Galileův padostroj

Pokus číslo: 2042

  • Cíl pokusu

    Jednoduše ukázat, že dráha volného pádu roste s druhou mocninou času.
  • Teorie

    Galileův padostroj je pomůcka, která pravděpodobně hrála roli při zkoumání zákonů volného pádu. Jedná se vlastně o několik paralelních žlábků, ve kterých můžou jezdit kuličky. K jejich rozpohybování se dráha nakloní, jsou-li kuličky stejné, budou se pohybovat se stejným zrychlením. Rozmístíme-li na jednotlivé dráhy zarážky, akustický signál nám prozradí okamžiky, ve kterých jednotlivé kuličky urazí dané vzdálenosti.

    Pokud jsou zarážky rozmístěny ve vzdálenostech např. 10 cm, 40 cm, 90 cm a 160 cm, zvuky nárazů se ozvou v pravidelných intervalech. To znamená, že dráha roste s druhou mocninou času. Rychlost kuliček narůstá rovnoměrně, tedy se za stejný časový úsek zvětší o stejnou hodnotu. Proto musí být zrychlení konstatní.

  • Pomůcky

    Galileův padostroj (na obrázku 1 lze vidět horní část), 4 stejné ocelové kuličky, pravítko (deska), stojan.
    Obr. 1: Horní část Galileova padostroje na stojanu
    Obrázek 1
  • Postup

    1. Dráhu padostroje upevníme na stojan tak, aby svírala s vodorovným směrem úhel cca 30°.
    2. Rozmístíme zarážky na jednotlivé tratě rovnoměrně. Při tomto nastavení jsou nárazy dopadajících kuliček silně nepravidelné.

    3. Rozmístíme zarážky tak, aby jejich vzdálenosti od první (ve smyslu, že do ní narazí kulička první) zarážky rostly s druhou mocninou (1 dm, 4 dm, 9 dm, 16 dm).

    4. Lze vyzkoušet různé náklony dráhy a různé materiály kuliček.
  • Technické poznámky

    Poslední kulička dopadne s takovou rychlostí, že se odrazí a po odrazu vydá další, tentokrát už nežádoucí, zvuk.

    V učebnicích je popisována varianta s kuličkami navázanými na provázek. Pokud zvolíme stejné vzdálenosti, jako v tomto pokusu, bude interval mezi jednotlivými dopady cca 0,14 s, což je velmi málo pro rozhodnutí, jestli to bylo pravidelné.

    Problémy nastávají u příliš mírných náklonů a lehkých kuliček, kde se projeví odpor vzduchu, případně u příliš ostrého náklonu, kdy dochází k malým rozestupům mezi dopady a nelze rozhodnout, jestli byly či nebyly pravidelné.

  • Výsledný záznam

    Video ukazuje, jak to dopadne, když zarážky rozmístíme nejprve rovnoměrně a poté tak, aby jejich vzdálenosti od první zarážky (ve smyslu, že do ní narazí kulička první) rostly se druhou mocninou (1 dm, 4 dm, 9 dm, 16 dm).
Typ pokusu: kvalitativní
Věková skupina: od 2. stupně základní školy
Potřebné vybavení: proveditelné s pomůckami, které se na školách obvykle vyskytují
Čas přípravy pokusu: 3–10 minut
Čas provedení pokusu: 3–10 minut
Pokus je zachycen na videu
Původní zdroj: Svoboda, E. a kol.: Pokusy z fyziky na střední škole 1. Prometheus,
Praha 1997
×Původní zdroj: Svoboda, E. a kol.: Pokusy z fyziky na střední škole 1. Prometheus, Praha 1997