03. Zemiaková pasca

Kľúčové slová: GRAVITÁCIA – Gravitácia je sila prejavujúca sa vzájomným zrýchlením dvoch hmotných častíc alebo telies k sebe navzájom. HMOTNOSŤ – Vlastnosť telesa, ktorá je bežne chápaná ako množstvo materiálu, z ktorého telesa pozostáva, spôsobujúce, že teleso v gravitačnom poli ,,niečo váži‘‘

Tiež budete potrebovať: 1 drevenú zápalku, 2 malé surové zemiaky ( čo najokrúhlejšieho tvaru, 1 približne 3 cm hrubý a druhý približne 5 cm hrubý)

Ako prvé chyťte menší zemiak medzi ukazovák a palec a podržte ho pod posledným otvorom na najmenšej tyči na vrchu modelu tak, aby ste sa nedotýkali konštrukcie. Ak zemiak nie je dokonale okrúhly, otočte ho širšou časťou nadol, aby ste zabránili prílišnej rotácii pri páde. Opatrne uvoľnite zovretie, nechajte zemiak spadnúť tak, aby ste ním príliš nemykli. Trafil zemiak zápalku? Ak nie, skúste to znova. Keď trafíte zápalku, použite druhú zápalku, aby ste zistili, akú hlbokú dieru v zemiaku vytvorila prvá zápalka. Na zápalke hĺbku ostrou ceruzkou vyznačte. Teraz to skúste s väčším zemiakom. Opäť odmerajte hĺbku vzniknutej diery. Všimli ste si niečo? Presne: vo väčšom zemiaku je hlbšia diera.

Hra: Kto má najlepšiu mušku? Po skončení experimentu, dvaja alebo viacerí hráči môžu spustiť svoj zemiak na zhotovený ,,zápalkový terč‘‘. Každý hráč má päť pokusov. Vyhráva hráč s najväčším počtom úspešných pokusov a najmenej od seba vzdialenými jednotlivými dierami po napichnutí. Ten, kto prehrá, musí očistiť a uvariť zemiaky. Víťazom veľkej ceny sa navyše stane hráč, ktorému sa podarí zemiak napichnúť dvakrát v rovnakom mieste. A cena? Tú už si vymyslíte sami.

Zemiaky a váha Výsledok prvého experimentu Ti pravdepodobne pripadá absolútne prirodzený. Koniec koncov, väčší zemiak je ťažší. Správne. Ale čo presne máme na mysli pod pojmom ‚,ťažký‘‘? Ak zápalku do zemiaku zapichneš rukou, všimneš si, že na to potrebuješ vyvinúť určitú silu. A pretože sa padajúci zemiak na zápalku napichol, musela byť v padajúcom zemiaku tiež nejaká sila. Ďalším menom pre gravitačnú silu je gravitačná príťažlivosť. Zem priťahuje všetky objekty svojou obrovskou hmotnosťou. Práve príťažlivá sila má na svedomí, že sú objekty ,,ťažké‘‘ a udeľuje im váhu. Keď v ruke držíš zemiak a cítiš jeho hmotnosť, pociťuješ účinky gravitačnej sily Zeme ťahajúcej zemiak nadol.
Hmotnosť je všetko Prečo sú všetky predmety priťahované Zemou? V prvom rade vieme, že medzi dvomi telesami bude vždy príťažlivá sila – je to zákon prírody. Príťažlivosť pôsobiaca medzi dvomi telesami sa nazýva gravitácia ( z lat. gravis = ,,ťažký‘‘). Zem je objemné teleso a jeho príťažlivá sila pôsobí na všetky telesá na jeho povrchu a v jeho okolí. Menej pôsobí na predmety, ktoré nazývame ,,ľahkými‘‘, a naopak silne ovplyvňuje telesá označované ako ,,ťažké‘‘. To je aj dôvod, prečo bola diera vyhĺbená vo väčšom zemiaku hlbšia ako v menšom. Miera sily, ktorou na predmet pôsobí zemská príťažlivosť závisí od hmotnosti daného predmetu. Ale čo presne ,,hmotnosť‘‘ znamená?

