pondělí 22. prosince 2014

Bez svíčky nejsou správné vánoce

Vánoce to jsou nejen dárky, ale také všudypřítomné svíčky. Pokud přesvědčíte rodiče, aby na vás dohlédli, vyzkoušejte si pár pokusů se svíčkami.

Barevný plamen
K prvnímu experimentu budete potřebovat samozřejmě svíčku, sůl, borovou vodu a modrou skalici. Možná jste si všimli, že v kriminálních seriálech moderní vyšetřovatelé velmi často spolupracují s vědci. Velmi často je totiž třeba analyzovat různé materiály a směsi za účelem zjištění jejich složení. Jednoduchou metodu rozpoznávání látek si můžeme vyzkoušet na relativně bezpečném pokuse, přesto bude velmi vhodné zvolit za pomocníky rodiče nebo jinou dospělou osobu. Jedním z přístrojů, který se k analýze látek používá, je spektroskop. Každý chemický prvek, který hoří, má specifickou barvu plamene. Spektroskop umí pečlivě analyzovat barevná spektra, která při hoření vydávají chemické látky a podle těchto barev rozpoznat, jaké prvky daná látka obsahuje. Prokážeme si tuto vlastnost látek hořením našich chemických vzorků, umístěných na špičce nůžek, v plameni svíčky. Po nasypání špetky soli na špičku nůžek a vložením do plamene by se měl plamen zabarvit do žluta. Jednou ze složek kuchyňské soli je totiž sodík a ten hoří žlutým plamenem. Když kápnete na špičku nůžek borovou vodu (koupíte v lékárně), plamen bude nazelenalý a možná i zelený. V drogerii se dá zase koupit skalice modrá (používá se například ke zničení vodní řasy či k hubení různých škůdců v zemědělství apod.) a skalice modrá barví plamen do modra.

Neviditelný inkoust
Chcete si vyrobit neviditelný inkoust? Tak to budete také potřebovat svíčku. Ne tedy přímo k výrobě inkoustu, ale k jeho zviditelňování. Budeme potřebovat něco, čím se dá psát (ideální by bylo nové plnicí pero, ale postačí určitě i seříznutá špejle. Určitě bude potřebná svíčka, ocet nebo citrón a papír. Náš neviditelný inkoust se stane čitelným v okamžiku, kdy jej zahřejeme nad plamenem svíčky. Díky teplotě proběhne proces oxidace, který způsobí zhnědnutí neviditelného inkoustu. Nalijte ocet nebo vymačkejte šťávu z citrónu do nějakého kalíšku. Do octa nebo šťávy namočte hrot pera nebo špejle a napište nějaký krátký text velkými písmeny na kancelářský papír nebo výkresovou A4. Poté, co „inkoust“ vyschne, stane se neviditelným. Pro zjevení zprávy papír nahřejte hořící svíčkou.

Voda je i tam, kde ji nevidíme

Voda je přítomná jako jedna ze složek v mnoha pevných látkách. Lidské tělo se skládá z velké části z vody (starší lidé mají v těle o něco méně vody, než děti). Doma možná máte sodu (používá se třeba při praní – koupíte ji v drogerii, její chemický název je uhličitan sodný). I tato soda obsahuje překvapivě velké množství vody. Přítomnost vody v sodě se dá ověřit jednoduchým experimentem. Lžičku sody nasypeme do zkumavky. Zkumavku uchopíme do kleští nebo speciálních nůžek a její spodní část budeme ohřívat v plamenu svíčky. Ohřívejte velmi opatrně a ne příliš dlouho! Soda zanedlouho začne uvolňovat vodu, kterou uvidíte například jako srážející se kapky rosy na stěnách zkumavky, nebo páru stoupající zkumavkou vzhůru. Pozor! Pokus je nebezpečný. Použijte ochranné pomůcky - rukavice a brýle. 

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.



pondělí 8. prosince 2014

Naplněni zvukem až po okraj

Vezměte si vyšší sklenici a pomalu do ní nalévejte vodu. Slyšíte? Ze sklenice se line tón, který v průběhu nalévání mění svoji výšku. Zajímavý námět k prozkoumání, co říkáte? Zvuk je pro vnímání dějů kolem nás velmi potřebný. Bez slyšení zvuků by všechno, co se kolem nás nebylo jaksi ono. Vyzkoušejte si sami: utěsněte pomocí prstů uši (přesněji řečeno prsty uzavřete zvukovod) a poproste kamaráda, ať lije vodu do sklenice místo vás. Jistě mi dáte za pravdu, že vjem není úplný. Naplňování sklenice vodou bez patřičného zvukového doprovodu vypadá velmi podivně.

