Všichni určitě známe následující situaci: k ochucení jídel používáme kečup a po několika jídlech je láhev (ať už skleněná nebo plastová) téměř prázdná. V té skleněné je ale vidět, že na stěnách a na dně jsou ještě zbytky kečupu. Jak se k nim ovšem dostat, když je hrdlo láhve tak úzké? Přece se nepřipravíme o zbytky tohoto oblíbeného ochucovadla! Nezbývá, než povolat fyziku, aby pomohla!
Příprava a provedení experimentu
K provedení velmi jednoduchého experimentu, kterým ukážeme, jakým způsobem z láhve dostat zbytky kečupu, budeme potřebovat list papíru a roličku od toaletního papíru (viz obr. 1). List papíru zmačkáme do tvaru kuličky (viz obr. 2) a její rozměry upravíme tak, aby se kulička zasunutá do roličky ve svislé poloze právě udržela. Kulička v roličce musí držet, ale nesmí být v roličce příliš těsně.
Rolička od toaletního papíru bude v našem experimentu představovat láhev od kečupu a papírová kulička samotný kečup.
 |
| Obr. 1. Potřebné pomůcky |
| Jaroslav Reichl © 2010 |
 |
| Obr. 2. Příprava experimentu |
| Jaroslav Reichl © 2010 |
V prvním kroku experimentu vezmeme roličku s kuličkou uvnitř do natažené ruky tak, aby rolička byla ve svislé poloze. Ukážeme, že kulička z roličky sama nevypadne. Pokud se to náhodou stane, upravíme tvar kuličky tak, aby z roličky nevypadla a první krok experimentu zopakujeme.
Nyní zkusíme kuličku z roličky vyklepat. Použijeme metodu, která asi napadne každého jako první. Uchopíme roličku (v níž je kulička) ve svislé poloze do jedné natažené ruky a druhou rukou budeme klepat na nataženou ruku shora (viz obr. 3). Několika údery kuličku z roličky skutečně vyklepeme – ovšem kulička se objeví u horního otvoru roličky (viz obr. 4). Tato metoda tedy není k vyprázdnění láhve od kečupu vhodná.
 |
| Obr. 3. Poklepávání na ruku shora – první fáze |
| Jaroslav Reichl © 2010 |
 |
| Obr. 4. Poklepávání na ruku shora – výsledek |
| Jaroslav Reichl © 2010 |
Zkusíme tedy druhou variantu. Na nataženou ruku, v níž držíme ve svislé poloze roličku s kuličkou uvnitř, budeme druhou rukou klepat zdola (viz obr. 5). Po několika úderech kulička vypadne z dolního otvoru roličky (viz obr. 6). Tato metoda tedy je vhodná k vyklepávání zbytků kečupu z láhve.
 |
| Obr.5. Poklepávání na ruku zdola - první fáze |
| Jaroslav Reichl © 2010 |
 |
| Obr. 6. Poklepávání na ruku zdola - výsledek |
| Jaroslav Reichl, © 2010 |
Problematiku s vyprázdněním láhve od kečupu lze zadat jako problémovou úlohu a vyzvat žáky, aby se pokusili nalézt řešení. To pak ověří popsaným experimentem.
Vysvětlení experimentu
Vysvětlení experimentu vyplývá z prvního Newtonova zákona – zákona setrvačnosti. Klepeme-li jednou rukou na druhou nataženou ruku, v níž držíme ve svislé poloze roličku s kuličkou uvnitř, působíme na roličku s kuličkou určitou silou. Vzhledem k relativně malému smykovému tření mezi kuličkou a vnitřní stěnou roličky (vyplývá z požadavku, aby kulička v roličce nedržela příliš těsně), se tato síla na kuličku téměř nepřenáší. Proto se pohybuje pouze rolička, zatímco kulička zůstává v relativním klidu (je v klidu např. vůči stolu, nad kterým experiment provádíme, zatímco rolička se vzhledem k tomuto stolu pohybuje).
Klepeme-li tedy na ruku s roličkou shora, rolička se pohybuje dolů, zatímco kulička zůstává na místě. Proto se objeví nad horním otvorem roličky. Klepeme-li na roličku zdola, rolička se pohybuje nahoru a kulička tak vypadne po několika úderech dolním otvorem.
Všechny články jsou publikovány pod licencí Creative Commons BY-NC-ND.
Pro vložení komentáře je nutné se nejprve přihlásit.
Článek není zařazen do žádného seriálu.
