Pár slov o Newtonovi a jeho zákonech

Už jste slyšeli jméno Newton? Pokud mě paměť neklame, tak všichni ti, co absolvovali první stupeň základní školy, se museli se slavným anglickým fyzikem setkat. Samozřejmě pouze obrazně, protože Isaac Newton se narodil před téměř 370 lety.

Z našich učebnic fyziky známe historku o Newtonovi a jablku, které mu při odpočinku spadlo na hlavu, a díky tomu pak objevil gravitační zákon. Tento průběh události vyvrátil sám Newton ve svých memoárech. Při pozorování úplňku si všiml jablka na stromě a napadlo ho, že síla, díky které se Měsíc udržuje na oběžné dráze kolem Země, by mohla být totožná se silou způsobující pád jablka na Zem.  „Proč by mělo jablko padat vždy kolmo k Zemi? Proč ne šikmo nebo vzhůru? Ale bez výjimky ke středu Země? Důvodem jistě je, že jej Země táhne. Ve hmotě musí být přitažlivá síla“. Tolik Newtonova slova jak je citoval jeho životopisec William Stukeley.

Pravda, představa jablka trefujícího spícího génia přímo do čela je jistě zábavnější. Útěchou nám může být skutečnost, že ona jabloň skutečně existovala. Dokonce známe i o jakou odrůdu se jednalo – byl to druh jabloně známý jako Květ Kentu. Strom byl vyvrácen větrem v roce 1820.

Zeptejte se rodičů, co je napadne, když uslyší jméno Newton? Můžu hádat? Buď je napadne příběh s jablkem, nebo začnou mluvit o setrvačnosti, nebo o akci a reakci. Newton svá pozorování přírodních dějů zformulovat do tří slavných zákonů: o síle, o setrvačnosti a o akci a reakci. Všechny tři nás denně provázejí životem, aniž to tušíme či vnímáme, ale rozhodně nemůžeme nepozorovat. Chcete zvednout těžkou tašku z podlahy? Musíte víc zabrat – zákon síly. Zakopli jste a padáte na zem? Proč se tak stalo vám vysvětlí  zákon setrvačnosti. Stiskněte kamarádovi ruku – stisk cítíte oba dva a právě jste v praxi uplatnili zákon akce a reakce. Newtonovými závěry o silách by nám mohly pomoci vysvětlit i dva dnešní pokusy.

Jednoduchý výtah
Roztočte provázek, na jehož konci je uvázaný předmět. Když provázek pustíte, tak předmět i s provázkem odletí. Předmět má totiž snahu setrvávat v přirozeném pohybu, kterému jste bránili držením provázku. Čím otáčíte rychleji, tím větší silou musíte provázek držet. Přemáháte přitom sílu, které se říká odstředivá. To je stejná síla, která auto vytláčí ven ze zatáčky, díky této síle Země nenarazí do Slunce nebo třeba Měsíc nespadne na Zemi. K sestrojení výtahu budete potřebovat asi 10 – 20 cm dlouhou trubičku (možná když rozmontujete propisku…), provázek dlouhý asi 60 cm a dvě gumy rozdílné hmotnosti. Vložte provázek do trubičky (důležité je aby se provázek v trubičce mohl volně pohybovat). Na opačné konce provázku přivažte gumy (těžší guma je přivázána na tom konci provázku, který visí z trubičky dolů). Podaří se vám těžší gumu zvednout, aniž byste se dotkli provázku? Jednoduchý, ale efektní trik. Držte trubičku svisle a začněte s ní kroužit tak, aby se „horní“ lehčí gumička roztočila. Pokud ji dostatečně roztočíte, velká guma se začne rychle zvedat. Když jsem naposledy předváděl tento pokus, podařilo se mi ze stolu sestřelit skleničky. Tak buďte opatrní.

Roztočený kelímek
Kelímek od jogurtu uvažte na provázek. Do kelímku nalijte trochu vody a kolo roztočte ve svislém směru (tak jak se točí ruské kolo na pouti – nahoru, dolů, nahoru, dolů, …). Pokud si myslíte, že se voda vylije, až bude kelímek dnem vzhůru, možná budete překvapeni. Nebo také ne – to když se vám pokus nepovede. Tahle varianta je při prvních pokusech pravděpodobnější. Proto vše nejdříve vyzkoušejte s kelímkem, do něhož dejte například pár hrášků. Postupně hrášky přidávejte a až když vám vše půjde, experimentujte s vodou. Vůbec nejlepší ale bude, když se budete pokoušet obelstít Newtonovu gravitační sílu někde na volném prostranství.

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!