Tak ještě jednou a tentokrát spolu: vezměme vyšší sklenici, postavme ji na stůl a pomalu do ní nalévejme vodu. Při jejím nalévání vzniká zvuk, to už jsme si ujasnili. Je tento zvuk po celou dobu plnění sklenice stejný, nebo se mění? Co se děj se zvukem, když se hladina vody ve sklenici blíží k hrdlu sklenice? Snad všichni dojdeme ke stejnému závěru: v našem prvním pokuse dochází ke změně výšky tónu. 

Teď něco složitějšího: proč se výška tónu mění? Zkusme pokus ještě jednou a pozorně sledujme, k jakým změnám při něm dochází. Stoupá hladina, mění se výška kapaliny ve sklenici. Když je ve sklenici více vody (když je hladina výše), je zvuk vyšší.  Máme skutečně pachatele zodpovědného za změny výšky tónu? Už dříve jsme si říkali (vy mladší to v hodinách fyziky teprve zjistíte), že zvuk je způsobený vibracemi, kmitáním. Když budete nalévat vodu do sklenice nejdříve rychle a pak pomalu, uslyšíte v obou případech poněkud odlišný zvukový vjem. Podobně tomu bude, pokud vodu do sklenice lít z větší či menší výšky. Změnou rychlostí kmitání dokážeme i sklenici naladit na určitou výšku tónu. Pokud těleso kmitá pomaleji, jsou tóny, které vydává hlubší. 

Vypadá to, že se nám situace se zvuky kolem naší sklenice vyjasňuje. Aby sklenice vydávala zvuk, musí někde něco vibrovat. A podle toho, jak se mění rychlost vibrací, tak se mění i rychlost zvuku. No jo, ale co to vibruje? Sklenice? Voda ve sklenici, nebo vzduch nad hladinou? Ani sebepečlivějším pozorováním žádné vibrace neuvidíme. Dokážete rozvibrovat sklenici? Jednoduché, viďte. Stačí vzít lžičku a do sklenice jemně klepnout. Nejenom, že zvuk uslyšíme, ale vibrace dokonce uvidíme – na hladině se budou vytvářet kola, která poběží od stěn sklenice doprostřed hladiny. Teď chyťte nahoře sklenici pevně do ruky a klepněte do lžičky znovu. Změna nebo stejný průběh? Cítíte, jak prsty, které drží sklenici, tlumí její vibrace? Také zvuk je nějaký jiný. Není tak čistý, jasný – ale má jinou výšku? Vylejte vodu ze sklenice a nalévání vody zopakujte – tentokrát však sklenice nebude stát na stole, ale budete ji nahoře držet. Zvuk by měl být stejný, jako když sklenice stála na stole. Napadá vás závěr? Zvuk, který vydává sklenice, do které naléváme vodu, není způsobený vibracemi sklenice. Že by výška tónu byla způsobená výškou hladiny? No schválně: vezměte jinou sklenici se širším hrdlem a srovnejte zvuk, který vydávají obě sklenice. Zřejmě obtížně zjistíte, zda došlo ke změnám, nebo ne, ale každá sklenice vydává při stejně vysokých hladinách stejné zvuky. Zbývá tedy poslední možnost – výšku tónu ovlivňuje vzduch ve sklenici. Nad hladinou vody ve sklenici je sloupec vzduchu a jeho molekuly jsou rozkmitávány nárazy padajících kapek vody. Když je sloupec vzduchu menší, sklenice vydává větší zvuk. 

Co když budeme lít do stejné sklenice jiné kapaliny: kofolu, džus, sirup, med – bude zvuk pokaždé stejný, nebo se případ od případu bude měnit? Prozkoumejte, na čem závisí výška tónu, který vydávají struny kytary. Máte chuť se podělit o zajímavosti z vašeho experimentování?

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.


pondělí 24. listopadu 2014

Vodní kámen, to je prevít

Jo jo, vodní kámen to je prevít. Vodní kámen nás trápí na vodovodních bateriích, umyvadlech, vanách, ve vodovodních potrubích a přístrojích, kterými protéká voda. Víte ale, co to vodní kámen je? 

Vodní kámen vzniká při uvolňování minerálů z vody. Voda, která se tlačí z podzemí na povrch Země, prochází různými vrstvami podloží. Mezi těmito vrstvami jsou také vrstvy vápence, které do prosakující vody uvolňují soli vápníku a hořčíku. Při zahřívání takovéto vody se odpařují pouze molekuly vody a ionty vápenatých a hořečnatých solí se usazují na stěnách hrnců, umyvadel, kuchyňských dřezů. Tyto usazeniny způsobují problémy nejen estetické, ale také funkční. 

Měkká voda pochází z vodních zdrojů z míst, ve kterých je málo těchto sloučenin (lesní studánky, rašeliniště). Také dešťová voda je měkká voda. Zkuste nachytat do kbelíku dešťovou vodu a poté si umyjte ruce mýdlem v dešťové vodě a ve vodě z vodovodního kohoutku.  Cítíte rozdíl? Měkká voda podstatně lépe rozpouští detergenty – tedy prací prášky, mýdla a gely – a tím se sníží jejich spotřeba. V měkké vodě se také zlepší smývání nečistot z povrchů předmětů. 

