Stav beztíže při volném pádu
Pokus číslo: 4306
Cíl pokusu
Experiment demonstruje stav beztíže při volném pádu.
Teorie
Tíha je tahová nebo tlaková síla, kterou těleso působí na podložku nebo závěs v důsledku působení tíhového pole Země. Je-li těleso ve stavu beztíže, je tíha nulová, tedy těleso nepůsobí silou na podložku ani závěs.
Příkladem děje, při kterém je těleso ve stavu beztíže, je (při zanedbání odporu vzduchu) volný pád – a právě ten využijeme v tomto experimentu. Při volném pádu působí na těleso pouze tíhová síla, ale protože těleso není v kontaktu s podložkou ani závěsem, jeho tíha je nulová.
Výroba pomůcky
Potřebný materiál:
- plastová vanička
- závaží (ve vzorovém experimentu hraje tuto roli velká matice)
- gumička
- dvě menší matky
- modelína
Postup výroby:
Pomocí modelíny připevníme závaží (velkou matici) k plastové vaničce.
Do vaničky uděláme kolem závaží dva otvory a provlékneme jimi gumičku tak, aby v místě závaží procházela pode dnem vaničky.
Na oba konce gumičky přivážeme matky tak, aby mohly viset mírně přes okraj vaničky.
Výrobu pomůcky ukazuje obr. 1.
Postup
Matky na gumičce nechte viset ven přes okraj vaničky. Až se jejich kývání ustálí, celou vaničku pusťte a nechte padat volným pádem.
Vzorový výsledek
Možné provedení pokusu je vidět na videu.
Dokud je soustava v klidu, je gumička natažena tíhou matek. Na každou matku působí tíhová síla směrem dolů a tahová síla gumičky směrem nahoru. Tyto síly jsou stejně velké, a proto je výslednice sil pro obě matky nulová.
Po uvolnění soustavy začnou vanička, gumička i matky padat se stejným zrychlením \(\vec{g}\), dostávají se tak do stavu beztíže. V takovém stavu je tíha soustavy nulová, mizí napětí v gumičce, gumička se zkrátí a vtáhne matku do nádobky.
Metodické poznámky
Je důležité rozlišovat mezi tíhovou silou, kterou Země působí na těleso, a tíhou, kterou těleso působí na podložku nebo závěs.
I ve stavu beztíže na těleso může působit (a při volném pádu vždy působí!) tíhová síla.
