Velké svaly nejsou všechno

Když se chystáme zvednout nějaký předmět, nejdříve jej „osaháme“ očima a zasadíme si ho do vlastních životních zkušeností – odhadneme jeho hmotnost a naše smysly upozorní svaly, jak velké úsilí budou muset ke zvednutí předmětu vynaložit. Tuhle proceduru děláme běžně, bez přemýšlení a docela nevědomky. Občas se nám ale náš odhad nevydaří a pak jsou naše svaly docela překvapeny a my s nimi. Někdy taková mýlka může být i docela zábavná. Jo jo, chybovat je lidské…

Ruka má zpoždění
Vezměte si dvě naprosto stejné neprůhledné nádoby s víčkem (dobře poslouží třeba i PET lahve, jejichž stěny „zneprůhledníte“ barvou nebo olepením neprůhlednou lepicí páskou. Jednu z nich naplňte něčím těžkým (písek, štěrk, šroubky, …) a obě nádoby uzavřete víčkem. Postavte je na stůl vedle sebe a požádejte kamaráda, aniž byste ho předtím na rozdíl v náplni nádob upozornili, aby obě současně (každou jednou rukou) zvedl na váš signál nad hlavu. Úkol nevypadá vůbec složitě a kamarád si určitě bude jistý, jak pohodlně váš úkol splní. „To nic není,“ řekne možná. Tak jo, uvidíme. Dejte mu domluvený signál - „tlesk!“  - ale víte co? Zkuste nejdříve odhadnout, jak pokus dopadne? Podle mých zkušeností ruka s prázdnou nádobou vystřelí nahoru a druhá ruka zvedající plnou nádobu tu první hodně těžce stíhá. Pokud se umíte bavit maličkostmi, tak právě jednu z nich se vám teď podařilo připravit.

Není silák jako silák
Možná jste někdy v cirkuse viděli svalnaté siláky, kteří zvedají na první pohled přetěžké činky, mají přitom vypoulené oči a jejich hekání se rozléhá po celém šapitó. Působivá demonstrace vzpírání a síly. Co myslíte – dokázali byste takovou těžkou činku také zvednout? Já myslím, že určitě ano. Jedno podobné klaunské cirkusové číslo jsem kdysi viděl. Do manéže přinesli čtyři cirkusoví zřízenci už napohled přetěžkou činku. Silákovi se ji po vysilujícím boji podařilo zvednout nad hlavu. A pak přišel klaun možná o víc jak polovinu menší – pokud měl nějaké svaly, tak si na něm hrály na schovávanou – a tu stejnou činku vzal jednou rukou, ledabyle si ji hodil přes rameno a utekl s ní z manéže!
Dokázali byste zahrát takové představení? Domluvte se s kamarády a zahrajte si na zvedání těžkého předmětu. Vezměte třeba polštář a tvařte se, že je ukrutně těžký až k nezvednutí. Vyberte mezi sebou „největšího siláka“. Máte-li možnost, nahrajte si své „vzpírání“ na video a určitě se při promítání svých siláckých kousků dobře zasmějete.

Pokořený vzpěrač
Tak tohle bude skutečně ohromující pokus! K jeho uskutečnění budete muset sehnat mezi svými kamarády opravdového siláka. Vezměte nějakou těžkou knihu a ovažte ji provazem asi 150 cm dlouhým. Svého siláka požádejte, aby uchopil do každé ruky jeden konec provazu a natáhl ho tak silně, jak jen dokáže. Jeho úkolem bude napnout provaz tak, aby oba jeho konce vytvořily vodorovnou přímku.

Klidně se s kamarádem vsaďte, protože bez ohledu na velikost jeho svalů je naprosto nemožné, aby se mu úkol podařilo splnit. Může se při napínání provázku šklebit, jak chce, nic mu to nebude platné. Nakonec vyzkoušejte si to třeba na tatínkovi… Pokud jste se ve škole učili skládat síly různého směru, možná byste smutnému a pokořenému silákovi dokázali vysvětlit, že nesplnění úkolu není jeho chyba, ale že na vině jsou přírodní zákony. To spíš dokáže provázek přetrhnout, než aby jej dostal do přímky. Pozor, pokus je nebezpečný! Použijte silnější provázek a silák nechť si navlékne rukavice. Síly, které působí na silákovy ruce, by mu mohly zranit prsty.

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!