V dnešním pokusu se budeme snažit odlišit měkkou vodu od tvrdé vody.  Jedním ze způsobů, jak se dá určit, zda je vaše voda tvrdá nebo měkká, je pozorovat, jak moc vytváří mydliny. Zjistíte, že v měkké vodě se bude mýdlová pěna vytvářet o hodně snadněji. K experimentování budeme potřebovat dvě stejné půllitrové plastové láhve, trochu hořké (hořečnaté) soli, která se dá koupit v lékárně, saponát na mytí nádobí a vodu. 

Každou láhev naplňte asi do poloviny vodou. Do jedné z nich přidejte dvě čajové lžičky hořké soli. Tuto láhev uzavřete víčkem a sůl v ní důkladně rozpusťte (pár sekund s ní energicky třeste). Láhev otevřete a do obou lahví přidejte několik kapek saponátu na umývání nádobí. Na hrdla obou lahví našroubujte víčka a tento saponát v nich pořádně rozmíchejte. Postavte obě láhve na stůl, pozorujte vodu v každé z nich. Pění voda v obou lahvích stejně? Je nějaký způsob, jak tvrdou vodu změkčit? A co je třeba udělat, abychom „vyrobili“ z měkké vody tvrdou vodu?

Vypozorovali jste to samé co já? V láhvi s rozpuštěnou hořkou solí je méně bublinek než v láhvi s obyčejnou vodou, která nebyla solí obohacená. Rozpuštěním hořké soli ve vodě jste z vodovodní vody udělali vodu tvrdší. Pokud používáte na chatě, chalupě či u babičky vodu ze studny, pravděpodobně se bude jednat o tvrdou vodu. Budou v ní rozpuštěné minerály, které se nachází ve vrstvách, ve kterých je studna vykopaná nebo kterými protéká, než se do studny dostane. Minerály rozpuštěné ve vodě oddalují působení saponátů při smývání nečistot z rukou, nádobí, z prádla. Pokud máme tedy tvrdou vodu, je potřeba do ní přidat chemické látky, které vodu upravují, snižují její tvrdost.  Změkčování vody se provádí různými způsoby. Klasickou metodou je změkčování vody pomocí chemických látek (hydroxid vápenatý, uhličitan sodný). Tyto látky reagují s rozpuštěnými vápenatými a hořečnatými solemi a mění je na nerozpustné. Častým způsobem změkčování je použití tzv. iontoměničů. Stručně a jednoduše řečeno při protékání vody tímto iontoměničem dochází k odebírání hořečnatých a vápenatých iontů a dodávání iontů neškodných. Na trhu jsou k dostání také magnetické změkčovače vody, které se snaží zbavit vodu nevhodných iontů pomocí magnetického pole.

Pokud vás dnešní téma zaujalo, vyzkoušejte experimenty s různými druhy soli – jak se bude chovat saponát v roztoku kuchyňské soli nebo v různých solích do koupele. Víte, která minerálka obsahuje nejvíce minerálů a iontů? Porovnejte její chuť s jinými minerálními vodami. Jak bude bublinkovat saponát v minerálce?

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.



pondělí 10. listopadu 2014

Za jak dlouho se utopí svíčka?

