Pokusy a experimenty z fyziky sú pre deti ideálne na to, aby sa dozvedeli, ako svet funguje zábavným a praktickým spôsobom.
Pokusy, ktoré deťom približujú základné fyzikálne témy ako gravitácia, zotrvačnosť, zrýchlenie, atď. pomáhajú deťom vnímať vedu ako niečo vzrušujúce, vďaka čomu si budujú vzťah k vede, z ktorého budú ťažiť počas školských rokov.
Cieľom pokusu s hádzaním vajec je vybudovať štruktúru, ktorá zabráni prasknutiu surového vajíčka pri páde z výšky.
Čo budete potrebovať na pokus z fyziky?
- Surové vajcia (ideálne ak vám zopár vajec zostalo po záruke)
- Obalové materiály, napríklad sáčiky na odpadky, plastové nádoby na potraviny, vaječné prepravky, papierové šálky, celofán
- Výplne ako napríklad bublinkové fólie, bavlnená vata,
- Pomocný materiál ako šnúrky, pásky, gumičky, slamky, balóny
Odporúčaný postup pri pokuse z fyziky
- Pokusy je vhodné začať tým, že deťom vysvetlite súvisiace fyzikálne zákony a pojmy (viď nižšie). Menším môžete zrozumiteľne priblížiť aspoň úplne základy.
- Následne deti sami navrhnú a skonštruujú ochranné zariadenie na vajíčka. Dostanú iba jedno surové vajce a obmedzené materiály. Povzbudzujte kritické myslenie pri konštrukcii zariadenia. Počas procesu im klaďte otázky a nechajte ich vysvetliť, ako aplikujú fyzikálne koncepty na svoj dizajn.
- Na záver nechajte deti otestovať svoje zariadenia a nezabudnite sa ich spýtať, čo by nabudúce urobili inak.
Fyzikálne zákony a pojmy pre školákov
Newtonove zákony pohybu
Newtonove zákony pohybu sú základné princípy, ktoré ilustrujú fyzikálne pokusy.
Isaac Newton publikoval svoje zákony o pohybe v roku 1687. Svojím opisom vzťahu medzi silou a pohybom zásadne zmenil chápanie sveta.
Zákon zotrvačnosti
Prvý z týchto zákonov popisuje, že objekt, ktorý je v pohybe, zostane v pohybe, a objekt v pokoji zostane v pokoji, pokiaľ naň nepôsobí vonkajšia sila.
Názorná ukážka: Položte loptu na rovný povrch tak, aby bola úplne nehybná. Opýtajte sa dieťaťa, čo si myslí, že bude lopta robiť. Sledujte loptu minútu alebo dve, potom nechajte dieťa jemne ťuknúť do lopty, uviesť ju do pohybu a pomocou sily ruky jej pohyb zastaviť.
Newtonov druhý zákon
Hovorí, že keď zatlačíte na objekt väčšou silou, bude sa pohybovať rýchlejšie.
Názorná ukážka: Nechajte, aby dieťa najskôr zľahka koplo loptu a potom použilo väčšiu silu. Zmerajte, ako ďaleko sa lopta dostane v oboch prípadoch a porovnajte vzdialenosti.
Tretí zákon o pohybe
Hovorí, že pri každej akcii alebo pohybe existuje rovnaká aj opačná reakcia.
Názorná ukážka: Dieťa hodí loptu (uvedie ju do pohybu) do druhej lopty. Keď ju zasiahne, jej hybnosť sa presunie na druhú loptu a prvá lopta sa začne pohybovať opačným smerom.
Pojmy z fyziky
Hybnosť (momentum)
Hybnosť je údaj, ktorý definuje, aké ťažké by bolo zastaviť pohyb objekt. Závisí od rýchlosti a hmotnosti a vedci počítajú hybnosť vynásobením hmotnosti objektu rýchlosťou objektu.
Ak objekt stojí, potom je jeho hybnosť nulová. Keď sa objekt pohybuje, má nenulovú hybnosť.