 

 

Síla nemusí být vždy vidět

Zavěste knihu, polštář nebo nějakou krabici na dva provázky svisle dolů. Úkol je snadný – rozkývat tento visící předmět a přitom se ho nedotknout přímo ani zprostředkovaně (to znamená třeba tyčí). A když říkám rozkývat, tak opravdu myslím rozkývat. Pořádně rozkývat a ne jen tak lehce rozhoupat ze strany na stranu. Zdá se vám to nemožné?

Říká se, že nic není nemožné! Zdá se, že v tom případě máme malý problém a nezbývá nám než se ho nějak pokusit řešit. Nebude to až tak obtížné. Stačí probudit pár mozkových buněk a… zapojit váš dech! Řekl bych, že mi moc nevěříte. Možná jste i zakroutili hlavou. Prostým fouknutím rozkývat předmět? Dokonce nebudete muset ani nijak moc silně foukat. Finta je v tom, že budete foukat ve správný okamžik. Takže pojďte na to. Foukněte proti knize (nebo proti tomu, co jste zavěsili). Kniha se trochu pohne ve směru fouknutí a pak se zhoupne zpět. Zhoupnutí knihy nebude nijak výrazně pozorovatelné. Předpokládám, že v tuto chvíli věříte možnosti rozhoupat (nebo snad rozfoukat?) knihu ještě méně. Už jste někdy pozorovali, jak se houpající objekt chová? Zkuste knihu rozhoupat rukou a chvíli ji pozorujte. Nejrychleji se pohybuje při průchodu nejnižším bodem, uprostřed svého zhoupnutí. Pak zpomaluje, dokud nedosáhne nevyššího bodu své dráhy. Tam se na zlomek vteřiny zastaví a pokračuje v pohybu zpět směrem dolů a pak zase na opačnou stranu. A tohoto okamžiku právě musíme využít. Stoupněte si kolmo k houpající se knize a v okamžiku, kdy je v nejvyšším bodě  nejblíže vašemu obličeji a dává se na cestu zpátky, do ní opět foukněte. Počkejte si, až se k vám zase vrátí a foukněte zas a znovu. Opakovaným foukáním, téměř bezvýznamnou silou dokážete knihu rozhoupat překvapivě hodně. Jen je třeba najít ten správný – řekněme kritický – okamžik, kdy nejvýhodněji využijeme sílu fouknutí. To je celé tajemství.  Pokud jste se někdy houpali na houpačce, asi víte, jak to myslím. Podobným způsobem – náklonem horní části těla ve směru houpání a nohou ve směru opačném – dokážete zrychlovat pohyb houpačky.

Houpající se kniha, stejně jako každé houpající se těleso, má přesně určenou dobu, po kterou trvá její zhoupnutí. Tato doba závisí na délce provázku, na kterém je zavěšená a na velikosti síly, kterou ji rozhoupáváme. Jestliže počet fouknutí je stejný jako počet zhoupnutí, je síla vašeho dechu využitá maximálně. Odborně se tomuto jevu říká rezonance a vyskytuje se v rozmanitých situacích. Kmitají třeba mostní konstrukce. Možná jste zaslechli něco o tom, že vojáci přecházející přes most nesmí pochodovat a musí jej přejít normálním krokem, aby nedošlo v důsledku rezonance kroků a kmitání mostu k jeho narušení. Ve skutečnosti je tato skutečnost pouhý mýtus, protože podle mnoha provedených experimentů je počet zhoupnutí mostu za sekundu (tzv. kmitočet) daleko menší než kmitočet vojenského pochodového kroku. Podobný jev můžete velmi silně ucítit, když přebíháte řeku po kmeni stromu nebo dřevěné desce. V tomto případě je už pravděpodobnost zlomení desky velmi velká. Kdysi jsme ve škole nacvičovali přenos zraněného na primitivních nosítkách, vytvořených ze dvou dřevěných tyčí a deky. Při odnášení „zraněného“ se kmitání nosítek dostalo do rezonance s kroky „záchranářů“ a nosítka praskla.

Pokud vás zajímá, čím se dá doba jednoho zhoupnutí tělesa (říká se jí doba kmitu) ovlivnit, připevněte provázek na zárubeň dveří, na provázek zavěste nějaké závaží (třeba přilepte tenisový míček) a rozhoupejte. Změřte dobu deseti kmitů, poté zkraťte provázek na polovinu a opět změřte dobu deseti kmitů. Co jste zjistili? A co když při stejné délce provázku vychýlíte provázek se závažím více? Bude kmitat stejně rychle, rychleji, nebo pomaleji?

