pondělí 18. dubna 2016

Zvukem zmatený mozek

Rozřežte hadici na dvě stejně dlouhé části. Dostačující délka každé z nich je asi 50 cm.  Do každé z hadic zasuňte trubici nálevky. Nálevky k hadicím připevněte třeba přilepením izolepou. Slepte k sobě hadice tak, aby trychtýře nálevek směřovaly opačným směrem (podle nákresu). Poproste kamaráda, aby dal volné konce hadic do uší – každý z nich do jednoho ucha. Tomuto odvážlivci ještě předtím zavažte oči šátkem. Ujistěte ho, že se mu nic nestane a že na něj nechystáte nějaké nemilé překvapení (to byste určitě svému kamarádovi neudělali…). No a pokud máte vše připraveno, můžete začít chodit kolem kamaráda a „vyrábět“ různé hluky a zvuky. Váš kamarád má jediný a velmi lehký úkol – při každém zvuku ukázat prstem, kde se právě nacházíte. Hm, jednoduchý úkol, vyzkoušejte a uvidíte…

Pokud máte po ruce stereosluchátka, pusťte si hudbu a chvíli se zaposlouchejte. Stereosluchátka vám nahradí hadice a nálevky. Zkuste si vybrat některý z nástrojů a snažte se zjistit, ze které strany zvuk tohoto nástroje přichází. Pak si zaměňte levé sluchátko za pravé a vyzkoušejte to samé. Ideální hudbou k takovému zvukovému pokusničení je jazz – kapela o několika výrazných nástrojích (klavír, trubka, klarinet, bicí,…). Zaposlouchejte se do jazzu a objevíte nový svět hudby. Zkuste poslouchat hudbu z reproduktorů pomocí nálevek a hadic – všimněte si, jak nálevky umí velmi dobře „sbírat“ zvuk kolem sebe.

Ale zpět k našemu pokusu – odhadnete, jak bude probíhat? Kamarád bude vždy ukazovat někam jinam, než kde se právě nacházíte. Pokud ukáže doleva, budete vpravo. To se dá pochopit. Ale co když budete stát za ním, kam ukáže v tomto případě? Máte nějaké vysvětlení? Mozek odhaluje směr, ze kterého přichází zvuk, různými způsoby. Ale tím hlavním a určujícím je pro něj skutečnost, že máme dvě uši. Způsobu, kterým zachycujeme zvuky, se říká binaurální slyšení. Je-li zdroj zvuku přesně před posluchačem, dráha, kterou od zdroje urazí zvuk ke každému z uší, je stejná. Je-li zdroj zvuku posunutý vlevo či vpravo, mozek velmi citlivě reaguje a ze vzájemného rozdílu hlasitosti, barvy a doby, za kterou zvuk dorazí do každého z uší, přesně vyhodnotí směr, z něhož zvuk vychází. Zvuk se šíří vzduchem rychlostí přibližně 300 m/s, a pokud je jeho zdroj např. vlevo od vás, levé ucho jej zachytí o nějakou tisícinu sekundy dříve než pravé ucho. Mozek na základě rozdílu těchto dob určí, kde se zdroj zvuku nachází. Tak, a teď by vám mohlo být jasné, proč váš kamarád mává zoufale rukama v úplně nesmyslných směrech. Hadice s nálevkami změní dráhu zvuku, a tak je mozek trochu popletený. Vlastně on popletený není, popletený je ten, co mává rukama.

Před vynálezem radaru byla za války tato schopnost určit směr jedinou možností varování před nálety letadel. Příslušní operátoři používali něco, co vypadalo jako parohy s nálevkami na konci. Ty byly připojené speciálními troubami k uším. Operátor otáčel hlavou, dokud nezachytil hluk motorů letadel. Další vývoj letadel výrazně zvětšil jejich letovou rychlost, a tak směr, který operátoři označovali, byl asi stejně tak přesný, jako směr, který ukazoval váš kamarád s hadičkami v uších – letadlo prostě dokázalo uletět svému vlastnímu zvuku.

Pozorujte, kreslete a zapisujte si poznámky do svého Badatelského deníku. Ale hlavně se u pokusů dobře bavte!
Žádný pokus nedělejte bez přítomnosti dospělé osoby – i zdánlivě velmi jednoduchý pokus může nadělat spoustu neplechy.

pondělí 4. dubna 2016

Neočekávaná změna barvy

Někdy je těžké rozlišit vědecké pokusy od triků a kouzel. Dnešní pokus bude patřit do této kategorie experimentů. V mžiku oka se vám podaří jasnou a čirou kapalinu i bez mávnutí kouzelným proutkem změnit v tmavě modrou. Pokus není úplně jednoduchý, zřejmě doma nenajdete všechny pomůcky (zejména chemikálie) a budete se muset vydat do lékárny nebo drogerie, ale výsledek pokusu bude stát za to.

