Jak moc věříte svým očím?

Zimní čas to je ideální doba na pozorování noční oblohy. Velmi brzy se stmívá, a pokud je jasno (ach jo, ty naše inverze a průmyslové zaneřádění atmosféry), tak již v rozumnou večerní dobu se nad našimi hlavami rozehrává překrásné hvězdné představení. A k prvním krokům po hvězdné obloze určitě žádné drahé a speciální vybavení potřebovat nebudete. Stačí jen červená baterka, pozorovací deník, měkká tužka, guma, hodinky a pozorovací mapka hvězdné oblohy.

Proč nevidíme potmě

Jistě jste si všimli, že pokud vyjdete večer před dům, tak vidíte hodně špatně. Je nutné několik až desítek sekund počkat, než se vaše oči adaptují na šero. Za tuto krátkou dobu se vaše zornice rozšíří a tím umožní, aby do vašeho oka vnikalo více světla. Pak teprve můžete bezpečně pokračovat v chůzi. Lidské oko totiž vidí pouze ty předměty, které odrážejí dostatečné množství světla. Pokud je tma, dopadá na předměty velmi málo světla (pokud vůbec nějaké) a tak tyto předměty nemají ani co odrážet. V další zhruba půlhodině stoupá citlivost buněk na vnitřní straně lidského oka a ty právě umožňují noční vidění. Takže vesmírné objekty uvidíme nejlépe až po půlhodinovém přizpůsobování se na tmu. Samozřejmě, že stejný proces probíhá i naopak – pokud se dostanete do silného osvětlení, musíte se zase adaptovat na světlo. Proces přizpůsobování se očí světlu ale probíhá velmi rychle, stačí jen těch několik sekund. Jenže pak zase musíte čekat půlhodiny, než jsou vaše oči dostatečně citlivé na tmu. Proto se při nočním pozorování vyhýbejte jakémukoliv ostrému světlu. Dokonce i světlu běžné baterky. Pokud si potřebujete přece jen posvítit pak jedině červeným tlumeným světlem. Na to jsou totiž naše oči nejméně citlivé a vy nemusíte čekat, než si opět zvyknete na tmu. Dokážete si sami vyrobit vhodné přenosné neoslňující červené světlo?

Co vaše panenky?

Samozřejmě, že myslím úplně jiné panenky, než ty holčičí. Všimněte si, jak se mění velikost vašich zorniček (těm se právě říká také panenky) vašeho oka v závislosti na velikosti osvětlení. Zorničky fungují podobně jako clona u fotoaparátu. Při silném osvětlení je clona více uzavřená, kdežto při slabém osvětlení se musí pořádně otevřít. Nejlépe půjde sledovat rozšíření zorniček asi v koupelně. Postavte se potmě před zrcadlo a pak zapněte světlo (podaří-li se vám přesvědčit někoho z vašich blízkých, budete se moci soustředit jen na sledování změn v chování zorniček). Na krátký okamžik zahlédnete, jak se zorničky rychle zúžily. Pozorování je náročné, protože zpočátku je obtížné při rozsvícení vůbec zorničky na hlavě vyhledat… Použijte tlumené červené osvětlení (pokud se vám ho tedy podařilo vyrobit) a zkuste pravítkem velikost našich zorniček v zrcadle změřit. Co myslíte – mají všichni kolem vás ve tmě stejně velké zorničky?

Rozeznáte barvy?

To je ale otázka, co? To umí už děti ještě před mateřskou školou. Tak schválně. Připravte si sadu pastelek. V tmavé místnosti (když už jsme v té koupelně – to není špatná místnost na pokusy, při kterých je nutná tma a není třeba příliš prostoru kolem sebe) vyberte jednu z pastelek tak, abyste nevěděli, jakou má barvu. Dejte si ji za ucho a pomaličku ji posouvejte směrem dopředu, dokud koutkem oka neuvidíte její konec. Dokážete určit, jakou má barvu? Pokud s někým spolupracujete, nahlaste mu barvu, jakou jste viděli a předejte mu pastelku. Poté totéž vyzkoušejte s dalšími pastelkami. Opět můžete vyzkoušet barevné vidění potmě s celou rodinou. Možná vás překvapí, jak často se v určování barvy mýlíte. Barevné vidění lidského oka umožňují buňky, které se jmenují čípky. Čípky nejsou na vnitřní straně oka rozmístěny rovnoměrně, nejméně je jich na okrajích oka.

