|
FyzWeb články |
||||
Pár hraček má určitě ve svém kabinetě každý fyzikář. Používáme je na různých místech výkladu jako demonstrační fyzikální pomůcky a současně i pro odlehčení a rozbití monotónní hodiny. Podívejme se v osmém dílu seriálu o rychloběžném videu ve škole na některé z těchto hraček. Přesýpací hodinyPadání písku v přesýpacích hodinách se v záznamu z rychloběžné kamery ukáže být mnohem zajímavější, než bychom na první pohled čekali. Hned na první pohled nás zaujme, že se písková zrna od skleněného dna odráží, stejně tak jako později od již napadaného písku. Takové chování je poměrně překvapivé, uvědomíme-li si, že sáček plněný pískem používáme pro jeho nepružnost k tlumení nárazů nebo demonstraci nepružného rázu. Je vidět, že pískové zrno není totéž, co hromádka písku, jeho nárazy jsou pružné a teprve „struktura" volně napadaného písku tuto pružnost utlumí. Druhým zajímavým pozorováním je tvar padajícího proudu písku. Jeho tvar kopíruje pohyb hodin v okamžiku, kdy se příslušných pár zrnek uvolnilo z horní části a je nezávislý na tom, co se s hodinami děje v průběhu pádu. Můžeme takové chování chápat jako ukázku zákona setrvačnosti.
Klovající datelDatel na tyčce, který drží ve své poloze, dokud jej nerozkýveme, a pak se vydá na cestu dolu a do tyče přitom klove, je jedna z mnoha fyzikálních hraček. Chování datla vysvětlujeme pomocí třecí síly, která s datlovou polohou narůstá a opět mizí tak, jak se stojánek s tyčí zaklesnou a opět povolí. Videozáznam nám toto chování potvrdí. Na začátku vidíme, jak se datel dostane do polohy, ve které je tření minimální, padá tak dlouho, než jej tření zastaví a rozkmitá. Dál pak při každém kmitu klesne o malý kousek níž přesně ve chvíli, kdy jeho stojánek není do tyče zaklesnut a tření se neuplatňuje.
Čuníci na nitiNa podobném principu jako klovající datel jsou založeni také dva čuníci z dalšího videoklipu. Jsou spojeni lankem a jeden z nich má v sobě naviják s pružinou. Když je od sebe roztáhneme a položíme na stůl, začne se jeden kolem druhého točit a blížit se k němu. Co je na experimentu zvláštní, je to, že těžší čuník (má v sobě naviják), se přibližuje k lehčímu, nikoliv naopak, jak bychom čekali, kdybychom brali v úvahu jen zákon zachování hybnosti. V záznamu také snadno odhalíme pachatele nezvyklého chování: Čuník s navijákem v důsledku jeho otáčení skáče a smykové tření se tak na něj uplatňuje v mnohem menší míře, než je tomu u druhého, stojícího čuníka.
Převracecí setrvačníkKaždý setrvačník se snaží otáčet kolem osy, kolem které je jeho moment setrvačnosti extremální, alespoň tak zní vysvětlení toho, jak se setrvačník ve videoklipu chová. Z původní polohy se po roztočení vzdaluje čím dál více, až se převrátí úplně a postaví na stopku. Nejzajímavější je na celém ději okamžik „postavení se" - kde se vezme síla, která přinutí setrvačník náhle zvednout těžiště? Videozáznam ukazuje, zhruba kolem času 1:50 - 2:00, že stopka narazí na talíř. Ve hře se díky tomu najednou projeví třecí síla, jejíž moment mění směr osy rotace setrvačníku a jako důsledek II. impulsové věty se objeví síla, která setrvačník zvedne, stejně jako tomu je například u kola z bicyklu, se kterým zkusíme v ruce zatočit.
Použitá videa ke stažení
Další již zvěřejněné díly seriálu
Autory seriálu jsou RNDr. Jan Koupil a RNDr. Vladimír Vícha.
| ||||
