Tři školské pokusy

Jan Hrdý

Prorážení celofánové blány

Potřeby: Vývěva s talířem, kovová nebo skleněná trubka délky 50–150 mm a o vnějším průměru 90–120 mm (s rovně opracovanými čely), vakuová vazelína, speciální spona.

Příprava: Speciální sponu dostatečné délky dostaneme spojením dvou běžných spon (používaných k upevnění hadice na vodu) tak, že obě použité spony vhodných délek (obr. 1a, 1b) uvolněním stavěcích šroubů rozpojíme a potom spojíme začátek jedné spony s koncem druhé a naopak (obr  1c). Například byla zkombinována jedna spona s rozsahem použitelných průměrů 32–50 mm s druhou sponou o rozsahu 50–70 mm, výsledná spona je potom použitelná pro rozsah průměrů 80–120 mm.

Provedení: Použitou trubku potřeme po obou koncích vakuovou vazelínou a postavíme ji na talíř vývěvy. Přes horní konec trubky přehneme list celofánu a přetáhneme přes něj speciální sponu. Po dotažení obou šroubů je celofán dokonale upevněn a utěsněn na trubce (obr. 1d). Spuštěním vývěvy dojde k implozi celofánové blány za současného silného zvukového efektu.

Vysvětlení: Zředěním vzduchu v trubce vznikne podtlak, jehož působením se celofánová blána nejdříve silně prohne a nakonec se protrhne. K pokusu je výhodné použít trubku s větším průměrem, protože síla potřebná na protržení blány je úměrná vnitřnímu průměru trubky, kdežto síla vznikající v důsledku podtlaku je úměrná jeho čtverci. Zvětšíme-li tedy např. vnitřní průměr trubky o 10 %, zvětší se síla potřebná na protržení blány rovněž o 10 %, ale síla působící na blánu v důsledku (konstantního) podtlaku vzroste o 21 %.

Přínos: Použití speciální spony dává lepší výsledky, než tradičně používaný provázek nebo gumička.

Princip funkce tlumiče kmitů klikového hřídele spalovacího motoru

Potřeby: Akustická ladička s rezonanční skříňkou (např. 440 Hz), mikrofon na stojánku, zesilovač s reproduktorovou soustavou, gumové kladívko, subakustická ladička s hrotem, sklo s držákem, svíčka, zápalky, zpětný projektor, gumový blok (např. gumový nárazník s průměrem 28 mm a výškou 22 mm) uzpůsobený k připevnění na ladičku (šroubkem, gumičkou).

Příprava: Sklo začerníme nad hořící svíčkou (u svíček s nízkou kouřivostí musí sklo při černění zasahovat až do plamene).

Provedení I: Rozezvučíme akustickou ladičku gumovým kladívkem a vzniklé kmity vhodně zesílíme. Potom na jedno rameno ladičky připevníme gumový blok (obr. 2a) a několikerým úderem gumového kladívka předvedeme, že teď se již ladička nerozezvučí.

Provedení II: Místo akustické ladičky použijeme ladičku s kmity o velmi nízké frekvenci (subakustickou). Rozkmitáme ji gumovým kladívkem a pomocí hrotu provedeme záznam jejích kmitů na začerněné skleněné destičce (promítáme zpětným projektorem na promítací stěnu ve vzdálenosti alespoň 4 m). Potom opět na jedno rameno ladičky upevníme gumový blok (obr. 2b) a předvedeme, že se ani tentokráte nepodaří ladičku rozkmitat.

Vysvětlení: Stane-li se dostatečně velký gumový blok pevnou součástí kmitajícího tělesa, dojde rychle k pohlcení energie kmitů a kmity ustanou. I když klikový hřídel spalovacího motoru kmitá na rozdíl od ladičky hlavně torzně, princip činnosti tlumiče kmitů zůstává zachován.

Poznámka: Dobu trvání vlastních tlumených kmitů ladičky s připevněným gumovým blokem můžeme vzhledem k celkové době experimentu zanedbat.

Směs na zapalování kouřového tunelu

Potřeby: Kouřový tunel, vulkanizační autozáplaty, strojní olej (na šicí stroje a jízdní kola), směs na zapalování kouřového tunelu, spořič tabáku.

Příprava: Jednu dávku směsi na zapálení kouřového tunelu získáme ze 3 ml dusičnanu draselného (KNO₃) a 2 ml moučkového cukru. Obě složky dobře promícháme a vsypeme je doprostřed jednoho listu Spořiče tabáku (obr. 3a). Potom okraje listu přehneme a zakroutíme (obr. 3b). Získáme tak jednu 5 ml dávku zapalovací směsi.

Provedení: Z vulkanizační autozáplaty odstraníme gumovou latu a zbylé termické tělísko polijeme strojním olejem. Kouřový tunel připravíme ke spuštění, především nezapomeneme na zajištění odvodu spalin mimo laboratoř. Na termické tělísko položíme jednu dávku zapalovací směsi (obr. 3c) a upevníme jej do držáku spalovacího zařízení (vyvíječe kouře) kouřového tunelu. Potom zapálíme horní konec zkrouceného listu Spořiče tabáku, spalovací zařízení rychle smontujeme a dobře utěsníme. Po zapálení a shoření zapalovací směsi spustíme přívod vzduchu do spalovacího zařízení a vyregulujeme tak požadovanou intenzitu a množství vyvíjeného kouře.

Přínos: Uvedený způsob zapalování kouřového tunelu jednak spolehlivě zapálí i značně zaolejované termické tělísko, jednak oddálí jeho zapálení až na dobu, kdy je spalovací zařízení spolehlivě uzavřeno.

Poznámka: Spořič tabáku (obr. 4) je balíček 50 kusů jemných papírků o průměru 100 mm, které se používají k balení tabáku do dýmek. Prodávají se ve specializovaných prodejnách za 3,– Kč (jedno balení).

Varování: Uvedená zapalovací směs je zcela bezpečná (není citlivá na tření, náraz a teplotu do 240°C). Přesto ji zbytečně nepřipravujeme do zásoby a když, tak nejvíce několik 5 ml dávek. Nahrazení dusičnanu draselného dusičnanem sodným je možné, pouze se zvyšuje riziko zvlhnutí směsi. Nahrazení cukru jiným palivem (škrob, dřevné uhlí, síra, líh, benzín) je nevhodné, neboť zvýšením rychlosti hoření by mohlo dojít k výbuchu. Použití jiného okysličovadla (chlorečnany, dusičnan amonný) je nebezpečné, neboť by mohlo dojít k explozivnímu hoření (detonaci).