13. CELOSTÁTNÍ SOUTĚŽ DEBRUJÁRŮ
Šifra Komenského 2008
Vysvětlivky k pokusům: Každý úkol se dá řešit mnoha způsoby. Hledání toho nejvhodnějšího však vyžaduje dost času. Přiznáváme, že naše návrhy řešení pokusů nemusí být nejlepší. Pokud máte vlastní originální řešení, napište nám ho. Záleží na vaší věkové kategorii a chuti do práce!
Pokusy ani teoretické úkoly rozhodně nemusíte dělat všechny, vyberte si,co vás baví a na co vám stačí síly. Při celkovém hodnocení budeme brán v úvahu váš věk a úroveň vašich odpovědí. Ke každému úkolu přikládáme značku, abyste se orientovali:
Ê
Pouze teoretický úkol, odpovědi vyhledejte v literatuře nebo na Internetu. Jednoduchý praktický pokus, důležitý pouze k odpovědi, můžete nám ho vyfotografovat, popřípadě ještě
lépe, vyfotografujte se v akci při práci s ním.
"
Praktický úkol, který je třeba udělat v daném kole, protože bude potřeba v dalších pokusech tohoto nebo
Y
Průběžný úkol, který není nutné udělat v daném kole, ale do konce soutěže, poslat nám jeho
dalšího kola, a pokud postoupíte, dovezete ho s sebou do finále.
fotografii, a pokud postoupíte, dovezete ho s sebou do finále
Forma,kterou pro vypracování odpovědí zvolíte, záleží jen na vás, nic není předepsáno, pouze nám ji musíte poslat elektronickou poštou. Nejmladší soutěžící do 8 let mají výjimku, mohou poslat svoje zpracování na adresu: RNDr. Božena Rytířová, Gymnázium J.A.Komenského, Komenského 169, 688 01 Uherský Brod.
Svoje odpovědi, fotografie, nákresy, postupy, případně nová řešení a zážitky v tomto kole zašlete do 10. května 2008 na adresu
[email protected] . Uzávěrka každého kola by měla končit posledním dnem daného měsíce. Ale protože bylo období jarních prázdnin a velikonoc, budeme tolerovat ještě došlá řešení předchozích kol do konce dubna. V květnu zveřejníme průběžné výsledky. Do soutěže se mohou do konce dubna zapojit družstva i po uzávěrce prvního až třetího kola s možností zpětného plnění. Informace o celé soutěži najdete na www.debrujar.cz .
1
Příběh třetí – Tempus fugit (čas plyne) Honza s Terezou právě usilovně pátrali a bádali v tajné místnosti Jednoty bratrské, kterou se jim podařilo objevit pod budovou jejich gymnázia. „Nemyslíš, Terezo,“ ozval se zpoza rozevřené knihy Honza, „že už by bylo načase najít nějaký ten poklad nebo aspoň tajnou šifru, která k němu povede?“ „Ty myslíš, něco jako Kámen mudrců? Ty seš v zajetí četby Harryho Pottera, co?“ opáčila mu s úsměvem Tereza. „Ale to jsou přece jenom pohádky. Já si myslím, že dneska už je čas, abychom se vrátili domů. Zdá se mi, že už jsme tady pěkně dlouho. Kolik je vlastně hodin?“ Honza si automaticky dal levou ruku před oči a podíval se na místo, kde normálně nosí hodinky. „A sakra, zapomněl jsem, že hodinky mám doma. Včera mi v nich došla baterka.“ „Mně docházejí baterky už dneska, jsem utahaná a mám hlad,“ řekla posmutněle Tereza. „Dnešní čas je digitální, každou chvíli to v rádiu udělá tu-tu-tu a víme přesně, kolik je, ale jak vůbec mohli určovat čas takoví Bratříci?“ napadlo Honzu. „To vážně nevím, ale myslím, že je to dobrý námět do hodin dějepisu nebo fyziky,“ odpověděla mu na to Tereza. „Tak určitě jedny z prvních hodin byly sluneční. Víš takové, jako má náš strejda na domě. Ale v téhle tmavé díře museli určovat čas jinak. Ještě mě napadají hodiny vodní, přesýpací nebo svíčkové,“ uvažoval dál Honza. „Já nevím jak ty, Honzo, ale jdu na večeři. Máme svíčkovou,“ uzavřela jejich dnešní bádání Tereza. Společně se pak vydali do svých domovů. Ve škole navrhli profesorům fyziky a dějepisu, že by bylo dobré prozkoumat historii hodin. A tak se dozvěděli spoustu informací. Třeba tu, že v době, ve které žil Jan Ámos Komenský už znali i hodiny kyvadlové (1656 – Huygens), které byly jedny z nejpřesnějších. Dokonce si v rámci školního projektu sestrojili model slunečních, přesýpacích a vodních hodin. A také zkoumali, jestli rychlost kývání kyvadla závisí na délce kyvadla, nebo na tom, jak těžká je na nich zavěšená zátěž. (Vy to víte?) Že jim trochu závidíte? Ale to přeci nemusíte, my jsme pro vás připravili další úkoly a úlohy, které jsou „na čas.“ Tedy ne na to, kdo je zvládne nejdříve, ale takové, kde se to časem a jeho měřením jenom hemží. Dejme se do práce!
