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
Y
Průběžný úkol, který není nutné udělat v daném kole, ale do konce soutěže, poslat nám
pokusech tohoto nebo dalšího kola, a pokud postoupíte, dovezete ho s sebou do finále. Nabízíme vám vždy více možností řešení úkolu. Vyberte si tu možnost, která vás zaujme a na kterou vám stačí síly!
jeho 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 31. března 2008 na adresu
[email protected] . Uzávěrka každého kola bude končit posledním dnem daného měsíce. Protože je období jarních prázdnin, budeme tolerovat došlá řešení do konce dubna. Na začátku dalšího měsíce zveřejníme průběžné výsledky. Do soutěže se mohou do konce dubna zapojit družstva i po uzávěrce prvního kola s možností zpětného plnění. Informace o celé soutěži najdete na www.debrujar.cz .
1
Pokračování příběhu Dva naši hrdinové, a oni byli opravdu hrdiny, vždyť přeci objevili tajnou místnost pod jejich gymnáziem, nevynechali jedinou příležitost, jediné odpoledne k dalšímu bádání v tajné místnosti Jednoty bratrské. Jejich oči svítily zaujetím nad tím vším, co se jim už podařilo objevit a rozluštit. Čas od času v místnosti zasvítila i daleko menší očka krysí, nebo možná potkaní, ale kdo by to přesně zjišťoval. Knihy a zápisy skrývaly na svých stránkách nejedno tajemství, které se Honza s Terezou snažili rozluštit. Při prvním rychlém prohlížení jednu z knih Honza odložil. Po nějaké době ji Tereza znovu vzala do ruky a také si ji prohlédla. „Honzo,“ otočila se na něj s knihou v ruce, „tohle už jsi viděl?“ „Jo, viděl, ale nepřišlo mi to zajímavý, vždyť jsou v tom všechny stránky čisté.“ V tom měl Honza pravdu. I když Tereza prohlédla pečlivě stránku po stránce, všechny vypadaly naprosto stejně – nebylo na nich, snad kromě notného zažloutnutí, zhola nic. „Podej mi, ještě támhle ten sešit, nebo co to je,“ požádal Honza Terezu. Ta však prosbě nevěnovala pozornost a dál zkoumala „čistou“ knihu. Honza se pro něj tedy natáhl sám a přitom zvrhnul jednu z baněk, co se jich tady také povalovalo dost a dost. „Sakra!“ vykřikla Tereza. „To nemůžeš dát pozor. Vždyť jsi tu knížku polil. Honzova zbrklost a neopatrnost však přinesla nečekaný výsledek. Na místě, kde se rozlila tekutina, se začala pomalu objevovat písmenka a nakonec celý kus textu. Nebylo pochyb, že kniha nebyla tak docela čistá. Že vlastně byla celá popsaná. Ale jaksi neviditelně. Neviditelným inkoustem, který se proměnil na čitelný až reakcí s tajemnou kapalinou. Třeba právě v téhle knize bude ukryt nějaký návod, či plánek vedoucí k pokladu „Bratří“. Tereza s Honzou se dali do dalšího bádání. Jak jsme viděli, může někdy k „objevu“ dopomoci náhoda. Pro vás jsou však připraveny úlohy, při kterých spíše než náhodu využijete svých znalostí, dovedností a schopností z chemie. Chutě do toho!
Pokuste se najít odpovědi na některé z otázek ze života velikána, po kterém má jméno naše soutěž: a) Komenský studoval v zahraničí, kde? b) Existovala v tu dobu u nás univerzita? c) Jakou řečí se na univerzitách mluvilo? Napsal Komenský nějakou učebnici tohoto jazyka? d) Kteří panovníci vládli u nás během Komenského života? Který z nich zasáhl do jeho osudů nejvíce? e) Jan Amos Komenský byl duchovním Jednoty bratrské. Ve kterém roce byla tato církev založena?
