Rozměr delší strany papíru A4 je 0,297 metru. Kolikrát jej musíte rozpůlit (na čtvrtku, osminu, atd.), abyste se dostali na velikost jednotlivých atomů?
Představme si 70 let, dobu jednoho lidského života, jako tloušťku jednoho listu papíru.
Jak vysoký by byl sloupec papírů představující stáří celého vesmíru?
Vezměte dva listy papíru A4 a stočte je do tvaru válců, jednoho o výšce a a druhého o výšce b, kde a a b jsou délky delších a kratších stran papírů. Naplňte první z válců až po okraj burskými oříšky (či něčím podobným) a poté jeho obsah přendejte do druhého válce.
Proč se druhý válec nenaplní po okraj?
Výsledky najdete na konci této kapitoly.
Postup
Dva archy nějaké silnější průhledné fólie stočte do tvaru válců podle obrázku.
Vyšší válec naplňte malými kuličkami (např. skleněnkami).
popisky v obrázku:
A4 průhledná fólie
A4 průhledná fólie
stočená fólie tvořící vyšší válec
stočená fólie tvořící válec s větší základnou
naplňte vyšší válec až po okraj kuličkami a potom vnitřní fólii odstraňte
Závěr
Obě fólie mají stejný povrch, ale rozdílný objem.
Kostku ledu nejprve trochu posolte a nechte na ní několik vteřin ležet zápalku. Potom se ji pokuste zdvihnout – zápalka drží přimrzlá k ledu.
popisky v obrázku:
tlak
kostky ledu
tenký drát
tlak
Tlakem na dvě kostky ledu (stlačte je v dlani) snížíme bod jeho tání. To umožní, aby se mezi oběma kusy ledu vytvořila slabá vrstva vody. Po uvolnění tlaku, kterým jsme působili na obě kostky, se opět zvýší teplota bodu tání, vzniklá voda tedy opět zamrzne a to i s drátkem uvnitř.
1. Nafoukněte balónek
2. Vezměte špejli s velmi ostrým koncem a pozvolna jí propíchněte balónek skrz naskrz bez toho, aby praskl. (Vyžaduje to trochu cviku.)
3. Balónek se pozvolna sám vyfukuje, protože místa, kde do něj vchází a z něho vychází špejle netěsní zcela dokonale, nicméně vydrží dost dlouho na to, aby působil dostatečně impozantním dojmem.
Průprava
Bezproudové pokovování je řízené autokatalytické nanášení kovového povlaku vzájemným působením soli kovu a redukčního činidla. Pokovení se objevuje na povrchu katalyzátoru nebo na vhodně aktivovaném povrchu.
Reakci je možné zapsat
MZ+ + redukční činidlo → Ms↓
Bezproudové pokovování mědí a niklem má velký význam v elektronickém průmyslu.
Tradičně užívaným redukčním činidlem byl formaldehyd. Nedávné výzkumy však ukázaly, že je karcinogenní, proto byla hledána jiná redukční činidla.
V dnešní době jsou nejobvyklejšími redukčními činidly kyselina glyoxylová a superfosfát.
Chemické lázně pro bezproudové pokovování si můžete připravit z potřebných chemikálií sami, ale je také možné je zakoupit v obchodě již hotové.
Výukové apsekty:
Oxidační a redukční reakce
Ponořit minci do kyseliny a odstranit tak oxid kovu je příkladem oxidační/redukční reakce. Např. NiO + H2 → Ni + H2O
Pokovovací reakce
Ionty Ni2+ pochází ze soli niklu (NiSO4). Elektrony jsou dodávány redukčním činidlem (pro oxidaci dodá dva elektrony) namísto obvyklou baterií.
Důsledkem je přilnutí niklu na povrch substrátu (mince).
Celková reakce je Ni2+ + 2e- → Ni
Pomůcky
Nezbytné je zajistit odvod páry (digestoř) v místnosti, kde pokus provádíme, neboť používané chemické lázně mají teplotu 80-90°C.
Pokovení obvykle proběhne během pěti minut.
Jak pro očištění tak pro aktivaci je dobré kov, který se chystáme pokovovat, ponořit na přibližně 20 sekund do slabého roztoku kyseliny.
