Metodický portál RVP.CZ prochází změnami. Více informací zde.
logo RVP.CZ
Přihlásit se
Titulka > Modul články > Gymnaziální vzdělávání

Zobrazit na úvodní stránce článků

Kouzelný kelímek

Praktický příspěvek
inspirace
uč.hodina
Problémový experiment, který má praktické využití při přečerpávání kapaliny z jedné nádoby do druhé, aniž můžeme nádobu, z níž kapalinu čerpáme, zvednout a kapalinu přelít.

V životě se lze setkat se situacemi, kdy je nutné přemístit kapalinu z jedné nádoby do druhé, aniž bychom mohli nádobu, z níž chceme vodu odebrat, vzít do rukou a kapalinu prostě vylít (např. výměna vody ve velkém akváriu, přelévání vína do demižonů z velkého sudu apod.). Pochopit základní princip takového čerpání vody může i experiment popsaný v tomto příspěvku.

Příprava experimentu

K vyrobení pomůcky budeme potřebovat velký kelímek od jogurtu a část slámky na pití, která má ohebné kolínko, lepidlo a nůžky. Nažhaveným hřebíkem (od plamene kahanu nebo od hořáku sporáku) nebo průbojníkem uděláme do středu podstavy kelímku otvor, do kterého jde zastrčit slámka. Slámku si připravíme délky zhruba 10 cm tak, aby uprostřed bylo ohebné kolínko. Slámku zevnitř kelímku zastrčíme do připraveného otvoru ve dně a zajistíme lepidlem. Slámku v kolínku ohneme tak, aby se druhý konec slámky dotýkal dna kelímku a zároveň pláště kelímku (viz obr. 1). Pokud nechceme, aby žáci soustředili pozornost na reklamy na kelímku, polepíme kelímek bílým papírem.

Najít rovinný obrazec, kterým lze přesně polepit plášť kelímku, může být případně úkol pro nadanější žáky. Kelímek totiž není přesně válcový, ale má tvar komolého kuželu, a proto není jednoduché předem určit rovinný obrazec, který je jeho pláštěm.

Pohled do hotové pomůcky
1. Pohled do hotové pomůcky

Provedení experimentu

K vlastnímu provedení experimentu ve třídě budeme potřebovat ještě skleničku nebo menší kelímek (např. od kávy z automatu). Připravený kelímek vezmeme do ruky a zvedneme nad umyvadlo nebo připravenou pomocnou nádobu tak, aby žáci neviděli slámku, která je v jeho dně. Skleničkou do kelímku budeme opatrně přilévat vodu. (Je vhodné si předem vyzkoušet, kolik vody je nutné do kelímku pro zdárný průběh experimentu nalít, a najít skleničku vhodného objemu.) Z kelímku žádná voda nevytéká.

Najednou ovšem voda z podstavy kelímku (ze slámky, která do dna ústí) vytékat začne. Přestaneme do kelímku lít další vodu a pozorujeme, že z něj voda vytéká dál. Je-li slámka uvnitř ohnutá skutečně až ke dnu, vyteče téměř všechna voda, kterou jsme do kelímku nalili.

Vysvětlení experimentu

Ačkoli je slámka ponořená už poté, co nalijeme relativně málo vody do kelímku, voda z ní začne vytékat až v okamžiku, kdy bude v celé slámce, tj. i v jejím druhém rameni, které ústí do dna kelímku.

Ve slámce byl na počátku experimentu vzduch o atmosférickém tlaku; stejný tlak měl i vzduch nad hladinou vody v kelímku, tak i pod ním. Voda ve slámce stoupala jako ve spojených nádobách až do okamžiku, kdy dosáhla k nejvyššímu místu slámky (k ohnutému kolínku).

Další plnění slámky vodou bylo způsobeno rozdílem tlaků nad a pod hladinou vody ve druhé části slámky. Pod hladinou vody ve slámce byl atmosférický tlak, nad hladinou vody byl atmosférický tlak zvětšený o hydrostatický tlak vodního sloupce výšky h (viz obr. 2). Rozdíl těchto tlaků způsobil naplnění i druhé části slámky.

Když jsme přestali vodu do kelímku dolévat, voda ze slámky vytékala do té doby, dokud v kelímku vytvářela hydrostatický tlak vodního sloupce výšky h (viz obr. 3). Když v kelímku nebyla voda, resp. se do slámky začala nasávat směs vzduchu a vody, voda ze slámky přestala vytékat.

Náčrt řešení - plnění slámky
2. Náčrt řešení – plnění slámky
Náčrt řešení - vytékání vody
3. Náčrt řešení – vytékání vody
V případě pochybností o aktuálnosti či funkčnosti příspěvku využijte tlačítko „Napište nám“.
Napište nám
Celkové hodnocení článku
Přidat komentář Citovat článek