Představte si, že máte dvě stejně dlouhé svíčky. Jednu necháte hořet na desce stolu (nebo raději ne, bezpečnější asi bude postavit ji na talířek) a druhá hoří ponořená ve svislé poloze ve vodě tak, že nad hladinou vyčnívá přibližně půl centimetru svíčky.  Kdy zhasne svíčka ve vodě?
Otázka zřejmě není až taková těžká. Přece když nad hladinou vyčnívá půl centimetru svíčky, tak po odhoření tohoto půl centimetru plamen svíčky zaplaví voda. Ale pozor - známá pravda říká, že na jakoukoliv otázku existuje jednoduchá, logická, snadno pochopitelná, ale nesprávná odpověď. Bude lepší, když se přesvědčíme pokusem. Protože dnes budeme pracovat s hořícími svíčkami - a oheň jak známo je dobrý sluha, ale zlý pán - poproste někoho dospělého ze svého okolí o dohled.
K realizaci pokusu budeme potřebovat dvě stejné svíčky, zavařovací sklenici, připínáček, kousek drátu a zápalky. Nic, co byste doma nenašli. Sklenici naplníme vodou. Do spodní části svíčky zapíchneme připínáček a omotáme kolem něj drát. Připínáček s drátkem budou sloužit jako závaží, kterým zatížíme svíčku, aby stála ve sklenici, vznášela se ve svislé poloze, nepřevrátila se a nezahasila. Svíčku zapálíme a kromě doby hoření pozorujeme, jak se mění velikost ponořené části svíčky a její tvar.
Překvapivé je už porovnání začátku hoření svíčky ve vodě a hořící svíčky stojící na suchu vedle na stole. Plamen v plovoucí svíčce vypaluje vosk hlavně v blízkosti knotu a vytváří tak ve svíčce podstatně větší jamku, než je tomu u svíčky na suchu. Díky této prohlubni vosk nepřetéká přes okraje svíčky. Za vytvoření odlišného tvaru a hloubky prohlubně může okolní voda, která vosku odebírá teplo (voda je velmi dobrý tepelný vodič), a tak zabraňuje jeho rozehřátí až k okraji. Od určitého okamžiku dochází k ubývání vosku i po obvodu svíčky a hloubka prohlubně se již nemění. Postupně ubývá ponořené části svíčky, aniž by se měnila výška té části, která je nad hladinou. Plamen zhasne až v okamžiku, kdy se dno svíčky i s připínáčkem přiblíží ke dnu prohlubně. V tu chvíli dojde k propálení prohlubně a voda zalije plamen svíčky.
S postupujícím hořením svíčka zmenšuje svoji hmotnost, což má za následek zmenšení její tíhy. Zmenšování objemu svíčky ovlivní velikost vztlakové síly. Velikost vztlakové síly totiž podle Archimédova zákona závisí na objemu ponořené části tělesa (a na hustotě kapaliny). Postupně se tedy kousek po kousku zmenšuje výška ponořené části svíčky. Svíčka ubývá odspodu a nad hladinou je přibližně stejná její část, stejný půlcentimetr jako na začátku hoření.
Před chvílí jsem se zmínil o ochlazování svíčky ve vodě. Zajímavé by asi bylo srovnání doby hoření obou svíček. Za předpokladu, že se jedná opravdu o dvě stejné svíčky zapálené ve stejný okamžik, budou hořet stejně dlouhou dobu? Nebo některá z nich bude hořet zřetelně delší dobu. Nevím, jestli je můj předpoklad správný – nakonec můžete vše ověřit pokusem – je docela možné, že svíčka ve vodě, protože je ochlazovaná po celou dobu hoření, proto vyhoří zřetelně později.  
Na závěr ještě jedna praktická rada. Ne každá svíčka je k provedení pokusu vhodná. Lepší jsou kratší a silnější svíčky. K vyvážení tenkých a dlouhých svíček (např. vánočních) je třeba hodně trpělivosti. Nehledě na to, že tyto svíčky se také ve vodě rády převracejí. 

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.


pondělí 27. října 2014

Dokážete řídit svoji tělesnou teplotu?

Jak se osvěžujete, když je v létě příliš horku? Pokuste se nejvíc co nejvíce způsobů, kterými lze tělo ochladit. Tak třeba studená sprcha, schovat se do stínu, zapnout klimatizaci či ventilátor, více pít. Mimochodem – všimli jste si toho, že se v létě potíte víc jak v zimě? I tento jev možná dokážete po přečtení následujících řádků vysvětlit. 

Určitě to znáte – léto vrcholí a horko k padnutí. I místa, která obvykle bývají ve velmi teplém počasí osvěžující oázou, vás nevysvobodí. Pokožka pálí, tělesná teplota se zvedá a pot se z vás jen řine. Pokud nemáte po ruce klimatizaci, jsou snad jedinou záchranou lopatky nějakého velkého ventilátoru hodně hodně blízko. Jak se ventilátor postupně natáčí k vám, příjemné závany chladného vzduchu jsou velmi účinným způsobem k osvěžení a ochlazení vašeho těla. Při každém závanu vzduchu od lopatek cítíte větší a větší chlad. Ventilátor vám pomáhá udržovat přijatelnou teplotu povrchu těla v brutálně horkém dni.

Jenže… skutečně ventilátor ochlazuje vaše tělo? Přece pokud tak kde se ochlazujete je horký vzduch, tak lopatky ventilátorů vlastně nedělají nic jiného, než že ten horký vzduch nasměrovávají k vám. To by ale znamenalo, že vás ochlazuje horký vzduch. To zní jako pěkná ptákovina, což? Takže je jasné, co budeme dnes zkoumat? Otázkou je, jestli nás skutečně ventilátor proudem horkého vzduchu ochlazuje, nebo zda si to jen namlouváme.

Takže nejdříve si připravíme pomůcky. Žádné složitosti, jen to, co byste snad mohli doma najít. Dvě přibližně stejné pánve (pokud budou úplně stejné, jen to zvýší vědeckost našeho experimentu), dva teploměry na měření teploty vody, hodinky nebo stopky, odměrný válec (snad v kuchyni najdete něco, co bude měřit s dostatečnou přesností – v opačném případě požádejte učitele fyziky nebo chemie, nevěřím, že by vám zmíněné pomůcky nezapůjčili…), ventilátor (čím větší tím lepší), vodu, poznámkový blok (my debrujáři říkáme badatelský deník) a psací potřeby. A také budete potřebovat nějaký čas. Může to být jeden ale také více dnů. To záleží na prostředí, ve kterém budete pokus provádět.