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

Žádný pokus nedělejte bez přítomnosti dospělé osoby - i zdánlivě velmi jednoduchý pokus může nadělat spoustu neplechy!

Kdo to tady chlemtá?

Nedávno jsem v jednom populárně vědeckém dokumentu viděl zpomalené záběry toho, jak pije vodu pes a jak kočka. Do té doby jsem se domníval, že se v tom obě zvířata nijak neliší. Výzkumy přírodovědců ale ukázaly, že kočky pijí zcela jinak než psi a ostatní savci, člověka nevyjímaje. Pro prozkoumání této zajímavosti budete potřebovat sklenici vody, prsty na ruce a rychlé reflexy.

Úvodem by bylo dobré podívat se, jak pijí jiní savci. Mnoho z nich pije stejně jako my. V ústech vytvoří oblast nízkého tlaku vzduchu: tím vlastně donutí venkovní atmosférický tlak, aby jim sám natlačil vodu (nebo prostě to, co zrovna pijí) do úst. My stejným způsobem pijeme pomocí brčka. Vezměte brčko, ponořte ho do nějakého pitného nápoje a velmi pozorně sledujte, jakou technikou onen nápoj dostáváte do úst.

Další savci pijí podobně jako psi. Vytvarují svůj jazyk jako lžíci a pomocí této jazykové lžíce umně nabírají vodu a až ekvilibristickým způsobem ji dostávají do úst. Pozorovat psa při pití na zpomalených záběrech, to je opravdu zážitek. Někdy se tomu říká chlemtání vody. Ale zejména vysokorychlostní kamery nás přesvědčily, že kočky při pití používají úplně jinou techniku. Namísto toho, aby vodu nabrala a vyzdvihla si ji do úst, kočka vyplazuje jazyk, dokud se jím nedotkne hladiny vody. Pak ho rychle vtáhne zpět do úst. Voda díky své přilnavosti a povrchovému napětí ulpí na povrchu jazyka a je rychle vtažena do kočičích úst. Hustý, viďte?

Vyzkoušejme, jak to tedy přesně funguje. Nalijte do sklenice vodu a postavte ji před sebe. Ukazováčkem ruky budeme napodobovat kočičí jazyk. Rychle pohybujte prstem nahoru a dolů, ale pozor – právě tak, abyste se jen dotkli hladiny vody.V tuto chvíli asi není výchovné přiznat, že jsem k pokusu použil také knihy – naskládal jsem jich na sebe právě tolik, aby se o ně zastavila moje ruka přesně v okamžiku, kdy se ohnutý ukazováček dotknul hladiny vody. Prosím za odpuštění všechny čtivé spoluexperimentátory a všechny ostatní, kteří se před pár vteřinami otřepali hrůzou, k čemu se dají knihy zneužít. Snad ke mně budou tolerantní i v knihovně, až si půjdu půjčit nějakou zajímavou knížku o pokusech – v naší městské knihovně jich mají celkem dost…

Dále palcem a ukazováčkem druhé ruky vymodelujte kočičí rty (mají kočky rty?). Dejte svoje „kočičí rty“ po obou stranách vašeho ukazováčku – „kočičího jazyka“. Jakmile protahujete ukazováček – jazyk směrem nahoru do „úst“, zkoušejte palcem a ukazováčkem druhé ruky – „ústy“ – zachytit kapku vody, kterou váš ukazováček – jazyk – vytahuje ze sklenice vody nahoru. Pokud jste byli dostatečně rychlí a šikovní, váš palec a ukazováček, simulující kočičí ústa, se zamokří a tím vám dají vědět, že kočičí touha po vodě byla protentokrát uspokojena. Spíš bych si ale vsadil na to, že se vám nepodaří onu vzácnou kapku vody zachytit a dá vám to chvíli práci, než budete úspěšní. Pokud se vám tedy nepodaří to, co mě – že v pokoji převrátíte skleničku s vodou a zacákáte vše kolem. Pozor na to – i zdánlivě neškodné a bezpečné pokusy mohou vytopit vaše okolí. Pokud nebudete mé doporučení brát v úvahu, nenesu za vaše počínání žádnou zodpovědnost!

