neděle 13. prosince 2009

Newton a rakety

Vrcholným číslem lidské dovednosti minulého století jsou bezesporu lety do vesmíru. Vynález rakety přičítáme Číňanům. Kolem roku 1500 úředník jménem Wan Hu připevnil čtyřicet sedm raket naplněných střelným prachem ke křeslu zavěšeném na papírových dracích a sluhové rakety zapálili. Co se s ním stalo, není snad zapotřebí zmiňovat. Ale možná se jedná o smyšlenou legendu, protože jakékoliv věrohodné písemné záznamy chybí…

Za nejgeniálnějšího fyzika všech dob je některými považován Isaac Newton. I na obyčejné a na pohled jasné věci se uměl podívat jinak, nově. Jeho tři slavné zákony ovlivňují doslova každý náš krok. Byla by škoda nevěnovat se jeho myšlenkám více.

Na základě známého Newtonova zákona akce a reakce pracují i raketové motory. Pohyb rakety je reakcí na výtok plynů z raketového motoru opačným směrem. První písemná známka o využití reaktivního pohonu se objevuje kolem roku 400 př. N. l. Řek Archytas z Tarentu sestrojil hliněného holuba, naplnil jej vodou a zavěsil nad oheň. Vznikající pára uvedla holuba do pohybu.   Asi o tři sta let později se  proslavil Heron z Alexandrie známou a zajímavou hračkou. K otočné baňce připevnil vhodně umístěné trysky, baňku naplnil vodou a zavěsil nad oheň. Horká pára unikající tryskami baňku roztočila (jednu z variant vidíte na obrázku).

Zajímavé je, že letům do vesmíru se věnovali více spisovatelé než vědci. A také jejich tvůrčí fantazie má nezanedbatelný podíl na celém kosmickém výzkumu. Za všechny snad stačí uvést jméno Jules Verne a román Cesta na Měsíc. Přečtěte si, stojí za to.

Ale dost řečí, pojďme experimentovat. V prvním pokuse vyrobíme model tzv. Heronovy baňky. Z bezpečnostních důvodů se vyhneme ohni a páře, zcela si vystačíme s vodou. Co budeme potřebovat? Malou PET láhev, dvě brčka s kloubem, provázek, plastelínu, vodu  a nůžky. Pokus budeme raději provádět  nad kuchyňským dřezem, nebo ještě lépe v koupelně nad vanou. Asi 1 cm nad dnem uděláme do PET lahve nůžkami dva otvory (přesně proti sobě). Do každého z nich vložíme brčko s kloubem (obě ramena brčka mají stejnou délku) , ohnuté pod úhlem 90°. Obě vyčnívající části brček vodorovně míří stejným směrem. Dobře utěsníme plastelínou, ať kolem brček nevytéká voda. Láhev uvážeme hrdlem za provázek, nalijeme do ní vodu a za provázek zvedneme. Pokud je vše dobře seřízeno, začne z brček vytékat voda a láhev se roztočí. Kterým směrem a proč? Napadne vás souvislost mezi točící se lahví, Newtonem a reaktivními motory?

Pokud máte doma autíčko z doby, kdy jste byli ještě hodně malí, můžete ho upravit na reaktivní pohon. Na střechu autíčka přilepte lepidlem nafukovací balónek. Nejlepší je sekundové lepidlo. To může být ale velmi nebezpečné, lepší bude,  když poprosíte o pomoc rodiče. Pokud jim vše pěkně vysvětlíte, budou možná z pokusu  nadšeni víc než vy... Tak tedy balonek přilepený na střechu autíčka pořádně nafoukneme a pak uvolníte. Vzduch proudí ven a reaktivní auto je na světě! Vzduch z balonku proudí jedním směrem, autíčko jede směrem opačným.

A ještě vám dlužím odpovědi a výherce z minulého dílu. Pomačkaný papír a plastelínová kulička dopadnou zem stejně, Pokud upustíte ze stejné výšky současně rovný list papíru s kuličkou, bude dřív na zemi kulička. Pokud ale z papíru vytvoříte kuličku, dopadnou obě tělesa ve stejný okamžik! Obě tělesa padají vlivem přitažlivé síly, ale kulička překonává odporové síly vzduchu mnohem lépe. A ve druhém pokuse se list papíru před působením odporu vzduchu vlastně schovává za prkýnkem.


Pozorujte, kreslete, zapisujte, mailujte. A hlavně se u pokusů dobře bavte!
Žádný pokus nedělejte bez přítomnosti dospělé osoby - i zdánlivě velmi jednoduchý pokus může nadělat spoustu neplechy!


Žádné komentáře:

Okomentovat