Tři jednoduché pokusy

Josef Bolek

A) Balónek v proudícím vzduchu

Potřeby: balónek, režná nit, závaží (matka), vysavač (generátor vzduchového proudu)

Příprava: Nafouknutý balónek zavážeme režnou nití, necháme asi 15 cm dlouhý konec, na jehož konci vytvoříme malé očko. Do očka zavěsíme závaží (matku). Nachystáme vysavač.

Provedení: Po spuštění vysavače namíříme proud vzduchu asi pod úhlem 45°. Balónek uchytíme v úvazu a umístíme jej do proudu vzduchu tak, aby byl v rovnovážné poloze.

Vysvětlení: Proud vzduchu vytváří vztlakové síly, které vyrovnávají ostatní síly působící na těleso (tíhovou sílu, odporovou sílu vznikající v důsledku proudu vzduchu). Balónek je v rovnováze.

Poznámka: Pokus je natolik jednoduchý na přípravu a pomůcky, že jej mohou žáci provádět doma.

B) Karteziánek na dálkové ovládání

Potřeby: prasklý balónek, zkumavka s průměrem menším než průměr hrdla plastové láhve, gumička, dvě plastové láhve s uzávěry, hadička 2–3 m, sekundové lepidlo, voda

Příprava: Do obou zátek vyvrtáme otvor, který odpovídá průměru hadičky. Do těchto otvorů zasuneme hadičku, případné netěsnosti zalepíme sekundovým lepidlem. Zhotovíme karteziánka ze zkumavky, vody, gumičky a prasklého balónku. Uřízneme dno jedné plastové láhvi.

Provedení: Sestavíme pokus podle obrázku. Karteziánek v dolní plastové láhvi stoupá a klesá podle toho, jaký je výškový rozdíl mezi oběma láhvemi.

Vysvětlení: Změnou výšky horní láhve nad dolní měníme ve spodní láhvi hydrostatický tlak, který působí na pružný balónek uzavírající zkumavku (karteziánka). Tím se mění objem karteziánku, na kterém závisí velikost vztlakové síly.

Poznámky k přípravě:

1. Nejprve vyrovnáme hustotu karteziánku ve větší nádobě (v umyvadle) tak, že naplníme zkumavku vodou do potřebné výšky. Zkumavku uzavřeme kouskem balónku, který upevníme gumičkou. Pro další pokusy si tuto hladinu poznamenáme lihovým fixem.

2. Zcela naplníme dolní láhev, dovnitř umístíme karteziánka. Potom našroubujeme jeden uzávěr s hadičkou na horní láhev, do níž nalijeme vodu. Počkáme, až začne voda vytékat z dolního uzávěru a nad umyvadlem jej zašroubujeme do dolní láhve. Při šroubování točíme láhví.

3. V závěru pokusu můžeme vyšroubovat horní láhev. Dokážeme tím, že hydrostatický tlak nezávisí na množství (hmotnosti) vody, ale na výškovém rozdílu hladin. Nepatrné množství vody v hadičce vyvolá stejný hydrostatický tlak jako mnohem větší množství vody v láhvi.

C) Kondenzace sytých par

Potřeby: prasklý balónek, baňka, voda, lihový kahan, držák na baňku

Příprava: Do baňky nalijeme asi 0,5 cm vody a uvedeme ji nad lihovým kahanem do varu. Připravíme si kousek balónku.

Provedení: Jakmile začne voda vařit, počkáme jednu až dvě minuty, aby pára vyplnila vnitřní prostor baňky. Sundáme ji z plamene, uzavřeme kouskem balónku a ochladíme pod proudem studené vody. Balónek je vtažen do baňky, někdy dokonce praskne.

Vysvětlení: Ochlazením baňky dojde ke kondenzaci par uvnitř baňky, vzniká zde podtlak. Atmosférický tlak potom vtlačí pružný balónek do baňky, někdy dokonce praskne.

Poznámky:

Tento pokus je vhodné provádět současně se známým pokusem, kterým demonstrujeme var vody v baňce při nižším tlaku.

Pokus lze nepatrně obměnit tak, že ve varné konvici uvedeme do varu asi 0,5 litru vody. Vařící vodou vymyjeme několikrát baňku, aby se stěny ohřály. Pak do baňky nalijeme 2–3 cm vařící vody, chvíli počkáme až se voda vypaří, baňku uzavřeme balónkem a ponoříme do větší nádoby se studenou vodou.