2
Trošku historie Nejstarší známé použití barev se datuje do doby 15000 let př. n. l., jde o kresby nalezené v jeskyni Lascaux v dnešní Francii. Tehdy si ještě pravěký člověk vystačil s troškou hlíny a popela spojeného vodou, močí, krví nebo tukem. Ve starověkém Egyptě se barvami zdobily stěny a papyry a co víc, byl již používán první uměle připravený pigment egyptská modř, která se vyráběla z minerálu kuprorivaitu (CuCaSi4O10).
Ê
1. pokus:
Připravte si černou barvu
Pomůcky: deska, špachtle, saze (popel z krbu), jako pojidlo klovatina nebo žloutek Důležité je dobře rozdrtit a rozetřít krbový popel. Čím bude prášek jemnější, tím bude barva kvalitnější. Přesný poměr popela a pojidla ovšem nejde přesně určit. Nejlepší bude, když to vyzkoušíte sami a zjistíte jaká konzistence barvy vám vyhovuje nejvíc. Začněte tedy tím, že si doprostřed desky rozprostřete přiměřené množství rozdrceného popela, na něj nalijte pojidlo a míchejte a třete tak dlouho, až dostanete barvu o konzistenci, jakou chcete. Pak už stačí pouze uzavřít hotovou barvičku do vzduchotěsné nádobky a začít malovat. 1. otázka: Proč se zachovaly tyto kresby pravěkých lidí jen v jeskyních? Historie inkoustu Od 12. do 19. století celá Evropa používala inkoust, jehož základem bylo železo. Nazýval se atramentum (z latiny - černidlo). Duběnkový inkoust je inkoust fialovo-černé barvy, vyráběný ze solí železa a taninu z rostlinných zdrojů. Při nanášení na papír se pevně váže do vláken celulózy, proto nejde smýt vodou. Tanin vzniká v rostlinách jako produkt sloužící k ochraně rostlin proti parazitům a proti okusu (tanin má nepříjemnou hořkou a svíravou chuť). Tanin se vyskytuje v největším množství v duběnkách (malé výčnělky, které rostou na dubových listech v reakci na vajíčka určitých parazitujících vos).
Ê
2. pokus:
Zhotovte si sami středověký inkoust ze železa Potřeby: ocet, klovatina, železná drátěnka, petrolej nebo jiné odmašťovadlo, černý čaj – 4 sáčky, 150 ml vroucí vody na uvaření čaje Drátěnku vyčistíme pomocí petroleje. Ten si odlijte do nějaké láhve, ponořte tam drátěnku, trošku ji vymáchejte, a potom je potřeba dát ji usušit přes noc někde u otevřeného okna. Suché a čisté železo vložte do sklenice a zcela je zalijte octem. Sklenici pak vložte do kastrolu s horkou nikoli však vařící vodou. Nechte ji tam asi 10 až 15 minut. Kovové železo reaguje s octem a vzniká octan železnatý. Černý čaj obsahuje velké množství taninu. Oba roztoky necháme vychladnout a smícháme je ve stejném množství, vznikne tanát železnatý. Pro lepší konzistenci přidáme trošku klovatiny. Když píšeme špejlí, tanát železnatý začíná reagovat s kyslíkem z atmosféry a vzniká nová sloučenina – tanát železitý, který je černý. Můžete se sami přesvědčit, že je naprosto vodě odolný. 3
2. otázka: a) Proč při psaní vniká inkoust nebo barva do papíru? b) Proč do savého papíru stoupá inkoust „do kopce“? c) Kde můžeme tento jev pozorovat v přírodě nebo kolem nás?
