Elixír do škol - 3. setkání

Ve čtvrtek 10. 11. 2016 proběhlo v prostorách SPŠST Panská v Malé Štupartské třetí setkání projektu Elixír do škol ve školním roce 2016/2017. Projekt zaměřený na zkvalitnění výuky fyziky zejména na základních školách je podporován Nadací Depositum Bonum. Setkání, kterého se zúčastnily pouze čtyři dámy, mělo název Fyzika v kuchyni.

„Protože moje sestra věděla, že připravuji toto setkání, a protože pekla své dceři sušenky do školy, myslela i na vás,“ usmívám na úvod setkání a předkládám dámám domácí sušenky. „Jen musíte akceptovat, že jsou barevné, aby měly děti ve škole radost!“ Barevné sušenky nikoho nepohoršily a během setkání se snědly.

„Na úvod trošku motivace, abyste viděli, že fyzika v kuchyni je opravdu důležitá,“ zahajuji fyzikálně setkání a pouštím krátké video. Zobrazuje na sebe navazující fyzikální děje, které vyvrcholí na konci videa dávkováním chleba. „Vzhledem k tomu, že jste jistě postřehly několikahodinovou fázi kynutí chleba, není to úplně praktické. Ale třeba se svými žáky sestavíte něco podobného bez nutnosti čekat několik hodin na vykynutí chleba.“

„Bohužel se zase blíží Vánoce, budete třeba mít na stole syrová vajíčka do těsta a vařená do salátu nebo na chlebíčky a mohou se vám velmi rychle pomíchat. Víte, jak je nedestruktivně odlišit?“

Odpověď dámy znaly. Jen některé z nich byly překvapené tím, jak rychle se mi dařilo vařené vajíčko roztočit. Točilo se opravdu dobře a podařilo se několikrát i jeho postavení na špičku během rotace. To je ovšem jev, který na základních školách patrně nebude možné vysvětlit - vyžaduje totiž znalosti momentu setrvačnosti daného tělesa a jeho souvislost s kinetickou energií.

Pro inspiraci jsem pak pustil druhé video, které zobrazuje tři metody loupání vajec.

„A umíš to?“ zazněl dotaz.

„Přiznám se, že tohle jsem opravdu nezkoušel,“ usmívám se. Ale dámy se rozhodly, že jednu z ve videu předvedených metod loupání vajec zkusí sami. Ještě, že jsem uvařil před setkáním natvrdo dvě vajíčka. První zkouška totiž nevyšla, takže to pak dámy zkusily se druhým vajíčkem. A experiment se podařil: vajíčko se podařilo oloupat jeho vyfouknutím ze skořápky.

Pak jsme řešili, jak správně vyklepávat kečup z láhve. Známý problém, ale pro někoho bylo nové, že jej lze velmi snadno žákům předvést experimentálně. Velmi podobné to bylo s cezením těstovin a způsobem, jak z těstovin odstranit přebytečnou vodu. I to jsme zvládli díky předem zakoupeným vařeným těstovinám ukázat experimentálně.

„Následující experimenty budete asi znát od Zdeňka Drozda. Předváděl je na první konferenci Elixíru do škol,“ pokračuji. Ale kupodivu experimenty známé nebyly. Tak jsem se s o to větší chutí pustil do přesekávání okurek fyzikální metodou. Pak jsme tuto metodu podrobili fyzikálnímu rozboru.

Ani louskání ořechů na těle dobrovolníka nebylo všeobecně známé. Z počátku se dámy bály, že Soňu Bednářovou, která se přihlásila jako pomocník k tomuto experimentu, zraním. Ale vše přežila bez úhony. Fyzikální rozbor byl po předchozím experimentu relativně snadný.

Následovaly hrátky s ovocem a jeho plováním nebo klesáním v kapalině. Postupně jsme vyzkoušeli hroznové víno, limetku, mandarinku a pomeranč.