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!

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!

Jednoduché pokusy se sněhem a ledem

Na následujících řádcích jsou připravené sice poněkud chladné, ale přesto jednoduché vědecké experimenty o sněhu a ledu. Pokud se tedy zajímáte o dění v přírodě, určitě se nenechejte připravit o mrazivé zázraky. Zima pomaličku končí a tak následující pokusy berte jako důstojné rozloučení s chladnými a zasněženými dny. A že jsme si jich letos užili...

Růst a rozpínání
Když se voda mění na led, zvětšuje se její objem. Demonstrovat tento jev je velmi jednoduché, takže nebudete mít problém si je všechny vyzkoušet. Na první pokus budete potřebovat plechovku od nějakého nápoje. Naplňte ji vodou asi tak 2 cm od horního okraje. Na vnější straně plechovky nesmazatelným fixem poznačte, do jaké výšky voda dosahuje.  Plechovku postavte na talířek a postavte do mrazničky. Podle předpovědi ale mají být venkovní teploty stále pod nulou a tak můžete plechovku klidně nechat zamrznout třeba za oknem. Po několika hodinách (lépe je nechat plechovku na mraze přes noc) se podívejte, co se s hladinou v plechovce stalo a jestli stále značka fixem označuje to samé. Druhým pokusem můžete demonstrovat vlastně totéž, ale s plastovou lahví. Naplňte PET láhev vodou tak, aby hladina v ní byla opět asi 2 cm pod hrdlem láhve. Láhev neuzavírejte víčkem a postavte ji přes noc na mráz (láhev se nesmí samozřejmě převrátit). Dostatečně silný mráz dokáže láhev roztrhnout. Pokud necháte za oknem uzavřenou sklenici třeba s kofolou nebo s mlékem, k jejímu roztržení ani není třeba silný mráz. Jen dejte pozor na pořezání se.


Mráz v kuchyni
Vyrobit mráz můžete i doma a není to nic obtížného. Potřebujete skleničku (raději nějakou levnější), rozdrcený led (v nouzi můžete použít i sníh) a sůl. Sklenici naplňte do 2/3 rozdrceným ledem či sněhem. Na hliníkový talířek rozlijte lžičku vody a skleničku postavte do této kaluže vody. Sklenici dosypte solí a vše pořádně promíchejte. Po několika minutách se na vnější straně sklenice začne objevovat námraza. A věřili byste tomu, že při pokojové teplotě dokáže talířek přimrznout ke sklenici?


Led a voda
Led taje při teplotě 0°C. To nás nikoho nepřekvapí. Ale stejně tak nikoho nepřekvapí, když v zimě vidíme posypávat chodníky a silnice solí. Sůl totiž dokáže snížit teplotu tání ledu až hluboko pod bod tání tak, jak jej známe za obvyklých podmínek. Není nad to provést pár dalších jednoduchých pokusů. Co takhle třeba závod dvou stejných ledových kostek v soutěži, která z nich se stane dřív louží vody? Připravte si dva kelímky, skleničky či nějaké jiné vhodné stejné nádoby. Do každé z nich vložte jednu kostku ledu. Možná ale ještě bude stejně tak krásný sníh, na jaký právě koukám z okna, a pak by stálo za to naplnit obě nádoby stejným množstvím sněhu. Led (či sníh) v jedné nádobě posypte špetkou soli. Co myslíte – začnou tát obě kostky ledu stejně, nebo některá se změní v kaluž vody dříve? A co takhle závod v mrznutí? Připravte si dva hrníčky plné vody a ke každému hrníčku také talířek nebo nějaký podnos. Vodu z jednoho šálku nalijte na talířek a vodu ve druhém šálku osolte a dobře rozmíchejte. Slanou vodu pak nalijte na druhý talířek. Talířek se slanou vodou si označte (třeba párátkem). Oba talířky dejte současně na mráz (pokud nebude mrznout, tak poproste maminku, ať vám udělá místo v mrazničce).  Talířky pravidelně kontrolujte a pozorujte, zda zamrzají stejně. Která voda vyhraje tentokrát? Poté, co jsme si dnes řekli, se dá výsledek tohoto pokusu už snadno předpovědět. No a na úplný závěr něco těžšího. Do dvou malých skleniček nalijte stejné množství vody. Vodu z jedné skleničky vylijte na talířek.  Skleničku i talířek s vodou dejte ve stejný okamžik na mráz. Zmrzne dřív voda ve skleničce, nebo na talířku?


