Kolumbovo vejce

Už jste někdy slyšeli slovní spojení „Kolumbovo vejce“? Vztahuje se k osobě mořeplavce Kryštofa Kolumba a k historce o tom, jak dokázal postavit vajíčko na špičku. Po jedné z objevných cest byla uspořádaná slavnostní hostina na Kolumbovu počest.  Jeden z přítomných členů královské rodiny prohlásil, že tato cesta v podstatě nebyla nikterak obtížná. Kolumbus nato vzal vejce a požádal dotyčného „rýpala“, aby se pokusil vajíčko postavit na špičku. Samozřejmě, že se to jemu ani jinému účastníku hostiny nepodařilo. Vajíčko se vždycky vrátilo do ležící polohy. Kryštof Kolumbus lehce naťukl špičku vajíčka a pak ho bez potíží na tuto špičku postavil s poznámkou: „Když vím, jak na to, je to skutečně jednoduché.“ Rčení se používá v situacích, kdy řešíme na první pohled snadný problém, který se v průběhu řešení zdá zapeklitý a má nakonec velmi jednoduché a důvtipné řešení. (Podobný význam má také třeba rčení „po bitvě je každý generál“.) Pokud budete Kolumbův pokus opakovat, použijte k pokusům raději vařené vajíčko. Tak raz – dva – tři a začínáme. Vyžádejte si povolení ke vstupu do kuchyně a hurá na pokusy.

Balancující syrové vajíčko

Postavte své kamarády před problém. Vezměte syrové vajíčko a pokuste se ho postavit na špičku. Pozor – bez naťuknutí! Ha, další Kolumbovo vejce. Zkoušejte, zkoušejte a věřím, že marně. Pokud tedy neznáte tu fintu, která problém elegantně vyřeší. Možná, že na ni přijdete sami. Stačí posypat stůl špetkou soli. Drobná zrníčka soli mají tvar krychliček. Pokud vajíčko položíte do rozsypané soli, krychličky soli vajíčko podepřou a to zůstane pro neinformovaného zázračně stát. Pro větší efekt můžete přebytečnou sůl ze stolu sfouknout. Pak už na špičce stojící vajíčko je opravdu jako z jiné planety…

Vajíčko na špičce – opět a jinak

Možností, jak postavit vajíčko na špičku, je určitě více. Pokud se vám do rukou dostane vajíčko ne s  úplně „vajíčkovým“ tvarem (nesymetrické, nízké a široké), nejdříve ho uvařte. Vařené jej uchopte mezi prsty a na rovném hladkém stole ho rychle roztočte. Pokud se vám podaří ho silně roztočit, po chvíli otáčení se postaví na špici a bude se točit tak dlouho, dokud se jeho rotační energie nespotřebuje na překonávání tření mezi vajíčkem a povrchem stolu. Vysvětlení je poněkud složité, hodně záleží na tom, kolik toho z fyziky už víte. Otáčející se vajíčko představuje rotující tuhé těleso s jedinou volnou osou rotace v podélném směru. Vzhledem k této ose je vajíčko symetrické, a proto při otáčení zaujme polohu na špici.

Rozeznáte vařené vajíčko od syrového? 

Jednoduché přece, že? Jednoduše ho rozbijete a hotovo. Ale jak to rozpoznat bez rozbití? Vnitřek obou vajíček se po roztočení chová různě a toho právě využijeme.  Vařené vajíčko se neotáčí stejně jako syrové. Testované vajíčko položte na talířek a prsty ho roztočte. Vejce uvařené natvrdo se otáčí pravidelně a znatelně rychleji a déle než syrové, které je vůbec obtížné roztočit. Vařené vajíčko se otáčí jako jednolitý celek, kdežto v syrovém vajíčku se jeho tekutý vnitřek začne otáčet se zpožděním a svou setrvačností brzdí pohyb skořápky. A co když se pokusíte otáčivý pohyb vajíčka zastavit? Dotkněte se obou vajíček na chvilinku prstem a hned ho zase dejte z vajíčka pryč. To vařené vajíčko se okamžitě zastaví.

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.

