Schůzka KMD při Gymnáziu Cihelní ve Frýdku-Místku: Nepropíchnutelný balónek
Na schůzce KMD při Gymnáziu Cihelní ve Frýdku-Místku jsme se tentokrát věnovali pokusu s balónkem a napnutím pružného materiálu. Vytvořili jsme jednoduchý pokus, při kterém jsme se pokusili propíchnout nafouknutý balónek špejlí tak, aby nepraskl. Cílem schůzky bylo ukázat, že balónek není na všech místech stejně napnutý a že při opatrném postupu může špejle projít balónkem bez jeho prasknutí.
Pomůcky:
K pokusu jsme použili nafukovací balónek, špejli nebo delší dřevěnou jehlu a malé množství oleje nebo mýdla.
Postup:
Nejprve jsme nafoukli balónek a zavázali ho. Poté jsme špejli potřeli malým množstvím oleje nebo mýdla, aby lépe klouzala a méně trhala gumu balónku. Následně jsme špejli opatrně zasunuli do balónku v místě u uzlu, kde není guma tolik napnutá. Špejli jsme pomalu vedli skrz balónek a nechali ji vyjít na opačné straně nahoře, kde je guma také méně napnutá.
Pozorování:
Zjistili jsme, že špejle prošla skrz nafouknutý balónek a balónek nepraskl. Guma se kolem špejle natáhla a otvor těsně obepnula. Bylo vidět, že když jsme špejli vedli správnými místy a postupovali pomalu, balónek zůstal nafouknutý.
Vysvětlení:
Balónek není po nafouknutí všude stejně napnutý. Nejvíce napnutá bývá jeho boční část. Naopak u uzlu a na opačné horní straně je guma méně napnutá a bývá tam také silnější vrstva materiálu. Proto se v těchto místech dá špejle opatrně protáhnout bez toho, aby se trhlina začala rychle šířit.
Olej nebo mýdlo snížily tření mezi špejlí a gumou balónku. Díky tomu špejle procházela materiálem plynuleji. Guma se kolem špejle natáhla a částečně utěsnila vzniklý otvor. Kdybychom balónek propíchli v hodně napnuté boční části, guma by se pravděpodobně rychle roztrhla a balónek by praskl.
Závěr:
Zjistili jsme, že balónek může být propíchnut špejlí, aniž by praskl, pokud špejle prochází místy, kde je guma méně napnutá. Pokus nám ukázal, že rozložení napnutí v materiálu má velký vliv na to, jestli se trhlina začne šířit.
Schůzka byla zaměřena na praktické pozorování pružnosti gumy a rozdílného napnutí materiálu. Díky pokusu jsme si mohli lépe představit, proč některé materiály prasknou hned, zatímco jiné se mohou kolem předmětu natáhnout a otvor částečně utěsnit.
Otázky a odpovědi k pokusu:
- Proč balónek nepraskl, když jsme ho propíchli špejlí?
Balónek nepraskl, protože jsme špejli vedli místy, kde byla guma méně napnutá. Guma se kolem špejle natáhla a otvor částečně utěsnila. - Proč jsme špejli zasouvali u uzlu balónku?
U uzlu je guma méně napnutá než na boční straně balónku, a proto je menší pravděpodobnost, že se balónek roztrhne. - Proč špejle vycházela na opačné horní straně balónku?
Na opačné horní straně je guma také méně napnutá, takže špejle mohla projít ven bez rychlého šíření trhliny. - Jakou funkci měl olej nebo mýdlo?
Olej nebo mýdlo snížily tření mezi špejlí a gumou balónku. Díky tomu špejle procházela balónkem snadněji a méně poškozovala materiál. - Proč by balónek pravděpodobně praskl při propíchnutí z boku?
Boční část balónku je více napnutá. Když se v ní vytvoří otvor, trhlina se může rychle rozšířit a balónek praskne. - Co znamená, že guma balónku je napnutá?
Znamená to, že je materiál natažený a působí v něm mechanické napětí. Čím více je guma napnutá, tím snáze se může roztrhnout. - Proč bylo důležité postupovat pomalu?
Pomalý postup pomohl tomu, aby se guma kolem špejle postupně natáhla a nezačala se prudce trhat. - Kde se s podobným principem setkáváme v běžném životě?
S podobným principem se setkáváme například u pružných materiálů, gumových těsnění nebo nafukovacích předmětů, kde záleží na tom, jak je materiál napnutý a kde je namáhaný.
Zapsal Filip Šopek
