoust? Tak to budete také potřebovat svíčku. Ne tedy přímo k výrobě inkoustu, ale k jeho zviditelňování. Budeme potřebovat něco, čím se dá psát (ideální by bylo nové plnicí pero, ale postačí určitě i seříznutá špejle. Určitě bude potřebná svíčka, ocet nebo citrón a papír. Náš neviditelný inkoust se stane čitelným v okamžiku, kdy jej zahřejeme nad plamenem svíčky. Díky teplotě proběhne proces oxidace, který způsobí zhnědnutí neviditelného inkoustu. Nalijte ocet nebo vymačkejte šťávu z citrónu do nějakého kalíšku. Do octa nebo šťávy namočte hrot pera nebo špejle a napište nějaký krátký text velkými písmeny na kancelářský papír nebo výkresovou A4. Poté, co „inkoust“ vyschne, stane se neviditelným. Pro zjevení zprávy papír nahřejte hořící svíčkou.

Voda je i tam, kde ji nevidíme

Voda je přítomná jako jedna ze složek v mnoha pevných látkách. Lidské tělo se skládá z velké části z vody (starší lidé mají v těle o něco méně vody, než děti). Doma možná máte sodu (používá se třeba při praní – koupíte ji v drogerii, její chemický název je uhličitan sodný). I tato soda obsahuje překvapivě velké množství vody. Přítomnost vody v sodě se dá ověřit jednoduchým experimentem. Lžičku sody nasypeme do zkumavky. Zkumavku uchopíme do kleští nebo speciálních nůžek a její spodní část budeme ohřívat v plamenu svíčky. Ohřívejte velmi opatrně a ne příliš dlouho! Soda zanedlouho začne uvolňovat vodu, kterou uvidíte například jako srážející se kapky rosy na stěnách zkumavky, nebo páru stoupající zkumavkou vzhůru. Pozor! Pokus je nebezpečný. Použijte ochranné pomůcky - rukavice a brýle. 

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

Žádný pokus nedělejte bez přítomnosti dospělé osoby – i zdánlivě velmi jednoduchý pokus může nadělat spoustu neplechy.

Naplněni zvukem až po okraj

Vezměte si vyšší sklenici a pomalu do ní nalévejte vodu. Slyšíte? Ze sklenice se line tón, který v průběhu nalévání mění svoji výšku. Zajímavý námět k prozkoumání, co říkáte? Zvuk je pro vnímání dějů kolem nás velmi potřebný. Bez slyšení zvuků by všechno, co se kolem nás nebylo jaksi ono. Vyzkoušejte si sami: utěsněte pomocí prstů uši (přesněji řečeno prsty uzavřete zvukovod) a poproste kamaráda, ať lije vodu do sklenice místo vás. Jistě mi dáte za pravdu, že vjem není úplný. Naplňování sklenice vodou bez patřičného zvukového doprovodu vypadá velmi podivně.

Tak ještě jednou a tentokrát spolu: vezměme vyšší sklenici, postavme ji na stůl a pomalu do ní nalévejme vodu. Při jejím nalévání vzniká zvuk, to už jsme si ujasnili. Je tento zvuk po celou dobu plnění sklenice stejný, nebo se mění? Co se děj se zvukem, když se hladina vody ve sklenici blíží k hrdlu sklenice? Snad všichni dojdeme ke stejnému závěru: v našem prvním pokuse dochází ke změně výšky tónu. 

Teď něco složitějšího: proč se výška tónu mění? Zkusme pokus ještě jednou a pozorně sledujme, k jakým změnám při něm dochází. Stoupá hladina, mění se výška kapaliny ve sklenici. Když je ve sklenici více vody (když je hladina výše), je zvuk vyšší.  Máme skutečně pachatele zodpovědného za změny výšky tónu? Už dříve jsme si říkali (vy mladší to v hodinách fyziky teprve zjistíte), že zvuk je způsobený vibracemi, kmitáním. Když budete nalévat vodu do sklenice nejdříve rychle a pak pomalu, uslyšíte v obou případech poněkud odlišný zvukový vjem. Podobně tomu bude, pokud vodu do sklenice lít z větší či menší výšky. Změnou rychlostí kmitání dokážeme i sklenici naladit na určitou výšku tónu. Pokud těleso kmitá pomaleji, jsou tóny, které vydává hlubší. 

Vypadá to, že se nám situace se zvuky kolem naší sklenice vyjasňuje. Aby sklenice vydávala zvuk, musí někde něco vibrovat. A podle toho, jak se mění rychlost vibrací, tak se mění i rychlost zvuku. No jo, ale co to vibruje? Sklenice? Voda ve sklenici, nebo vzduch nad hladinou? Ani sebepečlivějším pozorováním žádné vibrace neuvidíme. Dokážete rozvibrovat sklenici? Jednoduché, viďte. Stačí vzít lžičku a do sklenice jemně klepnout. Nejenom, že zvuk uslyšíme, ale vibrace dokonce uvidíme – na hladině se budou vytvářet kola, která poběží od stěn sklenice doprostřed hladiny. Teď chyťte nahoře sklenici pevně do ruky a klepněte do lžičky znovu. Změna nebo stejný průběh? Cítíte, jak prsty, které drží sklenici, tlumí její vibrace? Také zvuk je nějaký jiný. Není tak čistý, jasný – ale má jinou výšku? Vylejte vodu ze sklenice a nalévání vody zopakujte – tentokrát však sklenice nebude stát na stole, ale budete ji nahoře držet. Zvuk by měl být stejný, jako když sklenice stála na stole. Napadá vás závěr? Zvuk, který vydává sklenice, do které naléváme vodu, není způsobený vibracemi sklenice. Že by výška tónu byla způsobená výškou hladiny? No schválně: vezměte jinou sklenici se širším hrdlem a srovnejte zvuk, který vydávají obě sklenice. Zřejmě obtížně zjistíte, zda došlo ke změnám, nebo ne, ale každá sklenice vydává při stejně vysokých hladinách stejné zvuky. Zbývá tedy poslední možnost – výšku tónu ovlivňuje vzduch ve sklenici. Nad hladinou vody ve sklenici je sloupec vzduchu a jeho molekuly jsou rozkmitávány nárazy padajících kapek vody. Když je sloupec vzduchu menší, sklenice vydává větší zvuk. 

Co když budeme lít do stejné sklenice jiné kapaliny: kofolu, džus, sirup, med – bude zvuk pokaždé stejný, nebo se případ od případu bude měnit? Prozkoumejte, na čem závisí výška tónu, který vydávají struny kytary. Máte chuť se podělit o zajímavosti z vašeho experimentování?

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

Žádný pokus nedělejte bez přítomnosti dospělé osoby – i zdánlivě velmi jednoduchý pokus může nadělat spoustu neplechy.