Horký a studený vzduch v balónku

Nedávno jsme při pokusech ve škole řešili, jestli je ve školní třídě v každém jejím místě stejná teplota. Možná ten pokus znáte: hořící svíčku přikládáte k nedovřeným dveřím u podlahy, pak v úrovni kliky a nakonec úplně nahoře. Jak se bude chovat plamínek svíčky? Bude svítit klidným světlem, nebo se bude pohybovat? A pokud se bude pohybovat, tak stále na stejnou stranu nebo v každém z těch tří míst jinak? Pravdou je, že dnes dveře těsní daleko lépe, než tomu bývalo dříve, a také místnosti a chodby jsou o mnoho lépe vytápěné. Ale přesto určitě dokážeme z toho malého pokusu něco vypozorovat. Stejně tak jsme schopni si všimnout dalších vlastností plynných látek, pokud máme nad hřejícími radiátory pověšené záclony. Jejich vlnění není způsobené špatně utěsněnými okny, ale stoupajícím teplým vzduchem.

V dnešním pokusu půjde o teplé a studené, o to, jak vzduch reaguje na zahřívání a ochlazování. K pokusu budete potřebovat několik nafukovacích balónků (ty obyčejné, oválné), lepicí pásku, mrazničku (v nouzi by snad postačil i prostor v ledničce) a fén na vlasy. 

Jeden z balónků nafoukněte a zavažte ho, aby z něj nemohl unikat vzduch. Kolem celého obvodu balónek polepte izolepou. Lepte co nejopatrněji - možná bude dobré poprosit někoho, ať vám balónek podrží. Pokud nalepíte pásku špatně, už ji nesundáte. A jestli se budete pokoušet ji odlepit, skoro jsem ochoten se vsadit, že balónek praskne. V tom případě bude nakonec lepší, když nalepený kruh z izolepy nebude zcela ideálně hladký, protože s prasklým balónkem žádné zázraky nedokážete. 

Izolepový kroužek kolem balónku nám řekne, jestli vzduch v něm mění objem. Dejte balónek do mrazničky nebo ledničky. Jestli je vaše mraznička jako ta moje, určitě si budete muset udělat místo – máte tam více zmrzliny než je obvyklé. Sníst trochu zmrzliny nemůže nikomu uškodit. A pokud tomuto balónku zmrzlina nepřekáží, znamená to, že máte malý balónek nebo málo zmrzliny… Po jedné hodině balónek z mrazničky vytáhněte a podívejte se, jestli se něco změnilo. Pokud platí fyzikální zákony, balónek se scvrknul – jestliže to není vidět přímo, poznáte to podle izolepy, která se zkrabatí. Už když držíte podchlazený balónek v ruce, můžete hmatem cítit a očima vidět, že se opět „nafukuje“. Asi to nebude hned, ale po určité době získá opět svoji původní velikost. 

Nyní můžete čekat, až balónek bude mít původní velikost, nebo si připravit balónek nový  - to bude asi rychlejší. Zapněte fén na teplý vzduch a ze vzdálenosti asi 25 cm balónek zahřívejte. Balónkem musíte zvolna otáčet. Při nerovnoměrném zahřívání balonku dojde asi k jeho přehřátí a prasknutí. Všimněte si, co při zahřívání dělá izolepa oblepená kolem obvodu balónku. Balónek se při zahřívání „nafukuje“. Izolepa se ale natáhnout nemůže, a tak balónek zaškrtí.  

Vzduch kolem nás tvoří molekuly. Tyto molekuly se pohybují. Vytvořme si nějaký jednoduchý model balónku. Může jím být třeba vaše třída. Molekuly vymodelují vaši spolužáci. Hm, to by těch molekul bylo trochu málo. Takže si představte, že kromě svých spolužáků do místnosti přijdou i kamarádi ze sousední třídy. Pohyb žáků nebudeme nijak omezovat – ať skáčou, běhají, hrají si. Poměrně často zřejmě narazí jeden do druhého, odráží se od sebe a naráží do stěn. Tak, jako molekuly vzduchu narážejí do sebe a do stěn balónku. Pokud budou zdi třídy pružné, budou je nárazy roztahovat. Čím více nárazů, tím více roztažené stěny. Jestliže do třídy vejde učitel, shon a ruch se (snad) uklidní, pohyby spolužáků zpomalí, ustanou nárazy do stěn. A což teprve když učitel slíbil velké zkoušení. Žáci se krčí v lavicích, skoro to až vypadá, že zmenšují svůj objem. Najednou je ve třídě spousta místa, víc a víc. Tak jako když balónek vložíte do mrazničky.

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.