Podrážení válečků

Pokus číslo: 2040

  • Cíl pokusu

    Komplexní pokus, na kterém se dá ukázat vztah impulsu síly a změny hybnosti a také vlastnosti klidové třecí síly.
  • Teorie

    Postavíme-li na sebe několik válečků, působí na jednotlivé válečky tíhová síla a tlaková síla sousedních válečků, popř. u spodního válečku tlaková síla podložky. Výslednice těchto sil působících na váleček je nulová. Válečky stojí v klidu.

    Vezmeme-li pravítko a pomalu začneme tlačit do spodního válečku, dá se při určité velikosti působící síly celý sloupek do pohybu. Mezi podložkou a spodním válečkem začne při tlačení působit klidová třecí síla. Velikost klidové třecí síly může nabývat velikosti od nuly (ještě jsme nezačali tlačit) po maximální hodnotu danou součinem koeficientu klidového tření a velikosti kolmé tlakové síly (v tom okamžiku se spodní váleček „odlepí“ od podložky a dá se do pohybu). Při pohybu pak působí již smyková třecí síla, která má o něco menší velikost než maximální klidová třecí síla (koeficient smykového tření je menší než u tření klidového). V okamžiku rozjetí spodního válečku začne působit klidová třecí síla i mezi spodním válečkem a tím nad ním. Nedosáhne-li své maximální hodnoty, zůstane celý sloupec pohromadě a jede jako celek. Pokud klidová třecí síla maximální hodnoty dosáhne, začne váleček klouzat po spodním, sloupec se neudrží pohromadě a spadne.

    Sekneme-li do spodního válečku prudce dostatečně velkou silou, může se nám podařit ho vyrazit, aniž by se rozjely horní válečky, a ty jen jako celek dosednou na podložku. V této situaci je „vyrážecí“ síla dostatečně velká, aby překonala klidovou třecí sílu jak mezi spodním válečkem a podložkou, tak horním válečkem. Síla působí velmi krátkou dobu, takže nestihne dostatečně rozhýbat horní váleček.

  • Pomůcky

    Puky a železný hranol (vlevo) nebo kovové válečky a dřevěná laťka (vpravo) (viz obrázek 1).
    Obr. 1: Puky, kovové válečky a hranoly na vyrážení
    Obrázek 1
  • Postup

    Na lavici postavíme z válečků či puků „věž“.

    Položíme vedle laťku a rázným švihem vyrazíme spodní váleček (u malých válečků je to snazší, než u puků, které vyrážíme raději železným hranolem). Opakovaným švihnutím pak vyrážíme další válečky či puky.

    Je třeba dávat pozor, zvláště v případě použití puků, které mají relativně velkou hmotnost.

  • Výsledný záznam

    A takto to vypadá, když se do toho pustí profesionálka.
Typ pokusu: kvalitativní
Věková skupina: od 2. stupně základní školy
Potřebné vybavení: proveditelné s jednoduchými pomůckami
Čas přípravy pokusu: do 3 minut
Čas provedení pokusu: do 3 minut
Pokus je zachycen na videu