K nejdůležitějším fyzikálním
zákonům patří Newtonovy pohybové zákony: zákon síly, setrvačnosti a akce a
reakce. Každý z nich nás ovlivňuje téměř v každém okamžiku – ať
stojíte či sedíte, běháte v tělocviku či hrajete s kamarády nějakou
míčovou hru, listujete knihou nebo se kloužete po kluzišti. Dnes si ukážeme,
jak působí na tělesa setrvačnost a síla. Newtonův zákon setrvačnosti jednoduše
řečeno sděluje, že těleso zůstane v klidu (nebo v pohybu rovnoměrném
přímočarém), dokud ho nějaká síla z tohoto klidu nevyruší. Newtonův zákon
síly nám říká, že čím je těleso těžší, tím potřebujeme více síly na uvedení
tohoto tělesa do pohybu. Průběh následujícího pokusu bude možná trochu
překvapivý, ale k jeho pochopení by nám měly dopomoci právě výše uvedené
zákony.
K provedení pokusu si
připravte těžkou knihu (omlouvám se všem přátelům knížek – pokud najdete ve
svém okolí nějaké jiné těleso, které dokáže knihu úspěšně zastoupit, zvolte
prosím toto těleso), nit či provázek. V průběhu pokusu bude třeba knihu na
provázku na něco zavěsit., Porozhlédněte se kolem sebe – vhodný je například
dveřní závěs (tzv. pant) nebo třeba domácí hliníkový rozkládací žebřík.
Nejdříve bude třeba prověřit provázek – musí být natolik silný, že udrží knihu,
ale zároveň by nemělo dělat problémy přetrhnout jej v rukách (pozor na
pořezání se!). Jeden konec provázku omotejte kolem knihy a uvažte na uzel.
Druhý konec tohoto provázku přivažte na pant dveří (nebo na nějaký jiný závěs,
o kterém jste si jistí, že ho nevytrhnete). Druhý provázek také omotejte kolem
knihy a uvažte. Jeho opačný konec nechejte viset volně dolů.
Volně visící konec provázku
podržte pevně v ruce (můžete jej také omotat kolem tužky nebo vařečky –
provázek by se vám totiž mohl zaříznout do prstů!). Zatáhnutím za volně visící
konec provázku můžete jeden z nich přetrhnout. A dokonce si můžete vybrat který! Pokud chcete
přetrhnout horní provázek, začněte tahat za dolní provázek zprvu opatrně a pak
mírně přidávejte na síle. V určitém okamžiku dojde skutečně k jeho
přetrhnutí. Jak to udělat, aby vaše experimentování nevydržel dolní provázek?
Opět budete muset tahat za dolní provázek – nyní za něj velmi silně škubněte.
Zřejmě vás překvapí, že tentokrát kniha zůstane zavěšená na horním provázku.
Vyzkoušejte si a uvidíte, že to tak skutečně je.
Jak je možné, že jednou se
přetrhne horní a podruhé dolní provázek?
Pokud zatáhnete za dolní provázek pomalu, pak jej napínáte silou svého
tahu, ale na horní provázek kromě této síly působí ještě tíha knihy. Protože
oba provázky jsou stejné (a mají tedy stejnou pevnost) je logické, že dříve se
přetrhne ten, na který působí větší síla. A to je ten horní. Pokud za dolní
provázek silně trhněte, kniha má díky své větší hmotnosti velkou setrvačnost a
tak bude vašemu počínání úspěšně vzdorovat – čím je těleso těžší, tím je třeba
více síly na jeho uvedení do pohybu. V tomto případě tedy dolní provázek
vzdoruje vaší velké síle, kdežto horní provázek pouze tíze knih (k tomuto
provázku se škubnutí přes knihu téměř vůbec nedostane). Setrvačnost zachránila
knihu.
Podobný příklad se často využívá
v praxi. Pokud chce řidič odtáhnout na laně nepojízdné, musí se rozjíždět
pomalu a opatrně. Kdyby se totiž rozjel rychle, mohlo by dojít i
k poškození vlečného lana, případně k poškození vlečných ok. Oba
řidiči také musí ze stejného důvodu zajistit, aby vlečné lano bylo stále
napnuté.
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