Postavte ventilátor na vodorovný povrch, kde může nepřekážet několik dní. První pánev postavte asi 10 cm od ventilátoru přímo do proudu vzduchu. Druhou pánev umístěte ve stejné místnosti, dokonce může být také poblíž ventilátoru, ale z dosahu proudícího vzduchu. Pomocí odměrného válce nalijte do obou pánví stejné množství teplé vody (asi 30 ml je přiměřené množství). Do každé pánve vložte teploměr k měření teploty vody. Nastavte ventilátor na vhodnou rychlost a teplotu vzduchu (pokus pak můžete opakovat s jiným nastavením).  Všimněte si, zda došlo ke změně výšky hladiny a zapište si aktuální teplotu vody. Kontrolu provádějte každých 20 minut. Po nějaké době (která závisí mj. na teplotě vody, na jejím množství a ploše dna pánví) by mohla voda z jedné pánve téměř nebo dokonce zcela zmizet. Tipnete si ze které? Z té druhé pánve se voda může vypařovat ještě několik dní.

Vnější vrstva kůže napomáhá udržovat tělesnou teplotu vylučováním potu. Když se zvýší teplota okolí, začneme se více potit. Tento pot se odpařuje a při tom dochází k odebírání tepla povrchu těla – cítíme ochlazování. Proud vzduchu z ventilátoru odhání odpařené vodní páry z potu, které jsou ohřáté na teplotu těla, a tím nám pomáhají regulovat tělesnou teplotu.


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.



pondělí 13. října 2014

Jak funguje elektromagnet

Slyšeli jste někdy slovo elektromagnetismus? Část žáků ze základek se jistě v tuto chvíli osypala vyrážkou.  Za to ale určitě nemůže fyzika a elektromagnety. Hledejte důvod fyzikální vyrážky někde jinde. Třeba tam, kde nás málokdy napadne hledat příčinu svých problémů – u sebe. Možná že se vám vyrážka ztratí, když si spolu vyrobíme elektromagnet a přitom zjistíte, že elektromagnetismus není nic strašidelného.

Přemýšleli jste někdy, jakým zázrakem zvoní domácí zvonek nebo co za skřítky jsou schovaní v telefonu? Víte, že důležitou součástí domácích kuchyňských elektrospotřebičů jsou elektromagnety? Všechny tyto přístroje mají společný princip, na základě kterého pracují, a tím je právě elektromagnetismus. V roce 1920 jistý pan Oersted z Kodaně zjistil, že když kovovým vodičem protéká elektrický proud, vzniká kolem tohoto vodiče magnetické pole. Elektrická energie se díky tomu může transformovat na jiné druhy energie – například pohybovou nebo magnetickou. Aby bylo toto magnetické pole co nejlépe využito, používá se k jeho vyvolání dlouhý drát stočený do válečku – cívka. Magnetické pole cívky má oproti magnetickému poli pevného magnetu jisté nepopíratelné výhody. Tak například ho můžete vypnout a zapnout kdy potřebujete. Nebo si můžete zvolit, jak velké toto pole chcete mít. Přitom k vytvoření elektromagnetu není třeba žádných složitých pomůcek. Stačí pár decimetrů izolovaného drátu, který omotáte kolem kusu oceli a zdroj elektrického napětí.

K výrobě elektromagnetu budete potřebovat asi půlmetru měděného drátu, jednu devítivoltovou baterii, hřebík o délce asi pět centimetrů, izolační pásku, a pokud máte, tak ocelové piliny. Místo nich by mohly stejně tak dobře posloužit třeba špendlíky. Pokud máte vše připraveno, tak se pustíme do práce. Výroba elektromagnetu nebude trvat déle než 15 minut. Postup totiž není vůbec složitý. U připraveného drátu odizolujte oba jeho konce. Drát natočte kolem hřebíku – zrodila se cívka. Oba konce drátu připijte k pólům baterie. Závity cívky protéká elektrický proud a podle pana Oersteda by v jeho okolí mělo vzniknout magnetické pole. Pokud máte po ruce magnetku kompasu, můžete to snadno zjistit. Pokud nemáte a jste debrujár, tak by pro vás nemělo být problém jednoduchou magnetku si vyrobit. Také jsme ji tady před nějakou dobou sestrojovali. Když vaši cívku nyní přiblížíte ke špendlíkům, měly by se chovat jako v blízkosti slabého magnetu. Pokud se nic neděje, budete potřebovat zmiňované ocelové piliny. V tom případě vám doporučuji přinést elektromagnet do školy a poprosit fyzikáře o jejich zapůjčení. Možná ho váš zájem o fyziku uchvátí a tomu bude odpovídat i vaše příští známka na vysvědčení. Jestliže jste zaregistrovali magnetické pole v okolí vaší cívky (či spíše jeho projevy na špendlících nebo pilinách), přemýšlejte, co se stane, když odpojíte jeden konec drátu od baterie. Myslím, že nebude složité na to přijít. Magnetické pole je pouze v okolí vodiče, kterým prochází elektrický proud. No a když vodič od baterie odpojíte, tak… domyslete si sami a pak si vaše závěry ověřte pokusem.

