Při sledování zimních olympijských her se možná divíte, proč jsou lyže, které se účastní několika akcí, tak dlouhé. Lyže používané na olympiádě jsou špičkové kvality. Výzkumníci si pohrávají s každým detailem, od materiálů, ze kterých jsou vyrobeny, až po tvar, do kterého jsou vyřezány. Vybavení je pečlivě testováno, protože takové detaily mohou dát sportovci náskok na svahu. Ale proč byste si vůbec dávali prkna pod boty? Proveďte tuto aktivitu, abyste to zjistili!
Pozadí
Země gravitace táhne nás neustále. Když skočíme, vrátíme se na zem a předměty padají, když je pustíme. Ale gravitace nás dokonce stahuje dolů, když stojíme na tvrdé podlaze!
Vidíte to, když sedíte na matraci: Vaše váha nebo to, jak moc na vás Země táhne, tlačí matraci dolů. V důsledku toho se matrace stlačí k sobě tam, kde sedíte. Pokud na matraci stojíte, měli byste si všimnout, že se stlačuje více, než když si na ni lehnete nebo sednete. Když stojíte, veškerá vaše váha tlačí na malou oblast, kde se vaše nohy dotýkají matrace. Pokud sedíte nebo ležíte, vaše váha je rozložena na mnohem větší plochu, takže na každý čtvereční palec, kterým se vaše tělo dotýká matrace, působí mnohem menší síla a matrace se tak nestlačí.
Sněžnice využívají tento koncept, abyste se méně zabořili do čerstvého, nadýchaného sněhu. Sněžnice vytvářejí větší kontaktní plochu se sněhem, takže vaše váha méně tlačí na každý jeho čtvereční palec. Síla každého tlaku na čtvereční palec kontaktní plochy je to, co vědci nazývají tlakem a sněžnice tento tlak snižují.
Větší kontaktní plocha se sněhem nebo podlahou má více výhod. Gravitace na nás působí, jako by se veškerá hmota našeho těla tlačila do jednoho bodu a gravitace tento bod táhne. Tento bod se nazývá těžiště. Pokud se tento bod nachází nad kontaktní plochou, kterou vytvoříme s podlahou, nespadneme. Čím větší je kontaktní plocha, tím snazší je udržet naše těžiště nad ní a tím stabilněji se budeme cítit.
Materiály
- Hluboký plech (dobře poslouží i skleněný pekáč nebo pekáč)
- Mouka
- Akční figurka nebo panenka, která může stát vzpřímeně – nejlépe těžší – a povolení dočasně si přilepit lyže na nohy
- Lepenka
- Nůžky
- Školní lepidlo
Příprava
- Chcete-li vyrobit lyže pro svou akční figurku, vystřihněte z kartonu dva stejné obdélníky. Délka by měla být o něco kratší než výška vaší akční figurky. Šířka by měla být přibližně dvojnásobkem šířky chodidel vaší akční figurky.
- Na talíř nasypte vrstvu mouky hlubokou asi 20 milimetrů (0,75 palce). Otřete horní část vrstvy okrajem kusu lepenky, abyste vytvořili rovný povrch.
Instrukce
- Představte si, že mouka je nadýchaný sníh.Co by se stalo, kdybyste vstoupili na tento nadýchaný sníh? Stane se totéž, když tam umístíte svou akční figurku?
- Položte akční figurku na mouku. Zvedni to zpět a pozoruj.Byla vaše předpověď správná? Vidíte stopy v mouce?
- Myslíte si, že by bylo snadné přimět vaši akční figurku zapadnout do mouky? Proč?
- Umístěte svou postavu zpět na mouku, ale tentokrát ji přitlačte.Byla vaše předpověď správná?
- Zvedněte svou akční figurku a nechte ji stát na mouce, aniž byste ji zatlačili dovnitř. Pokuste se ji převrátit na stranu, zepředu a zezadu.Je snadné přimět vaši akční figurku padnout?
- Nalepte lyže na nohy své akční figurky. Chodidla by měla být zhruba v polovině délky lyží. Nechte lepidlo zaschnout.
- Co si myslíte, že se bude lišit, když použijeme akční figurku s lyžemi pro testy, které jsme dělali předtím?
- Mouku opět uhladíme okrajem kousku kartonu.
- Jaké stopy vytváří akční figurka s lyžemi? Jsou ve srovnání s akční figurkou bez lyží hlubší nebo mělčí?
- Je snazší nebo těžší přimět tuto akční figurku zapadnout do mouky? Proč by to bylo výhodné, když chcete klouzat po sněhu?
- Dokážete akční figurku srazit lyžemi stejně snadno? Je srazit ho tak, aby spadlo dopředu nebo dozadu, stejně snadné jako spadnout na stranu? Proč by tomu tak bylo?
DALŠÍ:Podívejte se na vlastnosti arktických zvířat.Mají větší tlapy než podobná zvířata v teplejším podnebí, takže se tolik nezaboří do sněhu?
DALŠÍ:Darujte své akční figurky brusle. K výrobě jedné lední brusle z kartonu budete potřebovat dva malé obdélníky o něco delší a širší, než je noha vaší akční figurky. Jeden obdélník představuje botu a bude přilepen k noze vaší akční figurky. Druhý obdélník představuje čepel. Připevněte jej svisle k botě (první obdélník). To dělá jednu brusli. Opakujte pro druhou brusli.Jaké dojmy dělají brusle na mouce a na ledu? Dokážete snadno srazit akční figurku balancující na bruslích? Proč si myslíte, že tomu tak je? Proč by sportovci soutěžící na sněhu nosili lyže, zatímco sportovci soutěžící na ledě by nosili brusle?
Pozorování a výsledky
Byly stopy akční postavy mělčí, když měla na sobě lyže? Bylo těžší zatlačit svou akční figurku s lyžemi do mouky a bylo těžší ji převrhnout dopředu a dozadu ve srovnání s akční figurkou bez lyží? To se očekává.
Lyže vytvářejí velkou kontaktní plochu mezi lyžařem a sněhem. Proto je váha lyžaře – neboli to, jak moc ho Země táhne – rozložena na větší plochu. Lyžař tlačí na každý čtvereční centimetr sněhu méně a místo aby se do něj nořil, může po něm klouzat. I to jste mohli pocítit, když jste svou akční figurku strkali do mouky. Bez lyží to bylo jednoduché. S lyžemi byla vaše síla rozložena na velkou plochu. Složitější bylo přimět akční figurku zapadnout do mouky.
Stabilitě pomáhají i lyže. Je snazší udržet rovnováhu, když máte větší kontaktní plochu. Přemýšlejte o tom, jak máte tendenci padat dopředu nebo dozadu, když stojíte na špičkách. Stání na plochých nohách je jednodušší. Podobně lyže prodlužují chodidla, takže je těžké spadnout dopředu nebo dozadu, ale protože lyže sotva natahují nohy do strany, lyžaři mohou stále snadno spadnout na kteroukoli stranu.
Sportovci soutěžící na ledě používají brusle, protože chtějí, aby se jejich váha soustředila na malou plochu. To jim dává lepší přilnavost na ledě, což usnadňuje odraz a skok nebo nabírání rychlosti vpřed. Brusle jsou také mnohem kratší, což umožňuje ostré zatáčky a ladné pohyby, které by s lyžemi nikdy nebyly možné.
Tuto aktivitu vám přinášíme ve spolupráci sVědečtí kamarádi. Najděte původní činnostna webu Science Buddies.
