Úloha 3: Správanie kvapaliny v stave beztiaže

V stave beztiaže je celková pôsobiaca sila na kvapalné teleso nulová, takže kvapalné teleso sa vznáša v priestore. V takejto situácii budú aj také sily povrchového napätia významnejšie, ktoré sú v bežnej situácii malé a často je možné ich zanedbať. Vznášajúce sa kvapalné teleso zaujme pôsobením síl povrchového napätia tvar s čo najmenším povrchom, čo je bez dotyku s inými telesami tvar gule.

Na povrchu Zeme je možné pozorovať stav beztiaže pri voľnom páde. Správanie kvapaliny v  stave beztiaže môžeme pozorovať na odkvapkávajúcich a  padajúcich kvapkách vody. Tvar kvapiek vody je guľový, zodpovedá opisu vyššie. Kvapky je vhodné zachytiť fotoaparátom s krátkou dobou expozície pri dobrom osvetlení na kontrastnom pozadí.

Cieľ úlohy

Cieľom tejto aktivity je ukázať žiakom, že kvapalné teleso v stave beztiaže zaujme guľový tvar a že stav beztiaže môžeme docieliť na povrchu Zeme pri voľnom páde.

Metodické poznámky pre učiteľov

■ Pozorovanie kvapiek voľným okom nie je príliš presvedčivé, ak je to možné, pokúste sa zachytiť kvapku fotoaparátom.
■ Pri fotografovaní kvapkajúceho zdroja vody je potrebné použiť krátku dobu expozície (1/1000 sekundy alebo kratšiu), čo vyžaduje dobré osvetlenie a/alebo vysokú citlivosť snímacieho čipu. Výhodou je potom použiť sériové snímanie, tým sa zvýši pravdepodobnosť, že aspoň niektorá snímka zo série kvapku zachytí. Ďalej je vhodné použiť režim manuálneho zaostrovania, aby bol objektív zaostrený neustále na rovinu padajúcich kvapiek a nezaostroval znova.
■ Na základe uvedeného možno guľové kvapky bez problémov nafotiť aj z ruky ľubovoľným amatérskym fotoaparátom s režimom ručného ostrenia a preferencie času uzávierky. Počítajte ale s obstaraním mnohých snímok na jednu použiteľnú. Pozri fotografiu vpravo.
■ Ďalšou možnosťou je použitie športovej videokamery s možnosťou zvoliť vysokú snímaciu frekvenciu.

Vzorové riešenie

Ide o aktivitu kvalitatívnu, nie je možné ani vhodné uvádzať vzorové riešenie. Konkrétne prevedenie závisí od dostupných možností realizátora, pozri poznámky a fotografie vyššie.

Pokyny na prispôsobenie pre žiakov so ŠVVP

Žiaci s poruchami

Pre žiakov s poruchami učenia nie je nutné experiment upravovať.

 

Nadaní žiaci

Nadaní žiaci môžu sami navrhnúť konkrétne prevedenie experimentu, aby bol efekt na fotografiách čo najzreteľnejší.