13. Pokus: Sily zotrvačnosti

V bežnom živote musíme neustále čeliť tzv. zotrvačným silám, ktoré pôsobia na nás a na predmety okolo nás, pretože väčšinu času trávime v zrýchlených sústavách. Konkrétne v rozbiehajúcom sa, spomaľujúcom, resp. zatáčajúcom dopravnom prostriedku (auto, verejná doprava, výťah, pohyblivé schody...). Každý denne prenáša šálku kávy, tanier polievky a pod. a nevedomky prispôsobuje svoje správanie sa tomu, aby predišiel väčším-menším katastrofám, ktoré by sily zotrvačnosti mohli spôsobiť. Demonštrácií je k dispozícii veľmi veľa.

Pomôcky: pohár, fľaša, vedro, tenká drevená doštička, noviny, pohľadnica, minca, špagát, rolka z použitého toaletného papiera.

Realizácia

  • posúvajme po stole rovnomerne-priamočiaro plný pohár vody a pohyb prudko zastavme, resp. zrýchlime. Voda sa preleje cez okraj pohára dopredu alebo dozadu.
  • ak nesieme fľašu naplnenú napr. do polovice vodou, tak aby konala pohyb priamočiary rovnomerný a zároveň bola naklonená otvorom smerom ku žiakom, nič sa nedeje. Stačí však, ak sa začneme s fľašou, pri nezmenenej postupnej rýchlosti, otáčať. Vďaka odstredivej sile, ktorá v rotujúcej sústave pôsobí v tomto prípade na vodu, začne táto z fľaše vytekať (je vhodné žiakov pritom aj trošku postriekať; účinok možno zmierniť uzavretím fľaše a prepichnutím zátky).
  • položme na stô l asi 30 a viac cm dlhú tenkú doštičku (napr. z modelárskeho obchodu) tak, aby cca 5 cm prečnievala cez okraj stola. Časť ležiacu na stole prikryjeme novinami. Ak udrieme prudko po prečnievajúcej časti, táto sa odlomí, noviny a zbytok doštičky zostanú ležať na stole.
  • na prázdny pohár položíme pohľadnicu a na ňu mincu. Prudkým trhnutím dokážeme vytiahnuť pohľadnicu spod mince a táto padne do pohára.
  • vedro s vodou dokážeme otáčať tak, že ani v polohe hore nohami (nad hlavou) voda nevytečie.
  • cez trubičku z tvrdého papiera, alebo iného materiálu, prestrčíme kus špagátu (napr. 1 meter). Na oba konce špagátu priviažeme dva približne rovnako hmotné predmety. Jeden z predmetov uvedieme pomocou trubičky do kruhového pohybu nad našou hlavou. Pri vhodnej rýchlosti rotácie bude druhé teleso voľne visieť smerom k zemi z druhého konca trubičky. Žiaci vidia veľmi názorne ako toto teleso prostredníctvom špagátu ťahá ten druhý predmet do stredu rotácie. Ak prestane pôsobiť, v tomto prípade dostredivá sila, rotujúce teleso odlieta v smere dotyčnice ku kruhovej dráhe na ktorej bolo. Môžeme to realizovať prestrihnutím špagátu pod trubicou.

Vysvetlenie: V sústavách (napr. pohár, vedro, auto, električka apod.), ktoré sa pohybujú v určitom čase so zrýchlením (priamočiarym, alebo uhlovým), pôsobia na telesá, ktoré sa v nich nachádzajú (voda v pohári, človek v električke, aute, na kolotoči atd.), sily zotrvačnosti. Pod vplyvom týchto síl nastávajú napr. javy realizované vyššie.