Šplouchající předměty

Věková skupina: 9-12 let

Délka: 40 minut

Popis aktivity:

Nástroje a materiály

• Předměty různých tvarů (např. ostré, čtvercové, kulaté; různé délky a šířky)   Tvary můžete vytvořit z plastelíny, aby měly přibližně stejnou hmotnost.
• Umyvadlo nebo kbelík (stačí 10 litrů) s vodou - dostatečně hlubokou, aby měla asi 10-15 cm okraj proti odstřikující vodě.
• Několik ručníků na utření vycákané vody
• Chytré telefony pro pořizování videí (pokud jsou k dispozici)

Příprava

• Připravíme si potřebné pomůcky. Aktivitu je možné provozovat uvnitř i venku (za pěkného počasí vhodnější).

Popis

Pojďme si nyní vyzkoušet, jak moc šplouchnou při nárazu do vodní hladiny věci různých tvarů.

1. Připravíme si kýbl naplněný vodou (ne až po okraj) a různě tvarované předměty (včetně jednoho dlouhého a kónického – tedy připomínající tvar zobáku ledňáčka).
2. Necháme žáky, aby zkoušeli tyto připravené předměty pouštět do vody ze stejné výšky (např. z 20 cm) a pozorovali přitom, jak silně vodu rozvíří. U každého předmětu si navíc mohou dopředu tipovat, jak silné bude jeho šplouchnutí. Pokud máme tu možnost, mohou někteří žáci zkoušet náraz na vodní hladinu zachytit na fotografii nebo krátká videa.
3. Pokud máme, můžeme si promítnout fotografie či zpomalené záběry nárazů na vodní hladinu. U toho (nebo i bez toho) se vracíme k experimentu a společně se zamýšlíme nad základními principy toho, jak fungují hydrodynamické (aerodynamické) tvary.
4. Co jste zjistili při experimentu se stříkající vodou? Který tvar způsobil největší/nejmenší šplouchnutí?

Experiment 2

1. Zapněte výkonný vysoušeč vlasů nebo ventilátor (nebo jděte ven, pokud je větrný den).
2. Požádejte žáky, aby se střídavě snažili přiblížit dlaně k vysoušeči/ventilátoru v proudu vzduchu, nejprve plochou stranou a poté okrajem.
3. Kdy je pohyb jednodušší? Jak se můžeme lépe pohybovat při silném větru a průvanu: půjdeme-li proti proudu nebo když se otočíme na stranu?

Vysvětlení

Každý má zkušenost, že vběhl do vody a všiml si odporu způsobeného při vstupu do vody… možná dokonce kvůli tomu spadl. Nebo jste třeba chodili v řece se silným proudem a cítili tlak vody. Totéž se stane, pokud použijeme deštník za větrného dne; těžko se s ním pohybuje v silném větru, fouká-li pod něj, otočí vám ho vítr naruby.

Vysvětlení tohoto jevu je, že objekty pohybující se ve vodě nebo ve vzduchu jsou vystaveny brzdné síle: částice vzduchu a vody narážejí na objekt, čímž jej tlačí. Síla, kterou vzduch nebo voda působí na předmět, který se v ní pohybuje, se nazývá odpor. Odpor závisí také na tvaru objektů. Čím menší povrch má předmět během pohybu ve styku se vzduchem nebo vodou, tím snáze se jím může pohybovat. Čím větší síla vzduchu nebo vody působí na předmět, tím větší sílu je třeba vyvinout k pohybu předmětu.

Koeficienty odporu různých objektů. Čísla ukazují, jak snadno může předmět vstoupit do nového média – například ze vzduchu do vody. Čím menší číslo, tím snadněji do nového prostředí pronikne.

Další informace

Více o odporu vzduchu (read here).