Elixír do škol - 2. setkání

Ve čtvrtek 9. 10. se konalo v učebně fyziky SPŠST Panská v budově v Malé Štupartské druhé setkání Elixíru do škol v novém školním roce. Tato setkání podporuje stejně jako v minulém školním roce Nadace Depositum Bonum. Druhé setkání bylo věnováno mechanickému kmitání.

Začali jsme experimentem, který tvořil logický přechod od minulého tématu k současnému: pomocí kyvadla vytvořeného z PET láhve naplněné vodou jsme si připomněli zákon zachování energie. Vyžádal jsem si dobrovolníka a okamžitě se přihlásila Edita Martoníková se slovy: „Já to znám, tak se už nebojím!“. Experiment jsme provedli tak, že si Edita sedla na židli, která byla umístěna přibližně metr od místa rovnovážné polohy zavěšené PET láhve, a já jsem láhev vychýlil k Editinu jejímu obličeji. Láhev jsem pak pustil. Láhev se začala pohybovat od Editina obličeje a poté se vracela zpět. Edita se skutečně nemusela bát, protože ze zákona zachování energie vyplývá, že v nejhorším případě (tj. ve vakuu) by láhev měla přesně stejně velkou rychlost u jejího obličeje, jakou měla na začátku - tj. nulovou. V prostředí, kde na pohybující se tělesa působí odporová síla, se láhev k obličeji ani nevrátila. Kdyby se ovšem Edita pohnula, …

Pak jsme už přistoupili ke kmitavému pohybu. Od obecného pojmu oscilátor jsme přešli ke konkrétním typům oscilátorů. Postupně jsem tedy zmínil, předvedl a fyzikálně společně rozebrali:

Hezkou aplikací kmitavého pohybu je i tzv. Pendulum Wave. Účastníkům setkání jsem ukázal nejen video, ale také skutečnou pomůcku, kterou vyrobil v rámci svého absolventského projektu Marek Fousek ze třídy 09L ve školním roce 2012/2013.

S kmitavým pohybem velmi úzce souvisí pojem rezonance. Tu jsme si ukázali jednoduchým experimentem s tělesem zavěšeným na pružině, kterou jsem držel v ruce, ale také pomocí spřažených kyvadel vyrobených z modelíny a provázku. V souvislosti s rezonancí a jejími praktickými důsledky jsme zmínili i visutý most Tacoma Bridge v americkém státě Washington, který je velmi populární díky známému videu.

Abychom si trošku potrénovali fyzikální zákony související s naším tématem, pustil jsem video, ve kterém autor zkoumá kyvadlo v rozjíždějícím se automobilu. A jako těleso na závěsu používá ocelové závaží a balonek naplněný pravděpodobně heliem. Oba experimenty jsme si potom společně vysvětlili. Účastníkům setkání jsem dal i návod, jak případně experimentálně prokázat, že se těleso s menší hustotou, než je hustota vzduchu, bude chovat stejně jako balonek. Stačí k tomu větší sklenice, do které vložíme hořící svíčku. Sklenici uchopíme do rukou, dáme ji co nejdále od těla a zatočíme se. Plamen hořící svíčky bude mířit směrem do středu kružnice, po které se pohybuje. Na rozdíl např. od míčku, který držíme v ruce zavěšený na provázku; po roztočení se bude míček pohybovat směrem od středu kružnice, po které se pohybuje.

Vzhledem k tomu, že jsme se u těchto otázek zdrželi více, než jsem plánoval, nedostali jsme se k měření podle pracovních listů, které jsem připravil s využitím námětu od Ireny Dvořákové.

Místo toho jsem účastníkům setkání ukázal model příčného mechanického vlnění, který si mohou v rámci pracovního vyučování nebo projektových dnů ve škole se žáky vyrobit.

Ačkoliv během tohoto setkání účastníci nepracovali samostatně, vypadali spokojeni. Během řešení předložených problémů spolupracovali, občas se ozvaly i věty, že „tohle je dobrý nápad“, „takhle to udělám“ a podobné. Tak snad se uvidíme i za měsíc.

Zápisky z tabule, které jsem během setkání pořídil, je možné dále využít.

Atmosféru ze druhého setkání přibližují fotografie.

Autoři fotografií:

Vojtěch Mareš, třída 13L

Edita Martoníková

Poděkování:

žáci třídy 11L - pomoc s výrobou závěsu torzního kyvadla;

Vojtěch Mareš (třída 13L) - technické zázemí

© Jaroslav Reichl, 11. 10. 2014