Ak je hmotnosť a/alebo rýchlosť vyššia, hybnosť je väčšia. Preto ak hodíte malú a veľkú loptičku rovnakou rýchlosťou, veľká zasiahne osobu s väčšou hybnosťou, bude ťažšie ju zastaviť a viac človeka zraní.
Tlak
Keď niečo stlačíte alebo potlačíte, sila, ktorú aplikujete, sa nazýva tlak.
Vo fyzike sa tlak meria ako sila, ktorú použijete, vydelená plochou, na ktorú ju používate. Ak použijete väčšiu silu alebo ak zmenšíte plochu, zvýšite tlak.
Tlak je všade vôkol nás napríklad aj vo vzduchu alebo vo vode.
Odpor vzduchu
Odpor vzduchu je trecia sila, ktorú vzduch tlačí proti pohybujúcemu sa objektu. Tým, že táto sila bráni pohybu objektu pri prechode vzduchom, sa jeho rýchlosť spomaľuje.
Možno ste už zažili, aké ťažké bolo udržať dáždnik, keď silno fúkalo. Alebo ste videli padať padák pomaly, čo môžete využiť pri pokuse.
Gravitácia
Gravitácia je príťažlivá sila, ktorá priťahuje objekty smerom k sebe.
Všetky objekty majú gravitáciu. Avšak niektoré objekty, napríklad Zem a Slnko, majú oveľa väčšiu gravitáciu ako iné. Koľko gravitačnej sily má predmet, záleží od toho, aký veľký je (respektíve koľko má hmoty) a závisí aj od toho, ako blízko ste k objektu. Čím bližšie ste, tým silnejšia je gravitácia.
Gravitácia je pre náš každodenný život veľmi dôležitá. Bez zemskej gravitácie by sme hneď odleteli. Aj keď môže byť zábava vyskúšať si pár minút, určite by sme nemohli žiť bez gravitácie.
Gravitácia Slnka udržuje Zem na obežnej dráhe okolo Slnka. Život na Zemi potrebuje na prežitie slnečné svetlo a teplo. Gravitácia pomáha Zemi zostať v správnej vzdialenosti od Slnka, takže nie je príliš horúca alebo príliš studená.
Aplikácia fyziky v praxi pri pokuse
Z Newtonových zákonov je zrejmé, že s cieľom minimalizovať silu, ktorá pôsobí na vajíčko pri náraze, je potrebné pri pokuse navrhujúť ochranný dizajn, ktorý by:
Znížil rýchlosť vajíčka v čase nárazu
Na to je možné využiť zvýšený odpor vzduchu napríklad pomocou padáku.
Padák môže byť jednoduchý list alebo zložitá konštrukcia, ktorá umožňuje určité prúdenie vzduchu. Vývrtky alebo perforované listy regulujú pád vajíčka a bránia tak prevrhnutiu alebo zamotaniu zariadenia.
Predĺžil čas, počas ktorého sa vajíčko uvedie do pokoja
Na to je možné využiť absorpciu časti tlaku počiatočného nárazu napríklad pomocou vypchatej krabice. Medzi vhodné tlmiace materiály patria aj bavlnené gule, balenie arašidov, bublinkový obal alebo dokonca pokrčený papier.
Pokročilé pokusy s rôznymi kreatívnymi dizajnami využívajú absorpciu nárazov pomocou deformačných zón alebo zavesenia:
- Dizajny v tvare šípky sú navrhnuté tak, aby dopadli na hranu, ktorá zabezpečuje veľký deformačnú zónu na absorbovanie tlaku nárazu.
- Dizajn zavesenia, aj keď je zložitejší na správne zhotovenie, má potenciál tlmiť významný pokles bez vypchávky alebo deformačnej zóny. Vajíčko držia vnútri vonkajšej štruktúry gumené pásy alebo iné elastické materiály. Pri náraze sa elastické napínajú, absorbujú silu a chránia vajíčko.
Pri príprave článku sme sa okrem iného inšpirovali nasledovnými článkami: http://storyphysics.weebly.com/uploads/2/3/0/7/23078982/egg_drop_another_teachers_with_physics_infor.pdf
https://sciencing.com/physics-eggdrop-experiment-ideas-12045877.html