Návody na pokusy

Čeština nepatří k nejrozšířenějším jazykům, ale přesto se několik českých výrazů stalo doslova mezinárodními (např. americký „dolar“ pochází z jáchymovského „tolaru“, husitská ruční palná zbraň „píšťala“ dala jméno současné jednoranné nebo samonabíjecí „pistoli“). Ovšem nejrozšířenější české slovo v mezinárodním slovníku – robot – se objevilo až v roce 1921, kdy měla premiéru divadelní hra Karla Čapka R.U.R. neboli Rossumovi Univerzální Roboti. V ní poprvé zaznělo zbrusu nové slovo „robot“, odvozené od slova „robota“, tj. dřina či tvrdá práce. Čapkova hra pojednává o továrně, vyrábějící umělé tvory (roboty), kteří se však nakonec proti lidstvu vzbouří a ovládnou svět.

Sci-fi hra R.U.R. slavila velký úspěch nejenom doma, ale i v zahraničí, zejména v Anglii. Brzy začaly být v angličtině pojmem „robot“ označovány obecně jakékoliv stroje, pracující na základě předem daného programu nebo schopné samostatně reagovat na vnější podmínky a podněty. Díky spojení s umělou inteligencí se dnes rozšiřuje aplikace tzv. humanoidů, jejichž tělo se podobá člověku: trup, horní, dolní končetiny a hlava. I přes jejich „lidský“ vzhled jsou to však stále roboti…

Pro laika by bylo zhotovení funkčního modelu humanoida asi příliš velkým oříškem. Vytvořit aspoň zjednodušený, a přitom funkční model lidské ruky se však určitě podaří i konstruktérskému začátečníkovi. Tak se do toho pusťme!

V červnu letošního roku uplynulo 400 let od narození významného francouzského matematika, fyzika a filozofa Blaise Pascala (1623 – 1662). Od svého otce získal základy matematického vzdělání a to mu umožnilo, aby už v 16 letech napsal své první matematické pojednání: o vlastnostech kuželoseček. Pro svého otce, správce královských daní, sestrojil v 19 letech první mechanický počítací stroj pro sčítání a odčítání. Později se v matematice proslavil objevy v oblasti geometrie, kombinatoriky a teorie pravděpodobnosti (to když jako vášnivý hazardní hráč rulety hledal způsob, jak by se dala matematickou cestou zvýšit naděje na výhru).

S Pascalovým jménem jsme se však už na základní škole všichni setkali především v hodinách fyziky. Pascal věnoval hlavní pozornost studiu atmosférického tlaku – například experimentálně dokázal závislost atmosférického tlaku na nadmořské výšce. Řešil také problémy rovnováhy kapalin a plynů. Zákon o rovnoměrném šíření tlaku v kapalinách patří ke stěžejním zákonům hydrostatiky. A jeho praktická aplikace bude podstatou našeho modelu kapalinové brzdy.

K největšímu historicky zaznamenanému zemětřesení došlo v roce 1556 ve středočínské provincii Šen-si, při kterém zahynulo přibližně 830 000 lidí. Není se tedy co divit, že první „detektor zemětřesení“ vznikl v Číně – zkonstruoval jej dvorní astronom Čang Cheng už v roce 132 n. l. V obří bronzové nádobě bylo volně zavěšené těžké kyvadlo, soustavou pák propojené s kuriózním mechanismem detektoru. Po vnějším obvodu nádoby bylo pravidelně rozmístěno osm sošek draka, v tlamě každého z nich byla miska s měděnou kuličkou. Pod každou miskou stála soška žáby s otevřenou tlamičkou. Jestliže došlo k zemětřesení, nádoba detektoru se pohnula spolu se zemí, ale těžké závaží v kyvadle zůstalo díky setrvačnosti „v klidu“. Tato změna vzájemné polohy nádoby a kyvadla způsobila, že pákový mechanismus otevřel tlamu toho draka, který byl na obvodu nádoby ve směru otřesů. Kulička z otevřené dračí tlamy spadla do tlamičky žáby pod ní. Cinknutí kuličky zvukem upozornilo na vznik zemětřesení a současně udávalo směr k jeho centru. (Psali jsme o něm zde: https://www.3pol.cz/cz/rubriky/fyzika-a-klasicka-energetika/2139-prvni-seismograf-na-svete#&gid=1&pid=1)

Octan sodný neboli horký led je úžasná chemikálie, kterou si můžete připravit doma a dělat s ní pokusy. Potřebujete jen jedlou sodu a ocet (resp. kyselinu octovou). Vzniklý roztok ochladíte pod jeho bod tání a pak ho necháte krystalizovat. Krystalizace je exotermický proces, takže vzniklý „led“ je horký. Přechod do pevného skupenství je tak rychlý, že můžete i vytvářet sochy pouhým litím roztoku.

Jak se pohyb větru přenáší z listů větrné elektrárny na turbínu, co se skrývá uvnitř jaderného reaktoru, nebo jak se chová pára v parogenerátoru. Nové stavebnice energetických zařízení z 3D tiskárny přinášejí tajemství výroby elektřiny přímo do domácností i školních tříd. Data pro tisk jsou zdarma k dispozici pro celkem šest věrných modelů různé obtížnosti, ty nejpropracovanější mají i otočné díly. Skupina ČEZ unikátní stavebnice představila u příležitosti nového školního roku na svém vzdělávacím portále www.svetenergie.cz.

Mnoho nadšenců již dnes vlastní 3D tiskárnu, nebo má přístup k nějaké profesionální. Což takhle vyrobit si tokamak? Totiž alespoň jeho názorný a rozebíratelný model. Program je nyní k dispozici volně na stránkách ITER pro studenty, učitele a „fúzní nadšence“ po celém světě. Poprvé se model představil během oslavy zahájení montáže reaktoru ITER, v úterý 28. července 2020. Jestliže nemáte 3D tiskárnu, nezoufejte. Podobný model, dokonce české výroby, si můžete koupit, a to již hotový.