neděle 11. srpna 2013

Padají těžší tělesa rychleji?

Znáte jméno Galileo Galilei? Tak určitě! To je ten slavný pán, kvůli kterému víme, že se nám nemůže nic ztratit – všechno co hledáme, najdeme na zemi. Přihořívá? Ano, jistě – gravitace! Galileova formulace závěru zkoumání padání těles je naprosto přesná: „Co jednou vyhodíme nahoru, musí spadnout dolů“. Že to víte? Že je to jasné? No tak se naučte říkat nahlas i jasné věci. Tak jak to dělali staří fyzikové – třeba právě Galileo. Takových dnes pro nás jasných vět se jim podařilo velmi mnoho…

My se dnes budeme zabývat jedním z takových zajímavých jednoduchých zapeklitých problémů. Padají těžší předměty za stejných podmínek rychleji? Odpověď se zdá být jasná. Nebude to však zase nějak jinak – tak jak to u těch na první pohled jednoduchých otázek bývá? Pokud jste někdy setkali s Murphyho zákony, mohli jste mezi nimi objevit i tento: „Na každou otázku existuje jednoduchá, snadno pochopitelná, nesprávná odpověď“. Tak opatrně s rychlými úsudky.

Kolem roku 1600 se Galileo (prý) rozhodl prověřit hypotézu starověkého fyzika Aristotela. Ten totiž tvrdil, že těžší tělesa dopadnou ze stejné výšky rychleji, než tělesa lehčí. K pokusu použil dvě stejně velké koule – jednu o hmotnosti 10 liber, druhou o hmotnosti 1 libra. Vzhledem k výrazně rozdílným hmotnostem očekával, že i závěr pokusu bude zcela jednoznačný. No a tento pokus právě dnes zopakujeme. Budeme ho dělat poněkud modernějšími metodami. Vezmeme si na pomoc videokameru, nebo nějaké jiné zařízení, které umí zachytávat pohyb.

K provedení pokusu potřebujeme dvě koule stejné velikosti, ale různé hmotnosti. Nejlépe by asi bylo, kdyby byly ocelové (jedna z nich dutá). Ale stejně tak dobře nám možná poslouží třeba dva tenisové míčky – jeden z nich naplníme pískem nebo kamínky. Aby byl výsledek pokusu co nejjednoznačnější, je kromě výrazného rozdílu hmotností obou těles také důležité pouštět je ze stejné dostatečně velké  výšky. K tomu si vypomůžeme třeba žebříkem. Zřejmě bude vhodné mít nějaký poznámkový blok. No a pak také už zmíněná videokamera, případně i stativ. Protože se dnešní pokus bude odehrávat ve výškách a s drahou digitální technikou, tak nebude od věci mít poblíž někoho, kdo bude vykonávat dozor a vezme si vše, co se stane na svědomí. 

Pokud budete používat videokameru, připravte si stativ a seřiďte kameru tak, aby zachytila celý pád koulí od vypuštění až po dopad na zem. Vylezte po žebříku do místa, odkud budete koule vypouštět. Nebude na škodu, když vám někdo bude žebřík držet. Přece jen po žebříku nelozíte každý den a snadno to pouze vypadá. Udržet rovnováhu při provádění další činnosti je dost ošemetné.  Nenechte se zlákat tím, jaká kouzla dokáží se žebříkem například malíři.  Počítejte raz – dva – tři  (to může být signál pro toho, kdo obsluhuje videokameru) a uvolněte obě koule současně. Pomocník za kamerou by se měl zároveň soustředit na dopad koulí stejně jako všichni vaši pomocníci okolo. Víc očí víc vidí.  Po provedení pokusu zaznamenejte názor všech pozorovatelů. Jak očekáváte, že pokus dopadne?  Historie fyziky nám nabízí dvě možnosti. Buď dopadnou obě koule (téměř) současně, nebo těžší koule dopadne zřetelně dříve. Chcete-li ověřit výsledek pokusu, prohlédněte si videozáznam. Na něm určitě uvidíte dopad koulí ve zpomaleném režimu daleko přesněji. Pokus opakujte alespoň desetkrát. Po provedení celé série se se svými spolupracovníky pokuste sjednotit na formulaci závěru.  

Pokud bude dopadat těžká koule na zem dříve, pravdu měl Aristoteles. Galileova hypotéza se potvrdí tehdy, když zjistíme, že obě koule dopadají téměř ve stejný okamžik.

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