2
Pokuste se najít odpovědi na některé z otázek o městě, ve kterém trávil část dětství velikán, po kterém má jméno naše soutěž:
a) Uherský Brod leží za řekou Moravou, byl někdy součástí jiného státu než českého? b) Král, který udělil Uh. Brodu městská práva, zahynul na Moravském poli. Kde byste toto místo hledali a jak se tento král jmenoval? c) Od roku 1611 vlastnil Uh. Brod jeden významný šlechtický rod. Patřil mu mimo jiné Slavkov u Brna s krásným zámkem. Jeden z členů rodu byl kancléřem (jakýmsi předsedou vlády) za Marie Terezie a jejích nástupců. Jiný např. založil studentské koleje v Brně. Jak se tento rod jmenoval? d) Do Uherského Brodu byla před II. světovou válkou přesunuta ze Strakonic část důležité továrny. Co se v ní vyrábělo a dosud vyrábí? e) V blízkosti Uherského Brodu jsou proslulé lázně, jak se jmenují?
Ê
1. pokus:
Vodní hodiny
Pomůcky: dvě stejné průhledné vaničky z umělé hmoty (pokud neseženete vaničky, můžete odříznout dolní poloviny větších plastových lahví), průhledná hadička a plastová spojka na hadičku (oboje se dá koupit v akvaristických potřebách), lepidlo nebo lepicí pistole popřípadě plastelína.
Do jedné vaničky udělejte v boční stěně u dna dírku, zasuňte do ní hadičku a utěsněte lepidlem nebo plastelínou. Vsuňte hadičku do spojky a tu uzavřete. Vaničku postavte na nějaký podstavec a konec hadičky dejte do druhé vaničky. Naplňte horní vaničku vodou 2 cm pod okraj a fixem vyznačte hladinu vody. Požádejte kamaráda, aby měřil čas stopkami a dal znamení ke startu. Po 30 vteřinách uzavřete spojku a fixem zapište na vnější stranu spodní vaničky hladinu vody. Opakujte, dokud z vyšší vaničky může téct voda. Tímto jste si označili vodní hodiny, kde můžete vidět plynout vteřiny a minuty tak, jak stoupá hladina v přijímací vaničce a podle značek označených fixem. 1. otázka: Abyste své hodiny uvedli do chodu, musíte naplnit vaničku stejným množstvím vody jako předtím, nebo ne? Jako pomoc si můžete pokus zopakovat tak, že naplníte vrchní vaničku pouze do poloviny a na přijímací vaničce si uděláte nové značky.
3
Ê
2. pokus:
Závody kapalin
Pomůcky: staré noviny, 2 plastikové složky na dokumenty, 2 tvrdší kartony velikosti A4, lepicí páska, stará větší krabice, 6 kávových lžiček. Závodící kapaliny: voda, olej, tekuté lepidlo, sirup, tekutý med, ovocná šťáva, mléko (ale můžete zvolit jiné kapaliny, které seženete) Rozprostřete na stůl, kde pokus proběhne, více vrstev novin. Do plastikových složek vložte tvrdý papír. K okraji krabice přiložte okraj plastikových složek tak, abyste získali širokou skluzavku, a vše připevněte lepicí páskou. Každý hráč si vezme lžičku a naplní ji do poloviny vybranou kapalinou (ale protože asi už tušíte budoucí pořadí kapalin, raději si je vylosujte, abyste se nepohádali). Jakmile mají všichni lžičky připravené, postaví se hráči na startovní čáru. Na signál všichni vyprázdní své lžičky. Vyhrává ten, jehož kapalina dorazila jako první na konec skluzavky.