„Teď se pokusím o něco, co nemohu mít předem připravené,“ říkám a začínám loupat pomeranč. Oloupaný ho vkládám do vody a očekávám, že nyní klesne ke dnu; neoloupaný totiž ploval na hladině. Ale i oloupaný pomeranč plove na hladině.

„Oloupejte víc té bílé vlákniny,“ radí kolegyně Doležalová. Poslechnu a loupám. A podařilo se: pomeranč po vložení do vody již „poslušně“ klesá ke dnu.

„My jsme si s tím se žáky hráli, tak to vím,“ usmívá se kolegyně a je ráda, že se experiment podařil.

„Závisí na tom, jaký pomeranč to bude?“ ptá se Martina Kotibová.

„Určitě,“ usmívám se. „Musí mít takovou tu silnou nadýchanou slupku, aby byla jistota, že po jejím odstranění zbytek klesne ke dnu.“

„Další experiment jste možná nechtěně provedli doma,“ říkám a beru v utěrce z hrnce, v němž se elektrickém vařiči vařila voda, poklici. „Pokud položím poklici na hladkou desku stolu,“ vysvětluji a současně konám, „je šance, že se poklice k desce přisaje.“

Deska byla vyhovující, poklice dostatečně zahřátá, jen trpělivost byla malá. Kdybych nespěchal a nechal řádně ochladit poklici i vodní párou obohacený vzduch pod ní, experiment by se zdařil velmi dobře. Pro jeho úspěšné provedení je nutné, aby tlak vzduchu pod poklicí byl dostatečně nízký ve srovnání s okolním atmosférickým tlakem. V tom případě pak atmosférická síla zabrání snadnému „odtržení“ poklice od desky stolu. Částečně tento efekt ale v ruce cítit byl - a vyzkoušely si to i některé z účastnic setkání.

Jednoduché stroje, které jsem ze své vlastní kuchyně na setkání donesl, jsme znali všichni a jejich fyzikální vysvětlení nečinilo žádné problémy.

„S kapalným dusíkem se v kuchyni asi příliš nepotkáme,“ říkám, když nalévám z velké termosky kapalný dusík do menší termosky pro lepší manipulaci, „ale v luxusních restauracích ho používají. To vím od Petra Kotlíka, který nám dusík věnoval.“

Experimenty s rozbíjením zmrazených pružných předmětů vynechávám, protože je všichni znají. Diskutujeme pouze Leidenfrostův jev a účinky kapalného dusíku, jehož teplota se blíží teplotě mínus 200 stupňů Celsia, na lidský organismus. Mezitím se v polystyrenové nádobě chladí v kapalném dusíku pro tento účel zakoupené sušenky.

„Dokud se kapalný dusík na sušenkách vaří, mají sušenky příliš vysokou teplotu,“ kontroluji správnou teplotu sušenek. Když se kapalina vařit přestane, beru jednu sušenku k ústům, ukousnu si a neslušně s otevřenou pusou sušenku koušu. Z pusy se valí oblaka „páry“.

„Co to je za páru?“ ptám se. „Tím současně odpovídáme na jeden dotaz v pracovním listu,“ dodávám.

Po chvíli se shodneme na tom, že se jedná o zkondenzované kapky vodní páry. „Takže to říkáme všichni špatně, uvědomujete si to?“ nemohu si nerýpnout.

Edita Martoníková a Olga Doležalová zkoušejí experiment také. Ale s bezpečnostními opatřeními, které obě dámy volí, se stíhají sušenky dříve, než je donesou k ústům, ohřát a efekt není tak výrazný. Vidět ale je a dámy jsou spokojené.

Musíme vyzkoušet i ty domácí sušenky. Ty jsou výborné na chuť, ale na experimenty s kapalným dusíkem jsou nevhodné. Mají jiné složené a jinak velké vzduchové bublinky, takže jinak nasávají do svého objemu kapalný dusík.

