Žiaci gymnázia sa v prvom ročníku oboznámia s gravitačným silovým pôsobením, presnejšie, že veľkosť gravitačnej sily F_g je priamo úmerná súčinu hmotnosti m₁ , m₂ hmotných bodov a nepriamo úmerná druhej mocnine ich vzdialenosti r , teda

kde je gravitačná konštanta.

V druhom ročníku je závislosť veľkosti elektrickej sily pôsobiacej medzi dvoma bodovými nábojmi definovaná analogicky, veľkosť elektrickej sily F_e je priamo úmerná súčinu bodových nábojov Q₁ , Q₂ a nepriamo úmerná druhej mocnine ich vzdialenosti r, teda

kde k je konštanta úmernosti.

Je vhodné upozorniť žiakov na podobnosť matematického vyjadrenia uvedených závislostí.

V treťom ročníku v stati Stacionárne magnetické pole sa oboznámia o vzájomnom silovom pôsobení medzi permanentnými magnetmi, ale bližšia závislosť veľkosti magnetickej sily od iných veličín už uvedená nie je.

Pomerne jednoduchým experimentom je možné zistiť závislosť veľkosti magnetickej sily pôsobiacej medzi dvoma permanentnými magnetmi od vzdialenosti medzi magnetmi, teda overiť či funkčná závislosť

analogicky existuje aj v prípade magnetického silového pôsobenia medzi dvoma permanentnými magnetmi, teda či platí

       ... 1.)

a teda veľkosť magnetickej sily F_m pôsobiacej medzi dvoma permanentnými magnetmi je nepriamo úmerná druhej mocnine ich vzdialenosti r.

Ak do skúmavky vložíme dva magnety tak, aby boli k sebe otočené súhlasnými pólmi, rovnovážny stav nastane, ak odpudivá magnetická sila F_m je veľkosťou rovná tiažovej sile F_G pôsobiacej na horný magnet.
Tomuto stavu odpovedá určitá vzdialenosť magnetov r (viď obrázok).

Ak na horný magnet položíme závažie so známou hmotnosťou rovnovážny stav nastane pri rovnosti súčtu tiažovej sily F_GZ pôsobiacej na závažie, tiažovej sily F_G pôsobiacej na magnet a magnetickej sily F_M pôsobiacej medzi magnetmi.
Zmenou hmotnosti závažia je možné namerať funkčnú závislosť F_m = f ( r ). Namerané hodnoty sa nachádzajú v tabuľke.

Grafickým vyjadrením závislosti veľkosti magnetickej sily pôsobiacej medzi dvoma permanentnými magnetmi od vzdialenosti magnetov je lomená funkcia. Ak má platiť vzťah 1.) potom grafickým vyjadrením uvedenej závislostí je lomená kvadratická funkcia a pre veľkosť magnetickej sily a vzdialenosť medzi magnetmi zo vzťahu 1. ) vyplýva

F_m r² = konštante

O uvedenej skutočnosti sa žiaci môžu presvedčiť dosadením nameraných hodnôt a výpočtom ( viď tabuľka a graf č. 2 ).

Graf číslo 1.

Graf číslo 2.

Experiment je nenáročný na pomôcky, veď magnetky a skúmavky sa určite nájdu na každej škole. Upozorňujem, že skúmavky a magnetky je potrebné vybrať tak, aby priemer magnetky bol len o málo menší ako vnútorný priemer skúmavky aby nedochádzalo v priebehu experimentu k nežiadúcemu nakláňaniu hornej magnetky.
V našom prípade sme použili skúmavku s vnútorným priemerom 11 mm a magnetky s prie-merom 10,9 mm.

Popísaný experiment je vhodné uskutočniť na Seminári z fyziky v treťom ročníku gymnázia súbežne s preberaným tematickým celkom Stacionárne magnetické pole na hodinách fyziky.

bude bolo