Metodický portál 

Text článku:

Z vlastní zkušenosti vím, že žáky zaujmou nejvíce experimenty, které využívají buď běžných pomůcek, které mají žáci k dispozici, a mohou si tedy případně experiment zopakovat i doma, a nebo pomůcek, které jsou jistým způsobem ve škole „tabu". Možná, že některé pedagogy bude tento příspěvek pohoršovat, nicméně já podobný experiment do výuky zařazuji a mám pro to své důvody. Nejen fyzikální (tj. demonstrace daného fyzikálního jevu), ale i důvody morální.

V úvodu žákům povím, že budu požívat při experimentu prezervativ, který by ve svém věku (učím na střední škole) znát měli a hlavně by jej měli používat. V té době totiž již řada žáků žije aktivním pohlavním životem, a tak používání prezervativu by mělo být pro ně naprostou samozřejmostí. A to jak z důvodu zabránění případnému početí, tak z důvodů hygienických. Většina žáků toto sdělení vezme vážně a souhlasně pokývá hlavou.

Navíc v době modernizace školství je toto téma velmi přínosné, neboť můžeme plynule navázat (jak vyžadují RVP) na znalosti žáků z biologie, výchovy ke zdraví, sexuální výchovy...

Zadání úlohy

Následující experiment lze formulovat i jako problémovou úlohu: Vymyslete netradiční způsoby nafouknutí balonku.

Žáci jistě vymyslí řadu námětů a způsobů, jak balonek nafouknout. Jednotlivé náměty vyřešení úlohy lze žákům zadat např. po dvojicích jako domácí úlohu s cílem vyrobit experimentální zařízení pracující podle daného námětu.

S využitím výše zmíněné diskuse o použití prezervativu lze žákům „vnutit" použití prezervativu na úkor klasického pouťového balonku. Pouťový balonek je totiž vyroben z relativně těžko deformovatelného materiálu, a proto je někdy velmi obtížné nafouknout ho přímo ústy - natož alternativními způsoby, které nejsou většinou tak účinné.

Příprava pomůcky

K experimentu budeme potřebovat pomůcku, kterou vyrobíme ze dvou stejných PET lahví (např. o objemu 2 litry) a hadičky délky zhruba 0,5 metru. Hadičku je lepší zvolit většího průřezu, aby jí voda snáze proudila; je-li k dispozici jiná, nevadí. Do obou lahví uděláme těsně u dna nažhaveným hřebíkem takový otvor, aby do něj bylo možné hadičku zasunout. Je dobré, pokud jde hadička zasunout těsně - snáze se pak utěsní. Hadičku zasunutou do otvoru v láhvi zajistíme ještě lepidlem (např. Chemopren) nebo tavnou pistolí. Tím je pomůcka hotová a po předvedení experimentu ji lze uložit v kabinetu pro případná další opakování.

K vlastnímu předvedení experimentu pak budeme potřebovat prezervativ a gumičku, kterým prezervativ zajistíme na hrdle jedné z lahví. Pro zvýraznění průběhu experimentu je vhodné použít i barvivo na obarvení vody (např. potravinářské barvivo na barvení těsta nebo vajec).

Průběh experimentu

Jednu z lahví umístíme na podstavec položený na desce stolu, druhou vedle podstavce. Hadičku zaškrtíme (např. kolíčkem nebo ji podrží jeden z žáků) a do láhve mimo podstavec nalijeme zhruba do tří čtvrtin její výšky obarvenou vodu. Na hrdlo druhé láhve navlékneme prezervativ tak, by prezervativ visel dovnitř láhve (viz obr. 1). Prezervativ zajistíme gumičkou. Láhve vyměníme - tj. láhev s prezervativem postavíme na podstavec a druhou láhev přímo na desku stolu - a uvolníme hadičku.

1. Obrázek

Voda začne proudit z láhve bez prezervativu do druhé láhve. (Množství vody, která nateče do láhve s prezervativem, lze sledovat právě díky obarvení vody.) Přitom se bude prezervativ nafukovat (viz obr. 2 a detail na obr. 3).

2. Obrázek 3. Obrázek

Vysvětlení experimentu

Na začátku experimentu je v láhvi s prezervativem atmosférický tlak (prezervativ byl totiž volně zavěšen do láhve, takže se tlaky nad a pod ním vyrovnaly). Ve druhé láhvi je atmosférický tlak zvýšený o hydrostatický tlak daný výškou vody v láhvi. Jakmile uvolníme spojovací hadičku, začne voda vlivem tíhové síly proudit do láhve uzavřené prezervativem. Tím se ovšem bude v této láhvi zvyšovat tlak - původní atmosférický tlak bude zvyšován o hydrostatický tlak daný aktuální výškou vody v nádobě. V láhvi proto bude oproti okolnímu vzduchu přetlak. V důsledku toho se začne prezervativ nafukovat.

Pokud by spojení hadičky s lahvemi bylo hermetické a pokud by voda v láhvi na podstavci byla nalita do dostačující výšky, zůstal by prezervativ nafouknutý např. celou vyučovací hodinu.