1. úkol: Pomocí stopek vytvořte pořadí kapalin podle času jejich odtoku po skluzavce od nejrychlejších po nejpomalejší. 2. otázka: Zamyslete se nad tím, co asi způsobuje, že některá kapalina teče velmi pomalu a jiná rychle. Napovíme vám, že to nesouvisí s hustotou kapaliny, jak ji znáte z fyziky, ale spíše s třením.
Ê
3. pokus:
Přesýpací hodiny Potřeby: dvě vysušené půllitrové plastové láhve od nápojů, lepidlo, jemný písek (například na koupání činčil, který seženete v potřebách pro chovatele) nebo hrubá mouka Uzávěry obou plastových láhví slepte k sobě. Potom v takto spojených uzávěrech udělejte otvor (poproste někoho dospělého, aby otvor propálil nažhaveným hřebíkem nebo provrtal vrtačkou). Do jedné z láhví umístěte „médium“, které bude odměřovat čas, láhev uzavřete spojenými uzávěry, na něž našroubujete druhou láhev. Nyní stačí láhve jen obrátit a pomocí stopek okalibrovat: nakreslete fixem na láhvi značky odpovídající zvoleným časovým úsekům.
3. otázka: Dají se tyto hodiny použít k odměření času potřebného k uvaření vajíčka natvrdo?
Ê 4. pokus: Svíčkové hodiny Potřeby: svíčka, několik špendlíků nebo papírků ke kalibraci hodin Svíčku zapálíme a odměříme délku svíčky, která uhoří např. za jednu minutu. Poté je možné pomocí této vzdálenosti okalibrovat celou svíčku. Možností je více: pomocí barevných proužků papíru, pomocí zapíchnutých špendlíků. Použijeme-li ke kalibraci špendlíky, je možné umístit svíčku na kovový tác a každou minutu tak zřetelně uslyšíme dopad špendlíku na tác. Nevýhodou je, že takto sestrojené hodiny jsou na jedno použití.
4
Ê
5. pokus:
Kolíčkové kyvadlo Potřeby: jehla, brčko na pití, 4 malé kolíčky na prádlo Jehlu probodneme skrz brčko kolmo na trubičku. Potom na brčko připneme dva kolíčky tak, aby jejich podélné osy byly rovnoběžné s jehlou. Za těchto podmínek se kolíčky dají považovat za hmotné body. Aby kyvadlo bylo schopné na jehle kmitat, je třeba kolíčky připnout na brčko s opačnou orientací (v protisměru), aby těžiště soustavy nevybočilo mimo brčko. Držákem jehly mohou být dvě knihy či dvě pravítka, jejichž konce přečnívají za okraj stolu. Poznámka: Je to fyzikální kyvadlo, které bývá součástí kyvadlových hodin. Vaše kyvadlo je tvořené dvěma hmotnými „body“- kolíčkya „nehmotným“ brčkem. Hmotnost brčka je totiž o 1 řád menší, než hmotnost běžného kolíčku. (Trubička má např. hmotnost 0,6 g, zatímco dva kolíčky dohromady hmotnost kolem 12 g).
2. úkol: Změřte pomocí stopek dobu kyvu vašeho kyvadélka (doporučujeme změřit dobu 10 kyvů a výsledný čas vydělit deseti): 1) pro polohu kolíčků umístěných úplně na dolním konci kyvadla. 2) Pro kolíčky posunuté o 10 centimetrů výše. Připněte na brčko v první poloze ještě další dva kolíčky těsně k prvním dvěma, ale opět opačně k sobě. Změnila se tím doba kyvu?
3. otázka: Na čem závisí doba kyvu kyvadla, na jeho délce nebo hmotnosti?
