Úloha 2: Demonštrácia stavu beztiaže pri voľnom páde
Stav beztiaže môžete pozorovať aj na povrchu Zeme, a to v priebehu voľného pádu. Ak sa nejaké teleso pohybuje voľným pádom, pohybuje sa zrýchlene a zotrvačná sila vykompenzuje pôsobiacu gravitačnú silu. Stav beztiaže je možné pozorovať napríklad pri týchto padajúcich telesách:
a) Plastová PET fľaša naplnená vodou. Ak padá plná otvorená PET fľaša hrdlom dole, kvapalina z nej nevytečie. Nachádza sa totiž v stave beztiaže a na kvapalinu nepôsobí žiadna sila, vďaka ktorej by mohla z fľaše vytiecť. Experiment je možné vykonať aj s naplnenou škatuľkou od džúsu. Ani z nej dierkou na slamku kvapalina počas pádu nepotečie.
b) Špeciálna pomôcka – silomer so závažím zavesený v priehľadnej škatuli či ráme. Na demonštráciu stavu beztiaže pri voľnom páde je možné vyrobiť špeciálnu pomôcku – priehľadnú škatuľu, v ktorej je na silomere zavesené závažie. Pomôcka musí byť vyrobená pomerne odolne, aby vydržala dopad po páde, hoci na mäkkú podložku. V pokoji ukazuje silomer výchylku zodpovedajúcu hmotnosti závažia. Ak necháme pomôcku padať, bude vnútri stav beztiaže a silomer bude ukazovať nulovú výchylku. Rovnako sa bude silomer správať aj pri vrhnutí škatule smerom nahor, vodorovne alebo šikmo. Vyskúšajte.
Cieľ úlohy
Cieľom tejto aktivity je ukázať žiakom, že stav beztiaže môže existovať aj na povrchu Zeme, že nie je obmedzený len na kozmický priestor. Na povrchu Zeme je však trvanie stavu beztiaže obmedzené len na krátke časové úseky maximálne niekoľkých sekúnd.
Metodické poznámky pre učiteľov
■ Všetky uvedené varianty experimentu sú rovnocenné.
■ Všeobecným problémom je, že voľný pád na povrchu Zeme je možné docieliť len na veľmi krátku dobu, počas ktorej je tiež možné experiment pozorovať. Je vhodné realizáciu experimentu zachytiť fotoaparátom s krátkou expozičnou dobou.
■ Ďalším problémom je, že padajúce teleso je na konci experimentu nutné zastaviť, a to pokiaľ možno takým spôsobom, aby sa nerozbilo. Z tohto pohľadu je padajúca PET fľaša alebo škatuľka od džúsu dostupnejšia. Prevedenie experimentu silomerom ukazujúcim nulovú výchylku je ale zase presvedčivejšie.
■ V ČR sa vyrábala špeciálna pomôcka na demonštráciu stavu beztiaže. Išlo práve o priehľadný rám, vo vnútri ktorého bolo závažie na pružine. Aktuálne nepoznáme dodávateľa.
■ Za zmienku stojí aj poznámka, že rovnako ako v škatuli so závažím, na pružine by vznikol stav beztiaže v padajúcom utrhnutom výťahu alebo v padajúcej kabíne na niektorej z veľkých atrakcií horskej dráhy.