Aby se roztok zahříval stejnoměrně, je dobré použít plotýnku (na vařiči nebo el. sporáku).
Použijte skleněnou láhev (nejlepší se zdá být láhev od Martini!) a skrz zátku protáhněte trubičku. Naplňte láhev až po okraj vodou a názorně předveďte, že sklo je pružný materiál. Silně stisknete vnější stěny láhve, čímž přinutíte kapalinu, že v trubičce zřetelně stoupne.
(Tisknete-li po určitou dobu své ruce na stěnu láhve, aby se kapalina uvnitř zahřála, můžete ukázat i její rozpínání následkem tepla)
Poznámka editora: Na rozdíl od autorů soudíme, že nejlepší pro tento pokus je láhev od Becherovky. V každém případě musí jít o plochou láhev. (Zkuste ji stisknout také z užších stran; voda v trubičce pak klesá.) Poprvé jsme tento pokus na POS viděli u maďarských kolegů.
Předveďte materiálové vlastnosti papírového ubrousku. Rozřízněte nožem bramboru, na které je položen ubrousek tak, že zůstane nepoškozený.
www.en.eun.org/vs/physics/physics.html
Výtečný zdroj pro učitele fyziky. Všechno, co se týká fyziky. Na této stránce najdete odkazy na mnoho hlavních stránek s fyzikální tématikou včetně stránek „European schoolnetu“ a „Physics on Stage“.
Tato stránka představuje fyziku v akci. Nabízí vizuální a netechnický způsob pohledu na fyzikální zákony. Zvláště vhodné pro většinu studentů.
Evropská fyzikální společnost (European Physical Society). Klikněte na „EPS Biographies of Physicists“ (životopisy fyziků) a stáhněte si některý z nových bezplatných plakátů A3.
http://public.web.cern.ch/Public/
Velmi poutavý průvodce CERNem. Nezapomeňte na odkaz „CERN in 2 minutes“, kde se v pouhých dvou minutách dozvíte všechno, co musíte vědět, pokud ovšem umíte číst dostatečně rychle anglický text.
http://www.lightlink.com/sergey/java/index.html
Výjimečná stránka, na níž najdete sadu 23 vysloveně zábavných fyzikálních Java appletů od Sergeye a Tanyi Kiselevových.
Poskytuje každodenní novinky z řady oblastí včetně astronomie a najdete zde také on-line odkazy pro učitele.
Řada odkazů na stránky s fyzikální tématikou. Zvláštní pozornost věnujte odkazům na „Learning studio“ a „Observatory link“, kde najdete průvodce po stránkách o astronomii.
Výjimečná stránka vytvořená specielně pro irské učitele jako součást PSI (Physical Sciences Initiative). Zvláštní pozornost věnujte pokusům, které naleznete na http://www.psi-net.org/physics/s3/s3index.htm
http://home.a-city.de/walter.fendt/phe/phe.htm
Naleznete zde zajímavé Java applety s popisem k takovým tématům jako jsou mechanika, vlnění, elektřina, optika, relativita, radioaktivita a nebeské astronomie. Obzvláště užitečný je applet představující elektrický motor.
Obsahuje základní informace o Fyzice na scéně 2, včetně prezentací, představení, veletrhu a dílen.
Stránka Institutu fyziky (the Institute of Physics). Mnoho užitečných zdrojů, články z „Physisc Education“ ke stažení, informace o „Paperclip Physics Competition“… http://www.tcd.ie/IOP/schools.html Je velmi detailním zdrojem informací o irských školách, přednáškách, způsobu půjčování videomateriálů, kurzech a zaměstnáních.
Stránka, v níž je snadné si nechat vyhledat odpovědi na otázky snad ze všech oblastí fyziky. Výsledek hledání je počítačem generován s ohledem na věk a znalosti tazatele.
Jste stejně staří jako vesmír. Elementární částice tvořící atomy vašich buněk vznikly v okamžiku Velkého třesku.
Vzdálenost napříč galaxií je rovna stovkám tisíc světelných let. Překonat tuto vzdálenost trvá nejvíce energetické (dosud známe) částici kosmického záření pouhých 30 sekund jejího vlastního času.
