Několik pomůcek, které si (snad) může vyrobit každý sám

Vlastimil Havránek

Následující pomůcky jsou vcelku nenáročné jak na výrobu, tak na použitý materiál a mohly by se hodit učitelům fyziky na ZŠ či SŠ buď přímo v příslušných hodinách fyziky, nebo pro zpestření náplně fyzikálního kroužku.

1) Větrník z motorku od CD-ROM

Ke zhotovení této pomůcky budete potřebovat jeden motorek z vyřazené CD-ROM mechaniky, plastovou krabičku od léků či vitamínů, kruhové plechové víčko (vyříznete jej při otevírání konzervy), vršek od PET láhve, silikonový tmel, nůžky, pájku, dva vodiče s banánky a voltmetr.

K motorku od CD-ROM připájíte vodiče s banánky, které jste předtím provlékli dírkami v plastové krabičce. Volte krabičku, jejíž hrdlo má jen o málo větší průměr než použitý motorek. Tuto malou mezeru vyplňte silikonovým tmelem. Tím se motorek přilepí ke krabičce a spoj bude dostatečně pevný a pružný, takže se nemusíte bát jej půjčit žákům do ruky. Na osičku motorku přiděláte vrtulku, kterou vytvoříte třeba tak, že nastřihnete plechové víčko z konzervy a silikonem jej přilepíte k vršku od PET láhve. Do vršku pak vyvrtáte malý otvor a nasunete celou vrtulku na osičku motorku.

Na takto vytvořené jednoduché „větrné elektrárně“ můžete foukáním demonstrovat přeměnu větrné energie na elektrickou. Osvědčilo se mi uspořádat mezi žáky soutěž o to, kdo jedním fouknutím naindukuje největší napětí. Studenti po chvíli sami vymyslí nejlepší metodu foukání (směr, rychlost a intenzitu foukání). Prvním fouknutím většinou naindukují jen malé napětí, ale již při pátém či šestém pokusu se dostanou na hodnotu několikanásobně vyšší. Po tomto zážitku žákům lépe vysvětlíte, proč jsou různé typy větrných elektráren a proč se ve vodních elektrárnách používají různé turbíny v závislosti na rychlosti proudící vody.

U této pomůcky se potvrzuje pravidlo: „Čím jednodušší, tím více zaujme“.

2) Šíření tepla zářením

Sežeňte si čtyři půllitrové PET láhve stejného či podobného tvaru, ale různých barev (já jsem použil tmavě modrou, tmavě zelenou, průhlednou a jednu jsem nastříkal zinkovým sprejem, aby byla stříbrná). Dále budete potřebovat desku, objímku na běžnou žárovku, přívodní elektrický kabel se zástrčkou, žárovku 100 W, úsporku 20 W (svítivostí odpovídá této 100 W žárovce), silikonový tmel, čtyři digitální teploměry (vzhledem k ceně je již dnes považuji za standardní vybavení fyzikálního kabinetu). Pozn.: Vzhledem k tomu, že rozžhavené vlákno žárovky se nachází především v jedné polovině skleněné baňky, dochází k nerovnoměrnému ozařování všech čtyř PET láhví. Proto doporučuji sehnat mléčnou žárovku, neboť u ní není tento vliv tak silný jako u žárovky čiré.

Uřízněte si desku (minimálně 20 cm x 20 cm) a do jejího středu připevněte objímku. Osvědčila se mi keramická objímka s otvory, kterou lze přišroubovat přímo k podkladové desce. K objímce připevníme běžný síťový napájecí kabel. Pozor, pracujeme zde s napětím 230 V, takže je třeba vše pečlivě zabezpečit, aby nemohlo dojít při používání k úrazu či požáru! Kolem objímky přilepte průhledným silikonem všechny čtyři různobarevné PET láhve tak, aby byly ve stejné vzdálenosti od objímky. Vršky od PET láhví provrtejte tak, aby se do otvoru dal natěsno zasunout digitální teploměr.

Tato pomůcka demonstruje, že různé barvy absorbují různé množství dopadajícího záření. Na začátku má vzduch ve všech uzavřených PET láhvích stejnou teplotu. Rozsvítíte-li žárovku, je již po několika sekundách zřejmé, že vzduch v láhvích se dopadajícím zářením zahřívá. Nejrychleji stoupá teplota v tmavě modré láhvi a nejpomaleji v láhvi stříbrné.

Také lze zkoumat, za jak dlouho a na jaké výsledné hodnotě se při rozsvícené žárovce ustálí teplota vzduchu v jednotlivých láhvích.

Pokud použijeme místo běžné žárovky úsporku se stejnou svítivostí, zjistíme, že teplota v láhvích stoupá mnohem pomaleji.

Dále lze do všech čtyř láhví nalít stejné množství teplé vody o stejné teplotě a pozorovat, ve které láhvi klesá teplota nejrychleji, a jak tedy ovlivňuje barva láhve intenzitu tepelného vyzařování.

A pokud necháte tyto experimenty provádět žáky, jistě je napadnou další věci, které by bylo možno zkoumat.

3) Magnetický vodní pohon

Ve škole se žáci učí, že v magnetickém poli působí na vodič s proudem magnetická síla, která vodič vychyluje. Tato síla například roztáčí rotor v elektromotorech. Občas žákům předvedeme pokus, kdy přiložíme vodič k magnetu a do vodiče pustíme proud. Tak se vodič mírně vychýlí. Mnohem působivější je však provedení, kdy do magnetického pole vložíme místo kovového vodiče vodivou kapalinu – elektrolyt. Pustíme-li pak elektrolytem proud, kapalina se působením magnetické síly uvede do pohybu. Při vhodném geometrickém uspořádání může elektrolyt proudit neustále dokola uzavřeným prostorem. Takový experiment je působivý a jednoznačně žáky přesvědčí o existenci vzájemné souvislosti mezi magnetickým a elektrickým polem.

Ke konstrukci budete potřebovat dva silné ploché magnety, na nichž jsou magnetické póly na horní a dolní ploše (tedy ne jak to bývá u klasických školních tyčových magnetů). Takové magnety seženete například na http://www.rootra.com/ nebo místo nich můžete použít svislou cívku, která vytvoří dostatečně silné magnetické pole. Dále potřebujete plechovku, plastové víčko o stejném či větším průměru jako má plechovka, prázdný obal od spreje (pozor, aby nebyl ještě pod tlakem), vodiče, baterii 9 V, spínač a nějaké kontakty.

Z obalu plechovky ustřihněte prstencový proužek vysoký asi 4 cm. Přicínujte k proužku vodič a proužek přilepte silikonem k plastovému víčku. Tím jste vytvořili vnější elektrodu. Z obalu od spreje uděláte vnitřní elektrodu, nacínujete na ni druhý vodič a přilepíte ji doprostřed plastového víčka. Po zaschnutí silikonu položíte plastové víčko na magnety, nalijete elektrolyt mezi obě elektrody a k vodičům  přiložíte zdroj 9 V. Elektrolyt začne proudit ve směru působení magnetické síly. Aby byl pohyb elektrolytu zřetelnější, můžete posypat jeho hladinu korkovou drtí či zrnky máku. Jejich pohyb pak zviditelní pohyb elektrolytu.