„Určitě znáte gumovací propisky,“ říkám a jednu takovou beru do rukou. Dámy je znají a rozproudí se krátká diskuse nad jejich používáním ve škole. Píšu na čistý papír vzkaz. Pak tento vzkaz přejedu zahřátou žehličkou a vzkaz zmizí. Jakmile papír poliju kapalným dusíkem (tj. ochladím ho), nápis se znovu objeví. Na popud účastnic zkoušíme totéž s textem napsaným klasickou propiskou - a jev zmizení textu po přežehlení nenastává.

Zbytky dusíku z malé termosky vliju opatrně do výlevky a přeliju vodou - vznik dýmu je impozantní. S dýmem, ve kterém se na koncertech objevují zpěváci, ale nemá nic společného!

„Čeká nás poslední část fyziky, které se chci ve spojení s kuchyní věnovat: elektřina a magnetismus,“ říkám a dělám si na stole místo.

Začínám experimentem, kterým demonstruji princip galvanického článku pomocí pomeranče. Nepřipojuji pomeranč k voltmetru, ale připojuji k pomeranči hodiny. Ty skutečně jdou a vydrží jít až do druhého dne, kdy pomeranč likviduji. Druhé hodiny, které za příznivějších okolností fungují třeba na kolu nebo džus, se zprovoznit nepodařilo. Ale i tak všichni vidíme, že pomeranč je schopen dodávat jisté napětí využitelné k pohonu nějakého zařízení.

„Další experiment je sice názorný, ale didakticky velmi nevhodný. Já ho našim žákům ukazuji, ale vždy je varuji a velmi důrazně upozorňuji na jeho nebezpečí,“ varuji před dalším experimentem. „Ukážu vám, jak lze také ohřívat maso, v mém případě párky.“ Do silnějšího párku zasunuji proti sobě dva vodiče, které vedou do zástrčky. Tu pak za stálého sledování vodičů v párku připojuji k běžné spotřebitelské síti. Z párku se začíná kouřit, je cítit škvařené sádlo a jiné příměsi párku a je vidět i jiskření mezi elektrodami. Dámám se experiment líbí, byť si stěžují na zápach.

Poslední experimenty jsou připraveny s indukčním vařičem. Postupně ukážu:

Při experimentech jsme diskutovali o tom, proč hrnec s deskou vedoucí teplo nefunguje, proč se žárovkami s malým odběrem musí být na vařiči ještě i hrnec s vodou a další fyzikální jevy.

„Princip tohoto vařiče lze ukázat na modelu tzv. zloděje Joulů, jehož schéma dobře popsal Vašek Piskač,“ říkám a beru do rukou příslušný obvod, který jsem si po minulých zkušenostech připevnil na dřevěnou desku. To byla poslední chvíle, kdy obvod fungoval.

„To nám ukazovala Věrka Koudelková na setkání u Standy Gottwalda,“ říká nadšeně Edita Martoníková a bere mi destičku z rukou. „LEDka se rozsvítí, i když bude ten hlavní obvod pod stolem,“ vysvětluje a dává destičku s obvodem pod okraj stolu. (I kdyby se nestalo to, co se stalo, experiment by nefungoval. Pomůcka, kterou používala Věrka Koudelková, byla jiná!) Indukční vařič byl tou dobou, bohužel, ještě v provozu a smažilo se na něm vajíčko. Takže dříve, než jsem stihl zareagovat, obvod přestal fungovat - patrně se spálil tranzistor. Snad se podaří tuto velmi názornou pomůcku opravit!

„To je pro dnešek vše. Děkuji za pozornost a doufám, že se uvidíme za měsíc,“ loučím se potom s účastnicemi setkání.

„Dneska ti vážně nezávidím úklid,“ usmívá se Martina Kotibová a dívá se po stole a jeho nejbližším okolí. Entropie dosáhla svého maxima. Snížit půjde, to vím, ale také vím, že bez konání práce se to neobejde. A tu práci budu muset vykonat já …

Materiály ze setkání:

Průběh třetího setkání zobrazují fotografie.

Poděkování:

Petr Kotlík (firma Kryoservis) za dodání kapalného dusíku.

Autoři fotografií:

Martina Kotibová

© Jaroslav Reichl, 17. 11. 2016