Beztiažový stav V otvorom vesmíre, ďaleko od akéhokoľvek nebeského telesa nezanedbateľných rozmerov, nevážia objekty vlastne nič. Tam by sme nevážili takmer nič ani my. Rovnaký prípad nastáva aj medzi dvomi nebeskými telesami : Na mieste, kde sa ich príťažlivé sily navzájom vyrušia, vznikne priestor bez tiaže. Keď sa v tejto oblasti ocitnú astronauti, ich vesmírna loď im už neposkytuje pevnú pôdu pod nohami, necháva ich voľne sa vznášať vo vzduchu. Ak sa chcú niečo napiť, musia sŕkať cez slamku z fľaše. Prečo? Pretože kvapalina im nemá z pohára ako natiecť do úst. Je v stave bez tiaže. Avšak kvapalina aj astronaut, ktorý ju pije, majú rovnakú hmotnosť ako by mali na Zemi. Hmotnosť telesa je udávaná v kilogramoch (kg).

Kľúčové slová: ŤAŽISKO Ťažisko je bod, ktorý môžeme považovať za miesto, kde je koncentrovaná celková tiaž telesa tak, že ak teleso v tomto bode podoprieme, zostane teleso v rovnováhe v akejkoľvek polohe. TIAŽ Tiaž je sila, ktorou je teleso priťahované k Zemi či inému nebeskému telesu jeho gravitáciou a odpovedá súčinu hmotnosti telesa a miestnemu tiažovému zrýchleniu.

Kam nás to ťahá? Kam Zem ťahá naše pokusné zemiaky? V akom smere ich ťahá? Odpoveď je: do svojho stredu. Presnejšie, do ťažiska objemu. Ťahá Zem vždy rovnakou silou? Nie, nie tak úplne. Čím ďalej sa od jej ťažiska nachádzame, tým slabšie na nás pôsobí svojou príťažlivou silou. Hlboko v bani je príťažlivá sila silnejšia než na zemskom povrchu zatiaľ čo tiaž je väčšia na Zemi než na palube lietadla. Avšak j v rámci zemského povrchu sú rozdiely. Na Severnom či Južnom póle by bol človek predsa len o niečo ťažší než by bol, povedzme, na rovníku. Zem je pri póloch trochu sploštená, jej povrch je teda k ťažisku v týchto miestach o niečo bližšie. Hoci sú tieto rozdiely len nepatrné, nesú ,,malú váhu‘‘. V každom prípade, existuje aj iný dôvod, prečo je zemská gravitácia na rovníku slabšia – je ním dôsledok rotácie Zeme v tejto oblasti, ktorý má za následok väčšiu pôsobiacu odstredivú silu. Viac sa dočítate na str.94. Kde sa nachádza ťažisko? Na dvoch nohách budeš stáť istejšie než len na jednej. Kľačiac na štyroch by si bol ešte stabilnejší. Prečo? Rovnako ako Zem, každý objekt má svoje ťažisko, ktorého poloha určuje rovnováhu telesa, ako stabilne stojí či ako ľahko sa prevrhne. Ale ako zistíš, kde sa ťažisko predmetu nachádza? Postavme si vyhľadávač ťažiska.

Vedeli ste? Prototyp kilogramu Ak chceš niečo merať, potrebuješ ešte niečo iné, s čím by si meraný predmet porovnal, takzvanú jednotku miery. 5kg, napríklad, zodpovedá piatim jednokilogramovým jednotkám. Kilogram je jednotkou hmotnosti. Aby si mohli všetci na Zemi schopní nakalibrovať svoje váhy úplne rovnako, musia získať referenčnú hodnotu 1kg zo zdroja, ktorý zostáva nemenný. Už viac než storočie ako referencia slúži prototyp kilogramu uschovaný v Paríži od roku 1889; valec odliaty z ťažkého platinovo-irídiového kovu, 39 mm vysoký s priemerom 39 mm. Z neznámych dôvodov – pravdepodobne ako následok čistenia- stratil prototyp malinkú časť svojej hmotnosti. Vedci pátrajú po inom porovnávacom meradle, ktoré by malo všeobecnú platnosť a bolo by nemenné. V súčasnosti poznáme dvoch kandidátov, ktorí by mohli nahradiť parížsky prototyp. Jednou z možností je použitie silikónového kryštálu, ktorý by obsahoval presné známe množstvo atómov. Ďalšia možnosť navrhuje ako referenčnú jednotku použiť elektromagnetickú silu potrebnú na vyváženie 1-kilogramového objektu. Ak s nejaký z nápadov podarí zrealizovať, prototyp kilogramu si snáď bude môcť dopriať zaslúžený oddych v múzeu.