Tři školské pokusy

Jan Hrdý

Prorážení celofánové blány

Potřeby: Vývěva s talířem, kovová nebo skleněná trubka délky 50–150 mm a o vněj­ším průměru 90–120 mm (s rovně opracovanými čely), vakuová vazelína, speciální spona.

obr. 1a

obr. 1b

Příprava: Speciální sponu dostatečné délky dosta­neme spojením dvou běžných spon (používa­ných k upevnění hadice na vodu) tak, že obě použité spony vhodných délek (obr. 1a, 1b) uvolněním stavěcích šroubů rozpojíme a potom spojíme začátek jedné spony s koncem druhé a naopak (obr  1c). Například byla zkombinová­na jedna spona s rozsahem použitelných prů­měrů 32–50 mm s druhou sponou o rozsahu 50–70 mm, výsledná spona je potom použitelná pro rozsah průměrů 80–120 mm.

                         

                                   obr. 1c                                                           obr. 1d

Provedení: Použitou trubku potřeme po obou koncích vakuovou vazelínou a postaví­me ji na talíř vývěvy. Přes horní konec trubky přehneme list celofánu a přetáhneme přes něj speciální sponu. Po dotažení obou šroubů je celofán dokonale upevněn a utěsněn na trubce (obr. 1d). Spuštěním vývěvy dojde k implozi celofánové blány za současného silného zvukového efektu.

Vysvětlení: Zředěním vzduchu v trubce vznikne podtlak, jehož působením se celofá­nová blána nejdříve silně prohne a nakonec se protrhne. K pokusu je výhodné po­užít trubku s větším průměrem, protože síla potřebná na protržení blány je úměrná vnitřnímu průměru trubky, kdežto síla vznikající v důsledku podtlaku je úměrná je­ho čtverci. Zvětšíme-li tedy např. vnitřní průměr trubky o 10 %, zvětší se síla po­třebná na protržení blány rovněž o 10 %, ale síla působící na blánu v důsledku (kon­stantního) podtlaku vzroste o 21 %.

Přínos: Použití speciální spony dává lepší výsledky, než tradičně používaný provázek nebo gumička.

Princip funkce tlumiče kmitů klikového hřídele spalovacího motoru

Potřeby: Akustická ladička s rezonanční skříňkou (např. 440 Hz), mikrofon na stoján­ku, zesilovač s reproduktorovou soustavou, gumové kladívko, subakustická ladička s hrotem, sklo s držákem, svíčka, zápalky, zpětný projektor, gumový blok (např. gu­mový nárazník s průměrem 28 mm a výškou 22 mm) uzpůsobený k připevnění na ladičku (šroubkem, gumičkou).

Příprava: Sklo začerníme nad hořící svíčkou (u svíček s nízkou kouřivostí musí sklo při černění zasahovat až do plamene).

Provedení I: Rozezvučíme akustickou ladičku gumovým kladívkem a vzniklé kmity vhodně zesílíme. Potom na jedno rameno ladičky připevníme gumový blok (obr. 2a) a několikerým úderem gumového kladívka předvedeme, že teď se již ladička ne­rozezvučí.

obr. 2a

Provedení II: Místo akustické ladičky použijeme ladičku s kmity o velmi nízké frek­venci (subakustickou). Rozkmitáme ji gumovým kladívkem a pomocí hrotu pro­vedeme záznam jejích kmitů na začerněné skleněné destičce (promítáme zpětným projektorem na promítací stěnu ve vzdálenosti alespoň 4 m). Potom opět na jedno rameno ladičky upevníme gumový blok (obr. 2b) a předvedeme, že se ani tentokráte nepodaří ladičku rozkmitat.

obr. 2b

Vysvětlení: Stane-li se dostatečně velký gumový blok pevnou součástí kmitajícího tě­lesa, dojde rychle k pohlcení energie kmitů a kmity ustanou. I když klikový hřídel spalovacího motoru kmitá na rozdíl od ladičky hlavně torzně, princip činnosti tlu­miče kmitů zůstává zachován.

Poznámka: Dobu trvání vlastních tlumených kmitů ladičky s připevněným gumovým blokem můžeme vzhledem k celkové době experimentu zanedbat.

Směs na zapalování kouřového tunelu

Potřeby: Kouřový tunel, vulkanizační autozáplaty, strojní olej (na šicí stroje a jízdní kola), směs na zapalování kouřového tunelu, spořič tabáku.

Příprava: Jednu dávku směsi na zapálení kouřového tunelu získáme ze 3 ml dusična­nu draselného (KNO₃) a 2 ml moučkového cukru. Obě složky dobře promícháme a vsypeme je doprostřed jednoho listu Spořiče tabáku (obr. 3a). Potom okraje listu přehneme a zakroutíme (obr. 3b). Získáme tak jednu 5 ml dávku zapalovací směsi.

                                       

                                     obr. 3a                                    obr. 3b                           obr. 3c

Provedení: Z vulkanizační autozáplaty odstraníme gumovou latu a zbylé termické tě­lísko polijeme strojním olejem. Kouřový tunel připravíme ke spuštění, především nezapomeneme na zajištění odvodu spalin mimo laboratoř. Na termické tělísko po­ložíme jednu dávku zapalovací směsi (obr. 3c) a upevníme jej do držáku spalovacího zařízení (vyvíječe kouře) kouřového tunelu. Potom zapálíme horní konec zkrouce­ného listu Spořiče tabáku, spalovací zařízení rychle smontujeme a dobře utěsníme. Po zapálení a shoření zapalovací směsi spustíme přívod vzduchu do spalovacího za­řízení a vyregulujeme tak požadovanou intentzitu a množství vyvíjeného kouře.

Přínos: Uvedený způsob zapalování kouřového tunelu jednak spolehlivě zapálí i znač­ně zaolejované termické tělísko, jednak oddálí jeho zapálení až na dobu, kdy je spa­lovací zařízení spolehlivě uzavřeno.

Poznámka: Spořič tabáku (obr. 3d) je balíček 50 kusů jemných papírků o průměru 100 mm, které se používají k balení tabáku do dýmek. Prodávají se ve specializova­ných prodejnách za 3,– Kč (jedno balení).

obr. 3d

Varování: Uvedená zapalovací směs je zcela bezpečná (není citlivá na tření, náraz a teplotu do 240°C). Přesto ji zbytečně nepřipravujeme do zásoby a když, tak nejvíce několik 5 ml dávek. Nahrazení dusičnanu draselného dusičnanem sodným je mož­né, pouze se zvyšuje riziko zvlhnutí směsi. Nahrazení cukru jiným palivem (škrob, dřevné uhlí, síra, líh, benzín) je nevhodné, neboť zvýšením rychlosti hoření by moh­lo dojít k výbuchu. Použití jiného okysličovadla (chlorečnany, dusičnan amonný) je nebezpečné, neboť by mohlo dojít k explozívnímu hoření (detonaci).