Znáte pokus zvaný "karteziánek"?
Že nevíte, co to je "karteziánek"? Tak se nazývá pokus, při kterém se děti pomocí vytvořeného potápěče dozví, jak funguje Pascalův a Archimedův zákon.
Na tento pokus budeme potřebovat velkou prázdnou plastovou láhev od sodovky (PET láhev), vodu a potápěče.
Jako potápěč vám může sloužit třeba víčko od kuličkového pera, malá pipeta nebo oční kapátko - jakákoli trubička na jedné straně uzavřená. Zatěžkejte otevřený konec trubičky, v níž je uzavřená bublina vzduchu, plastelínou, drátem nebo čímkoliv dalším tak, aby se potápěč jen tak tak vznášel ve vodě. Musí to hraničit s potopením. Když použijete umělohmotné víčko od pera, pomůžou vám dvě malé kancelářské svorky.
Místo plastové láhve bychom mohli použít láhev skleněnou s širším hrdlem a gumovou nebo korkovou zátkou.
Postup:
Láhev naplňte až skoro přetéká a zašroubujte ji víčkem. Když láhev stiskneme – buď ze stran, nebo zatlačíme na zátku – potápěč se začne pohybovat směrem ke dnu. Když ji pustíme, potápěč opět vystoupá nahoru.
Vysvětlení:
Důvod je ten, že při stisknutí se ve vodě zvýší tlak a voda se dostane i dovnitř kapátka. Tím se zvýší jeho průměrná hustota a potápěč klesá ke dnu. Pokud budete šikovní, dokážete potápěče udržet i uprostřed láhve.
Příčina pohybu tkví v nestlačitelnosti vody a stlačitelnosti vzduchu. Tlak na stěny láhve je podle Pascalova zákona ve všech místech kapaliny stejný a způsobí vniknutí vody do kapátka, které se tak stane těžším a začne klesat. Podle Archimédova zákona – těleso ponořených do kapaliny je nadlehčováno vztlakovou silou, jejíž velikost se rovná tíze kapaliny stejného objemu, jako je objem ponořené části tělesa – se těleso, které má větší hustotu než voda, ve vodě potopí.
Na podobném principu funguje ovládání hloubky ponoření ponorky a v živočišné říši třeba plynový měchýř ryb. V případě nestejnorodých těles (tedy těles tvořených různýmy látkami – v ponorce je vzduch) je situace zcela jiná než u homogenních těles. Ponorka je schopna se ve vodě vznášet, nasaje totiž takové množství vody, aby byla její „celková hustota“ stejná jako hustota vody.
Když budeme potápěče sledovat pozorně, uvidíme, že se pohybuje nejen směrem nahoru a dolů, ale že se i otáčí. Směr pohybu ovlivňuje výslednice vztlakové a tíhové síly, která působí na kapátko.