Asi neuškodí pár poznámek k experimentu. U drátu odizolujte skutečně jen ten kousek, který budete omotávat kolem pólů baterie. Při práci s hřebíkem, špendlíky nebo ocelovými pilinami buďte opatrní a dejte pozor, ať se nezraníte. Pokud vám elektromagnet nefunguje, omotejte drát pevněji okolo pólu baterie nebo baterii vyměňte za novou. Vyzkoušejte delší vodič – čím více závitů má cívka natočeno, tím silnější je její magnetické pole.

V našem pokusu se hřebík choval jako magnet. Po odpojení drátu od pólů baterie magnetické pole zmizelo a hřebík přestal být magnetem. Oceli s touto vlastností říkáme magneticky měkká ocel a takové magnety se nazývají dočasné magnety. Elektromagnety najdete v mnoha přístrojích a zařízeních, které jsou kolem vás: zvonek, reproduktory, telefon, pračka, jistič, …

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.


pondělí 29. září 2014

Urychlení a zpomalení rezivění oceli

Dnešním pokusem se pokusíme podrobněji podívat na proces rezivění. Ukážeme si, jak chemické reakce octa, vody a bělidla dokáží urychlit korozi oceli.
Rez je červenohnědý povlak, který se tvoří na povrchu železných předmětů. Povlakem je oxid železitý, který vzniká účinkem vlhkého prostředí a kyslíku. Tento povlak netvoří souvislou vrstvu. Rez postupně odpadává, odkrývá spodní vrstvy a tak umožňuje další korozi materiálu. 
Rezivění je děj, při kterém reakcí oceli s vodou a kyslíkem vzniká řada červených oxidů. Jedná se o elektrochemický děj. To znamená, že reakce mezi uvedenými látkami probíhají v roztocích a jejich podstatou je výměna elektronů mezi elektrodami a roztoky kapalných látek či látkami v kapalinách rozpuštěných. U oceli proces rezivění začíná v okamžiku, kdy dojde k přesunu prvních elektronů mezi ocelí a kyslíkem. Proces koroze je značně urychlen přítomností vody. Proto ocel na vzduchu reziví výrazně pomaleji, proto podvozky aut trpí daleko více než karoserie. Zvláště v zimním období, kdy rezivění navíc urychluje sůl přítomná a rozpuštěná ve vodě.  Pokud zabráníme kontaktu oceli s vlhkem a kyslíkem, dokážeme korozi když ne zcela zastavit, tak určitě zpomalit její postup.
K provedení pozorování procesu rezivění budeme potřebovat ocelovou drátěnku, dvě středně velké zavařovací sklenice, vodu, ocet a bělidlo.  Bělidlo je látka, která slouží k bělení prádla, čištění umyvadel a odpadů, umývání velmi znečištěného nádobí, úpravě vody v bazénu atd. V obchodech ho můžete koupit pod názvem perkarbonát sodný.
Pokus není náročný na přípravu. Ta trvá jen několik minut. Podstata pokusu spočívá v několikahodinovém pozorování toho, co se děje s ocelovým předmětem vloženým do připravených kapalin a roztoků.  Drátěnku rozdělte na dvě stejné části a postupně je vhoďte do připravených sklenic. Do sklenic nalijte vodu tak, aby se drátěnka ponořila. Do jedné sklenice pak přidejte trochu octa a do druhé přibližně stejné množství bělidla. Sklenice kontrolujte pravidelně v půlhodinových až hodinových intervalech a sledujte, co se děje. Pokus si nechejte na víkend, abyste měli k pozorování dostatek času a mohli si ho dobře rozplánovat.
Buďte velmi opatrní při práci s bělidlem. Vůbec nebude na škodu, když poprosíte o spolupráci rodiče, dejte pozor také na kolem se motající menší sourozence. Bělidlo je látka, která může při nepozornosti nebo zanedbání zásad bezpečnosti při práci s chemikáliemi způsobit újmu na zdraví! Rozhodně také doporučuji použít latexové rukavice, které se používají při práci s nebezpečnými chemikáliemi.
Pozorujte rychlost rezivění drátěnky v jednotlivých sklenicích. Máte-li možnost, připravte si do dvou dalších sklenic ještě dva kontrolní vzorky drátěnky. V jedné sklenici nechejte drátěnku zalitou čistou vodou, drátěnku ve druhé sklenici nechejte na suchu, bez přítomnosti jakékoliv kapaliny. Probíhá rezivění drátěnky ve všech sklenicích stejně rychle? Všímáte si rozdílu ve změnách povrchu drátěnek v jednotlivých sklenicích?  Při pozorování se také pokuste přijít na způsob, kterým by šlo rezivění oceli zabránit. Přemýšlejte, co rezivění způsobuje a jak probíhá. Možná vám řešení problému naskočí samo od sebe.
Jak už jsme si řekli, rezivění nastává, když je ocel v kontaktu s vodou a kyslíkem. Probíhající chemická reakce mezi těmito třemi látkami uvolňuje teplo. Takže pokud máte po ruce laboratorní teploměr, ponořte jej do chomáče drátěnky a pozorujte nárůst teploty.