Nu, být kočkou není žádná legrace. Dokážete si představit, že byste stejným způsobem dodržovali svůj pitný režim vy? Rychle se jazykem dotknout hladiny a pak šup s ním do pusy, otřít vodu a znovu se dotknout hladiny a stále dokola a dokola, než se vám bude zdát, že máte v sobě dostatečné množství svého oblíbeného nápoje. Přírodovědci pozorovali, jak je to u větších koček, než jsou ty naše domácí – u lvů, tygrů atd. Logické je předpokládat, že větší jazyk nebude takový mrštný, a opravdu je tomu tak. Větší kočkovité šelmy sice pijí stejnou technikou, ale pomaleji. Jejich pohyby jsou proto o hodně efektivnější. Experti už přemýšlí, jak by se tato metoda dala použít například při likvidaci ropných havárií na vodě. Co říkáte - je úžasné chodit, pozorně se rozhlížet kolem a sám sebe se ptát „proč?“.

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

Žádný pokus nedělejte bez přítomnosti dospělé osoby - i zdánlivě velmi jednoduchý pokus může nadělat spoustu neplechy!

Světlo skrz naskrz

Světlo - například to z vaší baterky - je vlastně jakýsi druh vlny, která cestuje vzduchem a jinými vhodnými látkami. Některými tělesy prochází velmi snadno, jinými obtížněji a některými vůbec ne. To se týká těles, která mají příliš velkou tloušťku, nebo uspořádání jejich částic nedovolí světelným vlnám projít skrz…

Svítící ruka

K prozkoumávání průchodu světla různými prostředími budete potřebovat baterku, kus kartonu, list kancelářského papíru a čistý celofán. Rozsviťte baterku. Zakryjte její svítící část kusem kartonu a pozorujte, jak moc světla skrz něj projde. To samé zopakujte s listem papíru a s celofánem. Zakryjte svítící baterku rukou a podívejte se na ni. Prosvítí baterka ruku? Když porovnáme tloušťku kartonu a ruky, zdá se být odpověď snadná. Ale odpovídá váš předpoklad skutečnosti?

Určitě jste si všimli, že lepenkou projde daleko méně světla (pokud vůbec nějaké), než běžným papírem. To souvisí s rozdílnou tloušťkou obou papírů. Zkuste prosvítit baterkou jediný list kancelářského papíru a pak se pokuste prosvítit vrstvu pěti, deseti, patnácti těchto papírů. Celofán je průhledný, takže světlo jím prochází velmi snadno. Hodně zajímavé je to, že přestože je ruka o hodně tlustší než karton, baterka skrz ni svítí mnohem víc. Všimněte si, jak vaše dlaň začne „svítit“ červeně, když touto dlaní přikryjete zapnutou baterku. Tedy to, zda tělesem projde světlo, nezávisí pouze na tloušťce materiálu, ale také na jeho vlastnostech. Když vytvoříte vrstvu celofánu tlustší než je vámi použitý karton, bude světlo procházet takřka bez omezení. Celofán je z látky, o které říkáme, že je průhledná. Průhledné látky jsou takové, přes které je dobře vidět, snadno přes ně „prohlédneme“. Jiné látky jsou pouze průsvitné. Přes tělesa z těchto látek světlo prosvítá, vidíme pouze obrysy předmětů. Tušíme, že za nimi něco je, ale přesně nevíme co. Takovými látkami jsou třeba mléčné sklo žárovek, mlha apod. Tělesa, která se snažíte prosvítit marně, jsou z látek neprůhledných.

Kouzla se světlem

Optické vlákno je skleněné nebo plastové vlákno, které dokáže přenášet signály prostřednictvím světelných vln na velmi dlouhé vzdálenosti. Světlo se tímto vláknem může šířit do vzdálenosti mnoha kilometrů za nepatně krátkou dobu a přitom se ohýbat i za roh. Optická vlákna se používají v komunikacích, místo kovových vodičů, pro osvětlení a ve spoustě dalších aplikací. Už je to nějaký pátek, kdy se na tomto místě objevil článek, v němž byl návod, jak si doma vyrobit model optického vlákna. Světelné vlny se dají snadno odrážet. Určitě přijdete na to, jak baterkou osvítit předmět za vámi, když jí svítíte před sebe. 