Hodiny jdou na rovníku pomaleji, ve srovnání s tím, jak by šly na pólu.
Antihmota je všude kolem nás – ale v nepatrném množství. V nemocnicích ji využívají při vyšetření pozitronovou emisní tomografií (PET - Positron Emission Tomography).
60 miliard neutrin projde každou vteřinu každým čtverečním centimetrem našeho těla.
Výkon nejméně jedné elektrárny je třeba k napájení dopravních světel na britských ostrovech.
Energie uložená v silách mezi atomy kilogramu másla je stejná jako ve stejném množství TNT (trinitrotoluenu).
Pohyb iontů mění elektrický potenciál membrán srdečních buněk asi o 140 mV – a srdce tluče.
Pokud 31-krát rozpůlíte podél delší strany papír, který měl na počátku velikost A4, tak budete dělit již jednotlivé atomy.
Pokud si 70 let, dobu jednoho lidského života, představíme jako tloušťkou jednoho listu papíru, tak sloupec papírů představující stáří celého vesmíru dosáhne do výšky 20 km.
Některá fakta jsou uvedena s laskavým svolením Institutu fyziky (The Institute of Physics).
Odpověď: 31
Velikost atomu uhlíku je 10-10 m
210 = 1024 tedy 10 řezů zmenší délku strany papíru 1024krát
|
Řez |
Délka v metrech | |
|
0 |
0,297 | |
|
1 |
1,485 · 10-1 | |
|
… |
… | |
|
11 |
1,450 · 10-4 | |
|
… |
… | |
|
21 |
1,416 · 10-7 | |
|
… |
… | |
|
31 |
1,383 · 10-10 | |
|
32 |
0,6915 · 10-10 |
Odpověď: 20 km
Balík papírů (500 listů) 80 g/m2 je 5 cm vysoký. Jeden papír má tedy tloušťku 0,1 mm.
Počet papírů = 14 000 000 000 / 70 = 200 000 000
Výška sloupce = 20 000 000 mm = 20 km
Poměr délek stran listu papíru A4 je 1: √2 . (Informace o standardních rozměrech listů papíru naleznete na adrese http://www.cl.cam.ac.uk/~mgk25/iso-paper.html)
Objem válce = obsah základny krát výška
Objem 1. válce = π (b/2π)2 a
Objem 2. válce = π (a/2π)2 b
Objem 2. válce / Objem 1. válce = a / b = √2 = 1,414 > 1,00
Návrh projektu: Studenti mají za úkol vytvořit velký barevný plakát. Používají fotografie, data a informace popisující významné objevy v historii fyziky, které dávají do souvislosti s děním v jiných odvětvích lidské činnosti, např. s literaturou, uměním, historií, politickými událostmi atd.
Michelangelo
Botticelli maluje Zrození Venuše
Rembrandt
Vermeer
Turner
Picasso
Hockney
Koperník: Země a planety obíhají kolem Slunce
Galileův dalekohled
Newtonovy zákony (pohybové a gravitační)
Franklin objevuje elektřinu
Babbagův počítač
Speciální teorie relativity
Rutherford objevuje jádro
Štěpení atomů
První laser
Dafné – první známá opera
Purcell
Bach & Handel
Beethoven
Mozart
Čajkovskij
Stravinskij
Gershwin
Alžběta I. poráží španělskou armádu
Obsazení Severního Irska
Velká Francouzská revoluce
George Washington prvním prezidentem USA
Komunistický manifest Karla Marxe
První světová válka
Atomová bomba
Columbus přistává u amerických břehů
založení Východoindické společnosti pro obchod s Indií
Kapitán Cook vplouvá do Botany Bay (pobřeží Austrálie)
Peary dobývá Severní pól
Amundsen dobývá Jižní pól
Objevení Tutanchamónovy hrobky
překlad: Kristýna Schnablová
strany: i - vi
strany: 1 - 9
strany: 10 - 21
strany: 22 - 29
strany: 30 - 32
strany: 33 - 36
strany: 37 - 45
strany: 46 - 48
strany: 49 - 64