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!

Jak moc věříte svým očím?

Zimní čas to je ideální doba na pozorování noční oblohy. Velmi brzy se stmívá, a pokud je jasno (ach jo, ty naše inverze a průmyslové zaneřádění atmosféry), tak již v rozumnou večerní dobu se nad našimi hlavami rozehrává překrásné hvězdné představení. A k prvním krokům po hvězdné obloze určitě žádné drahé a speciální vybavení potřebovat nebudete. Stačí jen červená baterka, pozorovací deník, měkká tužka, guma, hodinky a pozorovací mapka hvězdné oblohy.

Proč nevidíme potmě

Jistě jste si všimli, že pokud vyjdete večer před dům, tak vidíte hodně špatně. Je nutné několik až desítek sekund počkat, než se vaše oči adaptují na šero. Za tuto krátkou dobu se vaše zornice rozšíří a tím umožní, aby do vašeho oka vnikalo více světla. Pak teprve můžete bezpečně pokračovat v chůzi. Lidské oko totiž vidí pouze ty předměty, které odrážejí dostatečné množství světla. Pokud je tma, dopadá na předměty velmi málo světla (pokud vůbec nějaké) a tak tyto předměty nemají ani co odrážet. V další zhruba půlhodině stoupá citlivost buněk na vnitřní straně lidského oka a ty právě umožňují noční vidění. Takže vesmírné objekty uvidíme nejlépe až po půlhodinovém přizpůsobování se na tmu. Samozřejmě, že stejný proces probíhá i naopak – pokud se dostanete do silného osvětlení, musíte se zase adaptovat na světlo. Proces přizpůsobování se očí světlu ale probíhá velmi rychle, stačí jen těch několik sekund. Jenže pak zase musíte čekat půlhodiny, než jsou vaše oči dostatečně citlivé na tmu. Proto se při nočním pozorování vyhýbejte jakémukoliv ostrému světlu. Dokonce i světlu běžné baterky. Pokud si potřebujete přece jen posvítit pak jedině červeným tlumeným světlem. Na to jsou totiž naše oči nejméně citlivé a vy nemusíte čekat, než si opět zvyknete na tmu. Dokážete si sami vyrobit vhodné přenosné neoslňující červené světlo?

Co vaše panenky?

Samozřejmě, že myslím úplně jiné panenky, než ty holčičí. Všimněte si, jak se mění velikost vašich zorniček (těm se právě říká také panenky) vašeho oka v závislosti na velikosti osvětlení. Zorničky fungují podobně jako clona u fotoaparátu. Při silném osvětlení je clona více uzavřená, kdežto při slabém osvětlení se musí pořádně otevřít. Nejlépe půjde sledovat rozšíření zorniček asi v koupelně. Postavte se potmě před zrcadlo a pak zapněte světlo (podaří-li se vám přesvědčit někoho z vašich blízkých, budete se moci soustředit jen na sledování změn v chování zorniček). Na krátký okamžik zahlédnete, jak se zorničky rychle zúžily. Pozorování je náročné, protože zpočátku je obtížné při rozsvícení vůbec zorničky na hlavě vyhledat… Použijte tlumené červené osvětlení (pokud se vám ho tedy podařilo vyrobit) a zkuste pravítkem velikost našich zorniček v zrcadle změřit. Co myslíte – mají všichni kolem vás ve tmě stejně velké zorničky?

Rozeznáte barvy?

To je ale otázka, co? To umí už děti ještě před mateřskou školou. Tak schválně. Připravte si sadu pastelek. V tmavé místnosti (když už jsme v té koupelně – to není špatná místnost na pokusy, při kterých je nutná tma a není třeba příliš prostoru kolem sebe) vyberte jednu z pastelek tak, abyste nevěděli, jakou má barvu. Dejte si ji za ucho a pomaličku ji posouvejte směrem dopředu, dokud koutkem oka neuvidíte její konec. Dokážete určit, jakou má barvu? Pokud s někým spolupracujete, nahlaste mu barvu, jakou jste viděli a předejte mu pastelku. Poté totéž vyzkoušejte s dalšími pastelkami. Opět můžete vyzkoušet barevné vidění potmě s celou rodinou. Možná vás překvapí, jak často se v určování barvy mýlíte. Barevné vidění lidského oka umožňují buňky, které se jmenují čípky. Čípky nejsou na vnitřní straně oka rozmístěny rovnoměrně, nejméně je jich na okrajích oka.

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!