Světlo ve vodní kapce

Chtěli byste vidět, jak prochází světelný paprsek vodní kapkou? Tak pokud máte po ruce laserové ukazovátko, baňku (zajímavým i když trochu nebezpečným trikem se dá vyrobit baňka ze žárovky), alobal, polohrubou mouku a vodu a můžeme jít na věc. Baňku celou zabalte do alobalu a na jednom místě udělejte do alobalu dírku asi 2 mm velkou. Baňka s vodou představuje kapku vody. Dírkou sviťte dovnitř baňky laserem a shora pozorujte, jak se paprsek uvnitř „kapky“ chová. Pro lepší viditelnost paprsků můžete do vody přimíchat trochu mouky. Pohybováním laseru (změnou úhlu paprsků, vstupujících do baňky) se uvnitř mění počet odrazů světla.

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

Žádný pokus nedělejte bez přítomnosti dospělé osoby - i zdánlivě velmi jednoduchý pokus může nadělat spoustu neplechy!

Foukej foukej větříčku, ale ne moc

Dnes budeme zkoumat chování proudícího vzduchu. Proudící vzduch dokáže udělat pěknou paseku, ať už letíte v letadle, nebo jdete po ulici. Ale přestože se k nám velmi často chová velice nevhodně, lidé jeho sílu a energii dokáží využívat.

Zborcený most

Vystřihněte z papíru obdélník , položte jej přes dvě knihy. Dokážete fouknutím shodit tento obdélník z knih? Vypadá to snadno. Zkuste to. Budete možná překvapeni, jak je to obtížné. Ve skutečnosti se vám to pravděpodobně nepodaří, bez ohledu, jak silně fouknete. Dokonce pokud fouknete silně pod papír, prohne se směrem dolů. Zdá se to zcela nemožné, ale uvidíte sami. S čím vším musí konstruktéři mostů počítat při jejich projektování - vždyť jak vidět vítr profukující pod mostem by mohl být dost nebezpečný.

Pohybující se vzduch

Podržte proužek papíru před ústy, papírek nechť visí volně dolů. Foukněte pod papír. Papír stoupá – no to není žádné překvapení. Vzduch tlačí do papíru a zvedá ho. Tímto způsobem létají třeba papíroví draci. Nyní foukněte NAD papírový proužek. Co myslíte – jak se bude chovat teď? Vyzkoušejte – opět stoupá! Jak je to možné. Zázrak Kelyšová, zázrak! Uvažujte se mnou: papír se může logicky zvednout, jen když na jeho spodní část působí větší tlak, než na horní. Vzhledem k tomu, že tlak pod papírem není žádným způsobem měněný, musí foukaný vzduch způsobit snížení tlaku nad horní částí papíru.

Je to asi 250 let co vědec jménem Bernoulli objevil důležité pravidlo, které bylo později použito při konstrukci křídel. Podle tohoto pravidla je v místech, kde proudí kapalina nebo plyn vyšší rychlostí menší tlak. Jak se tento princip uplatní u pokusu s papírem a dvěma knihami? Při fouknutí pod papír se v tomto prostoru sníží tlak vzduchu. Na horní část papíru působí tedy vzduch větší silou a papír se proto prohne směrem dolů.

Experimentujte sami

Postavte na stůl láhev a za ní hořící svíčku (pozor  ne PETláhev, ta je hořlavá!). Foukněte proti láhvi a svíčka za lahví zhasne. Nevěříte? Sfouknout svíčku za lahví je opravdu snadné… Kdybyste použili třeba dřevěný kvádr, svíčka by vesele plápolala a vy byste se ufoukali. Holt kvádr nemá ten správný – říkáme aerodynamický – tvar.

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

Žádný pokus nedělejte bez přítomnosti dospělé osoby - i zdánlivě velmi jednoduchý pokus může nadělat spoustu neplechy!

Proč nepadáme nahoru?