Ê
6. extra pokus:
Atomové hodiny – pro opravdu zanícené časoměřiče Přesný časový signál atomových hodin je dnes přenášen prakticky po celé zeměkouli (známý je například vysílač ve Frankfurtu nad Mohanem). Každý z nás si může poměrně levně pořídit hodiny řízené tímto signálem. Kromě toho jsou časové značky vysílány prakticky všemi rozhlasovými stanicemi. Snad stojí za zmínku, že časový signál opouští budovu Českého rozhlasu o plných 840 milisekund dříve, než příslušný okamžik skutečně nastane. Příčina je prostá. Rozhlasový signál se z Českého rozhlasu přenáší kabelem do budovy České televize na Kavčích horách, odtud je vyslán na satelit vysoko nad zemským povrchem aby se odtud vrátil zpátky na pozemní vysílače rozmístěné po celém území České republiky. Zde je satelitní signál převeden na běžné pozemní rozhlasové vysílání v pásmu velmi krátkých vln (FM) a pokračuje do našich přijímačů. K překonání těchto závratných vzdáleností potřebuje elektromagnetické vlnění právě oněch 840 milisekund. A kde že je ten pokus? Pokud se vám podaří naladit, dejme tomu, vysílání Radiožurnálu na dlouhých vlnách (LW, 150–300 kHz) a na druhém přijímači totéž vysílání v běžném pásmu FM (80–110 MHz), pak signál dlouhovlnného vysílače uslyšíte právě o onu více než třičtvrtě sekundu dříve než stejný program v pásmu FM, protože signál v dlouhovlnném pásmu je odbavován sítí pozemních vysílačů přímo, bez dlouhé satelitní okliky. Oba signály jsou přitom z budovy Českého rozhlasu odbaveny ve stejném okamžiku. Rozdíl vzniká teprve po cestě v důsledku různě dlouhých přenosových tras. Podobný časový rozdíl je možné pozorovat i v případě televizního signálu přenášeného pozemní a satelitní trasou. Tak vidíte, že rychlost elektromagnetického vlnění není nekonečná…
5
6
" Praktický úkol 3. kola : Sluneční hodiny Zhotovte si sluneční hodiny například podle tohoto návodu. Pokud postoupíte do finále, přivezte nám váš výrobek ukázat. Návod k sestrojení: Sluneční hodiny, které budou ukazovat přesný čas po celé léto (tedy v případě slunečného počasí). Pro čtenáře časopisu Přča je připravil Marek Česal z Hvězdárny v Rokycanech, kterému za ně moc děkujeme. Jak je sestavíte? Nejdříve si pečlivě vystříhněte všechny tři díly slunečních hodin a vyřízněte žiletkou nebo skalpelem otvory v plášti krychle. Dle známých pravidel narýhujte a ohněte všechny díly. Celý plášť krychle (díl č. 1) opět rozevřete a ohněte pouze hranu mezi přední a vrchní částí krychle. Do vyříznuté škvíry v dílu 1 vlepte (na rubovou stranu) díl 2. Po zaschnutí vlepte do vyříznutých škvír v plášti krychle díl č. 3 a opět nechte řádně proschnout. Zbývá už jen dolepit díl č. 1 do podoby krychle a vzniklé hodiny nastavit na slunečné místo správně do světových stran. Fungují? Pošlete nám fotografie vašich výtvorů.
Y Průběžný úkol: Vyluštěním našeho písmenkového sudoku získáte třetích 5 písmen latinské ŠIFRY, vyluštěním doplňovačky získáte třetích 5 písmenek českého překladu ŠIFRY. V posledním kole získáte ještě po pěti dalších písmenech. Řešení nám můžete posílat po částech nebo až najednou s řešením čtvrtého kola. Doplňovačka 1. Název národopisné oblasti, ve které leží Uherský Brod. 2. Jihomoravské městečko, ve kterém Komenského vychovávala teta po smrti jeho rodičů. 3. Název slavné Komenského učebnice jazyků napsané v latině. 4. Které z měst Uherský Brod a Zlín bylo v době Komenského menší? 5. Duchovní písně Jednoty bratrské, které Komenský sepsal ve sborníku Kancionál.
1 2 3 4 5
7
Sudoku s písmenky Do políček doplňte písmenka A B C D E F G I R tak, aby se neopakovala ve sloupci, řádku, ani ve zvýrazněních čtvercích. V barevných políčkách najdete tajenku, přečtěte ji SHORA DOLŮ a ZLEVA DOPRAVA. Výhodné je postupovat tak, že začnete ve sloupci (nebo řádku), kde je nejvíc písmen. G
I
R B
R
D
A
I
D C
F
F
I
E
G
C
E
B
D F
D G
G
E
I F
A
Y Připomínáme vám velký průběžný úkol: Představte si, jak si Komenský tehdy mohl představovat vesmír, a vyrobte z libovolného materiálu geocentrický model tehdejšího vesmíru, který je popsán u obrázku komety v zadání 1. kola. Velikost necháme na vašich možnostech, ovšem myslete na to, že pokud postoupíte do finále, přivezete model do Uherského Brodu, kde bude vystaven v Muzeu Jana Amose Komenského. A to už je v tomto kole všechno a můžete se pustit do řešení. Přejeme vám hezkou zábavu!
8