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.


pondělí 15. září 2014

Něco málo o kmitání a zvucích

Dnes se pokusíme nechat do sebe narážet miniaturní a prostým okem neviditelné částice vzduchu a vyrábět tak zvuk. Na úvod trochu nezbytné teorie. Kmitavý pohyb těles je takový pohyb, kdy se těleso nebo jeho část opakovaně vrací do výchozí polohy. Tyto pohyby bychom mohli rozdělit na vynucené kmitání (to je jak název napovídá takový pohyb, ke kterému musíte těleso nějakým způsobem stále nutit) a volné kmitání. Volné kmity těleso koná v případě, že ho nějakým způsobem uvedete do pohybu a ve zbytku času těleso tento pohyb opakovaně vykonává. Příkladem volného kmitání je úder do volně zavěšeného kovového tělesa – těleso se úderem rozezvoní a poté po určitou dobu vydává zvuk bez dalších silových pobídek, dokud jeho kmitání odpor okolního prostředí neutlumí. Příkladem vynucených kmitů je chování pračky, která nestojí přesně vodorovně. Tehdy dochází k jejímu pravidelnému „viklání se“. To, jak pračka „lítá ze strany na stranu“, je vynucené právě jejím špatným postavením na podlaze. Z donucení mohou třeba kmitat také stavby při zemětřesení.

Zvuk a kmity spolu velice úzce souvisí.  Ke vzniku tělesa je třeba kmitající těleso. A pokud chcete libovolný zvuk slyšet, je nutné, aby dokázal dostatečně rozkmitat „součástky“ ve vašem uchu. Podrobným popisem zvuku se zabývat nebudeme, to je na delší povídání. Museli bychom si postupně vysvětlovat o to je frekvence, vlnová délka, perioda, amplituda, intenzita, rychlost a další pojmy.
K dnešnímu pokusu budete potřebovat plastové nebo kovové pravítku a desku stolu.  Pravítko položte na stůl – jedna polovina leží na stole a druhá přečnívá přes okraj stolu. Pravítko pevně rukou přitlačte ke stolu a druhou rukou opačný konec pravítka zvedněte pravítko do výšky (opatrně, pokud se vám pravítko zlomí, je po pokusování). V nejvyšším možném bodě pravítko uvolněte a poslouchejte zvuk, který jeho kmitáním vzniká. Pokus několikrát zopakujte a vznikající zvuky porovnávejte. Jsou stejné, nebo se liší? Teď podmínky pokusu změňte. Vytáhněte pravítko více mimo stůl a pokus stejným způsobem několikrát zopakujte. Jak bude zvuk vydávaný pravítkem znít, když bude na stole položený větší částí? A teď přichází čas na otázky a zajímavější úkoly. Dokážete měnit výšku zvuku? Jak to budete dělat a jak se bude výška měnit? Pokuste se posouváním pravítka zahrát nějakou jednoduchou písničku – třeba Ovčáci, čtveráci. Vytvořte si hudební nástroj z více pravítek více či méně zasunutých. Pravítka vám mohou držet kamarádi, nebo si je ke stolu přilepte pravítkem a drnkejte na ně vybranou melodii. Nebo složte vlastní skladbu. Napište na pár řádcích, jak se vám dařilo, doplňte nákresem, případně svými postřehy a pošlete na naši debrujárskou emailovou adresu.

Jak je možné, že slyšíme, jak pravítko kmitá? Pohybující se volný konce pravítka naráží na molekuly vzduchu a rozkmitává je. Pravidelnými pohyby nahoru a dolů pravítko molekuly vzduchu buď stláčí k sobě (zahušťuje je), nebo rozhání od sebe (zřeďuje je). Takto se vytváří zvláštní zvukové vlny, které vniknou do vašeho ucha a rozkmitají v něm bubínek a středoušní kůstky. Ve speciálních orgánech se přemění mechanické kmity na elektrické impulsy, které nám mozek předá jako zvukový vjem.  