Už se vám podařilo někdy něco shodit ze stolu? Určitě ano. A tak otázka, kam onen shozený předmět spadl, se vám bude zdát asi hodně divná.  Všechny předměty přece padají na zem. Kapky deště. Listí ze stromu. Voda v řece také teče shora dolů. Samé jasné věci. Ale proč to tak je? Co je to za kouzlo, díky kterému vše padá k zemi? Je to gravitační síla, které také říkáme zemská přitažlivost. Přitažlivost působí na všechno, co je na povrchu Země i v jeho blízkém okolí. Díky přitažlivosti má Země atmosféru. Její „vinou“ obíhá Měsíc kolem dokola tak pravidelně, až to udivuje. Gravitační síla je vlastní každé planetě, každému tělesu ve vesmíru.

Zkoušíme pády
Proč padají všechny předměty dolů, to by se dalo z úvodních řádků vyčíst. Ale padají všechny předměty stejně rychle? Dříve se lidé domnívali, že rychlost pádu tělesa závisí na jeho hmotnosti. A mnozí mezi námi se tak domnívají dodnes, i když slavný Galileo Galilei tento mýtus vyvrátil už na přelomu 16. a 17. století.  V sérii pokusů, při kterých nechával z věže v Pise padat k zemi tělesa o různé hmotnosti, zjistil, že bez ohledu na jejich hmotnost, dopadnout na zem za stejnou dobu. Není vůbec složité podobný pokus zopakovat. Připravte si dva stejné listy papíru a jeden z nich zmačkejte. Oba mají stejnou hmotnost, takže pokud je vypustíte z ruky ve stejný okamžik, měly by také ve stejný okamžik dopadnout na zem. Jak je to ve skutečnosti? Dokážete si zdánlivě paradoxní výsledek pokusu vysvětlit? Vyzkoušejte ještě jednu variantu téhož pokusu. Vezměte si dvě hrací karty a jednu z nich podržte vodorovně nad zemí a druhou podržte svisle. Karta, kterou pustíte přední stranou otočenou k zemi, padá pomaleji, než karta puštěná kolmo.

Kdyby kolem nás nebyl vzduch, všechny předměty by padaly dolů stejnou rychlostí. Vzduch však pád předmětů brzdí a to víc, čím větší je povrch předmětu. Karta puštěná přední stranou k zemi se „opírá“ o vzduch pod sebou, kdežto karta puštěná kolmo vzduch pod sebou „rozřízne“.  Teď snadno vysvětlíte, jak funguje padák. Gravitační síla sice přitahuje padák k zemi, ale pod kupolí padáku se hromadí vzduch, který jej brzdí a zpomaluje jeho pád. 

Důsledky pádu
Pozorujte pád tenisového míčku ze stejné výšky na různé druhy povrchu. Počítejte, kolikrát a do jaké výšky se odrazí. Velice dobře se odrazí od betonu nebo dřeva. Od písku se neodrazí, zato v něm vytvoří jamku. Čím větší bude výška, ze které míček vypustíte, tím hlubší bude v písku vytvořený důlek. Síla balonku je v okamžiku dotyku s podložkou využita částečně k odrazu a částečně k deformaci balonku i povrchu, od něhož se odráží. Pevný povrch se deformuje velmi málo, a proto se balonek od betonu odrazí do větší výšky. Pískový povrch není pevný. Drobná zrníčka  písku zachytí energii balonku a využijí ji k tomu, aby se uvedly do pohybu. Čím výše je balonek, tím větší má rychlost a tím je také větší energie, která odsouvá písek. Účinek dopadu tedy závisí na rychlosti pádu tělesa, na jeho materiálu a povrchu.

V roce 1891 byl v Arizoně v USA objevený kráter, který je největším kráterem na naší planetě, vytvořeným meteoritem. Kráter vznikl asi před 50 tisíci lety a meteorit, který jej vytvořil, měl průměr asi 70 metrů a letěl vesmírem rychlostí 20 km za sekundu. Při dopadu vytvořil na povrchu Země díru a průměru 1200 metrů a hloubce 175 metrů.

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

Žádný pokus nedělejte bez přítomnosti dospělé osoby - i zdánlivě velmi jednoduchý pokus může nadělat spoustu neplechy!