Ze všeho nejdřív vám budu muset nechat přečíst pár vět o bezpečném provádění dnešního pokusu. Pokus rozhodně provádějte s pomocí dospělého člověka. Jódem dokážete ušpinit vše kolem vás a jeho odstraňování je celkem složité. Peroxid vodíku je velkým nebezpečím pro zrak (je nutné chránit si oči brýlemi) a může také podráždit kůži. Velmi pečlivě čtěte příbalové letáky u používaných chemikálií – nejen vy, ale i váš dospělý dozor.

Jaké pomůcky budete potřebovat? Tři stejné průhledné plastové kelímky (objem asi 100 ml), tabletky vitamínu C (zakoupíte v lékárně – my jsme používali tabletky 1000 mg), dvouprocentní jodová tinktura (také k dostání v lékárně), peroxid vodíku (tříprocentní koncentrace), kapalný škrob (používá se při škrobení prádla), ochranné brýle, kávová a polévková lžička pro měření objemu používaných látek. 

Nasaďte si ochranné brýle. Tabletku vitamínu C vložte do plastového sáčku a najemno ji rozdrťte válečkem na těsto. Jemně, jemně, co nejjemněji. Prášek nasypejte do prvního kelímku a zalijte asi 50 ml teplé vody. Promíchávejte po dobu aspoň 30 sekund. Voda se zřejmě trošičku zakalí. Kelímek označte nápisem „vzorek A“. Kávovou lžičku vzorku A dejte do druhého kelímku a přidejte 50 ml teplé vody a kávovou lžičku jodové tinktury. Co se to stalo??? Kelímek označte nápisem „vzorek B“. Vzorek A už nebudete potřebovat a můžete ho dát stranou. V posledním kelímku – vzorek C – namíchejte 50 ml teplé vody, polévkovou lžíci peroxidu vodíku a půl čajové lžičky tekutého škrobu.

Příprava je hotova. Teď by měla přijít ta zábavnější část. Shromážděte všechny příbuzné na magické představení. Nalijte vzorek B do vzorku C a pak přelijte zpět. Několikrát toto přelévání zopakujte. Kelímek postavte zpět a nechejte v klidu. Buďte trpěliví. Může to trvat pár sekund až několik minut. Kapalina zničehonic zmodrá! 

Dnešní chemický pokus je historicky významnou reakcí - nazývá se Harcourt-Essonova reakce a byla objevena v roce 1886. Její podstatou je smíchání dvou bezbarvých roztoků, a následně neočekávané zabarvení smíchaných kapalin po kratší či delší časové prodlevě. Reakci se někdy také říká jodidové hodiny a je možné ji uskutečnit v různých variantách s různými chemikáliemi. Doba trvání reakce se dá pozměnit změnami množství použitých látek a tak se vlastně dá efektně nasimulovat odměřování krátkých časových intervalů. Různá doba trvání reakce je vlastně chemickým soubojem mezi škrobem (ten usiluje o zmodrání vzorku) a kyselinou askorbovou (snaží se bránit vzorek před zmodráním). Kyselina askorbová (vitamín C) nakonec v tomto souboji podlehne – a v tom okamžiku dojde k náhlému zmodrání kapalného vzorku.

Pokud se vám zdá neekonomické kupovat tekutý škrob, když ho jinak nepotřebujete, použijte půl čajové lžičky kukuřičného nebo bramborového škrobu. Roztok bude vypadat více zachmuřeně a reakce bude probíhat o cosi pomaleji, ale o to více bude pokus působivý. 

Vyzkoušejte si, zda a jak rychlost zmodrávání kapaliny ovlivní různá teplota vody, jestli změní postup barvení vzorku různé množství vitamínu C nebo promíchávání kapaliny například brčkem.

Pozorujte, kreslete a zapisujte si poznámky do svého Badatelského deníku. Ale hlavně se u pokusů dobře bavte!
Žádný pokus nedělejte bez přítomnosti dospělé osoby – i zdánlivě velmi jednoduchý pokus může nadělat spoustu neplechy.