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.


pondělí 1. září 2014

Kolik váží dřevo stromu?

Nudíte se? Nabízím vám zajímavý experiment, ve kterém si budeme tak trochu hrát se živou přírodou. Budete potřebovat rostlinu či nějaká semínka, nějakou vhodnou nádobu (plastový květináč apod. – něco, co moc neváží), ve které vaše rostlinka nebude mít potíže přežít, vodu na zalévání, váhu k měření hmotnosti květináče, rostliny a půdy. Vhodnou rostlinku můžete použít rostlinu z vaší zahrádky nebo zakoupit v obchodě, ale můžete si také zasadit semínka z nějaké své oblíbené nebo úplně obyčejné rostliny.

Pozorování začneme zvážením květináče. Květináč poté naplňte zeminou a opět zvažte – určíme tím hmotnost použité zeminy. Nakonec zasadíme rostlinku nebo zasejeme semínka a opět zvážíme. Všechny hodnoty si přehledně zapište do badatelského deníku – budeme s nimi dále pracovat. Dál nám musí pomoci příroda sama a její zákonitosti – potřebujeme, aby rostlinka rostla, případně vyrostla ze semínek. Zeminu v květináči přiměřeně zalévejte vodou a dopřávejte hodně slunečního svitu. Pokud rostlina viditelně poroste, znovu ji zvažte. Případně si stanovte určité pravidelné termíny pro převažování. Uvědomte si, že přírůstky nebudou v řádu kilogramů a že tedy bude nutné použít nějaké jemnější váhy, třeba kuchyňské. Pravděpodobně váha ukáže víc než na začátku. Jak je to možné, když jste žádnou další zeminu (doufám) nepřidávali?

K odpovědi se dostaneme trochu oklikou. Podívejte se pozorně po stromech ve svém okolí. Ale nepřemýšlejte o nich. Možná stačí jen podívat se z okna, možná bude příjemnější, udělat si malou procházku. Všimněte si zejména toho, jak jsou stromy velké, a uvědomte si, že také ony vyrostly z malých semínek. Kolik asi dřeva jeden strom obsahuje? Napadlo by vás, jak to změřit? Odhadnout? Podívejte se, kolik jen je na stromech listů – hrabali jste někdy na podzim spadané listí? Zkoušeli ho odklidit? Kolik asi váží všechno listí spadané z jednoho stromu? Je ho neuvěřitelná spousta. Napadlo vás někdy, z čeho strom všechny ty listy vyrobí? „To je ale otázka“ možná si řeknete. Z půdy přece, stromy čerpají prostřednictvím kořenů živiny z půdy. No to by ale asi kolem stromu musela být v zemi díra jako hrom! Nemyslíte? A co vaše pokojová květina? Máte doma třeba fíkus? To je poměrně velká rostlina. Všechny její buňky přeci nemohly vyrůst jen z půdy.

Rostliny nejsou jako my. Rostliny nepřijímají potravu. Ony si totiž samy vyrábí jídlo prostřednictvím procesu, který se jmenuje fotosyntéza. Aby si mohly vyrobit dostatečný počet živin k růstu, potřebují spoustu energie, kterou získávají ze slunečního světla. K vytvoření stavebních bloků k výstavbě své struktury potřebují také kyslík, vodík a uhlík. Tyto chemické látky získávají rostliny z vody (kyslík a vodík) a z oxidu uhličitého (uhlík a kyslík). V průběhu fotosyntézy se tyto chemické prvky znovu sloučí a vytvoří cukr.  Cukr to je hlavně spousta energie, kterou rostliny ke svému růstu samozřejmě velmi efektivně využijí, případně jej využijí k výrobě škrobu nebo celulózy, které jsou nutné k tvorbě kořenů, kmenů, větví, listů. Téměř celý strom je vytvořený pouze z látek a prvků, obsažených ve vodě a ve vzduchu! To samé platí pro vaši rostlinku v květináči. To, co jí pouze dáváte, je voda. Zbytek potřebného si sama odebírá ze vzduchu. Vážením snadno zjistíte, že hmotnost zeminy se nijak výrazně nezměnila, přestože rostlinka, pokud se o ni dobře staráte, roste velmi dobře. Vždyť se také říká „roste jako z vody“ a nyní už víte, proč tohle rčení vzniklo. Nakonec jeden ze způsobů pěstování rostlin se jmenuje hydroponie a první informace o jejím použití se objevují již ve starém Egyptě.

Tak mě teď napadá, že už jsme si dlouho nepovídali nic o sladkostech a dobrotách. Co třeba taková čokoláda? Ta je vlastně také vyrobená rostlinami „z ničeho“ – jen ze slunce, vody a vzduchu. K výrobě čokolády jsou totiž potřebné pražená zrnka kakaovníku. Taková dobrota a vyrobená skoro z ničeho. To tak umět…

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.