Prst ve vodě

Pokus číslo: 2041

  • Cíl pokusu

    Ukázat funkčnost zákona akce a reakce ve spojitosti se zákonem Archimedovým.
  • Teorie

    Těleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno silou vztlakovou, která je rovna tíze kapaliny zaujímající stejný objem jako ponořená část tělesa. Aplikujeme-li Archimedův zákon na situaci, kdy strčíme prst do nádoby s vodou, zjistíme, že na prst působí vztlaková síla, která je rovna tíze vody zaujímající stejný objem jako ponořená část prstu. Vztlaková síla míří v opačném směru než tíhová. Podle zákona akce a reakce musí i prst „tlačit na vodu“ stejně velkou silou, opačně orientovanou. To, co poté ukáže váha, bude součet hmotnosti kelímku s vodou a hmotnosti vody zaujímající stejný objem jako ponořená část prstu. Síla, kterou tlačí kelímek na váhu, je rovna součtu tíhy kelímku s vodou a velikosti vztlakové síly působící na prst.
  • Pomůcky

    Váha, kelímek s vodou, kus železa (objem obdobný, jako má náš prst, cca 100 g závaží).
  • Postup

    1. Kelímek s vodou umístíme na váhu. Pro přehlednost váhu vynulujeme.
    2. Ponoříme pod vodu prst a sledujeme změnu údaje na váze.
    3. Místo prstu ponoříme do vody kus železa obdobného objemu, jako má náš prst.
    4. Porovnáme účinek ponoření těchto dvou těles na výchylku ručičky váhy. Bude podobná, neboť váha ukáže tíhu kapaliny zaujímající objem ponořené části tělesa.
    5. Tento kus železa úplně potopíme (nijak jej nedržíme). V tomto případě vzroste údaj na váze o tíhu železného závaží, tedy mnohem více než předtím.
  • Poznámky

    Pokud váhu vynulujeme po položení kelímku s vodou, bude pravděpodobně ukazovat záporná čísla poté, co do vody něco ponoříme a vytáhneme. Je vhodné při předvádění okomentovat, proč to dává smysl. (Protože několik kapek vody se zachytí na ponořeném předmětu.)

    Obvykle se o akci a reakci začíná mluvit ve stylu:"Když do něčeho praštím, tak se o to praštím sám", takže je dobré ukázat, že akce a reakce funguje i u ostatních sil, kde to není tak jasné.

  • Výsledný záznam

Typ pokusu: kvantitativní
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
Původní zdroj: Inspirováno: Svoboda, E. a kol.: Pokusy z fyziky na střední škole 1.
Prometheus, Praha 1997
×Původní zdroj: Inspirováno: Svoboda, E. a kol.: Pokusy z fyziky na střední škole 1. Prometheus, Praha 1997