Ê
3. pokus:
Vyrobte si některý z tajných inkoustů Potřeby: trochu mléka, citron, cibule, špejle, bramborový škrob Solamyl, voda, jodová tinktura (najdete v lékárničce nebo koupíte v lékárně), vatová tyčinka Nejjednodušší inkousty lze vyrobit z mléka nebo ze šťáv obsažených v citronu nebo v cibuli. Stačí, když vymačkáte dostatek tekutiny, kterou potom použijete jako inkoust. Na psaní stačí obyčejná zašpičatělá špejle nebo jemný štěteček. Ovšem nezapomeňte špejli velmi často namáčet. Z papírů je nejlepší savý nebo filtrační papír bílé barvy. Běžné kancelářské obsahují řadu zušlechťujících látek, které sice zvyšují jejich kvalitu, ale mohly by negativně ovlivnit vzhled a čitelnost napsané zprávy. Zpočátku bude písmo na papíru docela dobře viditelné, proto ho nechte pořádně proschnout. Potom už jen zbývá napsaný text nějakým způsobem vyvolat. Pomůže zahřátí papíru. Je vhodné použít žehličku bez napařování. Nebo můžete papír opatrně položit na horkou plotýnku elektrického vařiče. Nejošemetnější je samozřejmě zahřívání nad plamenem, které provádějte s co největší obezřetností, protože se papír může snadno vznítit. Bramborový inkoust: V menším hrnci rozmíchejte ve dvou decilitrech vody půl kávové lžičky škrobu. Za stálého míchání přiveďte směs k varu a povařte jen asi minutu, než zhoustne. Pokud by škrobový maz byl po vychladnutí příliš hustý, přidejte trochu vody a opět rozmíchejte, aby se dal nabírat štětečkem. Po zaschnutí zprávy ji vyvoláte pomocí jodové tinktury, kterou si připravíte ze 20 kapek, které nakapete do 40 mililitrů vody. Do roztoku namočíte vatovou tyčinku a jemně potřete písmo, které zmodrá. Pokud zmodrá papír i tam, kde jste nepsali, byl při jeho výrobě použitý škrob. Pak nezbývá než vyzkoušet jiný papír. Při reakci jodu rozpuštěného v alkoholu v jodové tinktuře se škrobem vzniká modrá sloučenina. Tato reakce se používá k důkazu přítomnosti škrobu. Zkuste rozkrojit bramboru a kápnout na ni trochu tinktury, modrá barva neobjeví po několika minutách.
3. otázka: Proč se při zahřívání papíru s tajným písmem objeví hnědé písmo a papír přitom ještě nezuhelnatí? Troška malířské teorie… Základní malířské (primární) barvy jsou červená, žlutá a modrá. Základní barvy nejdou namíchat, všechny ostatní ano. Smícháním červené a žluté získáme oranžovou, mícháním červené a modré fialovou, a smícháme-li žlutou a modrou získáme zelenou. Tyto smíchané barvy (tedy oranžovou, fialovou a zelenou) nazýváme sekundární. Mícháním primárních a sekundárních barev vznikají barvy terciární, které pokrývají celé barevné spektrum známé z duhy.
4
Ê 4. pokus: Skládání barev Potřeby: tvrdý karton, kružítko, barevné papíry, lepidlo, nůžky, ostrá tužka Z tvrdého papíru vystřihněte kruh o průměru asi 8 cm, totéž udělejte s barevnými papíry. Barevné kruhy rozstříhejte na čtyři stejné díly a vždy dva a dva barevné klíny nalepte proti sobě na kruh z tvrdého papíru. Střed kruhu propíchněte ostrou tužkou a vzniklou káču roztočte co nejrychleji. Použité barvy se spojí a uvidíte je jako barvu jedinou. Nejlepší je použít červenou a modrou nebo žlutou a modrou, protože s těmito barvami bude pokus nejnázornější, ale můžete vyzkoušet všechny barvy výše uvedeného barevného spektra. 4. otázka: Proč naše oko vidí při rychlém otáčení kotouče jen jednu barvu?
Ê
5. pokus:
Doplňkové barvy
Červená
Azurová
Zelená
Purpurová
Modrá
Žlutá
Z teoretického hlediska je doplňková barva taková, která původní barvě chybí do šedé či bílé. Jinak řečeno dvě barvy jsou doplňkové, pokud jejich smícháním vznikne šedá nebo bílá. V každém případě doplňkové barvy lahodí lidskému oku a vytvářejí příjemný barevný kontrast. Proto se často používají např. jako barva pozadí k hlavnímu objektu.
Zadívejte se dlouho a upřeně na červený svetr vaší nejhezčí spolužačky (spolužáka) a potom rychle strhněte váš spalující pohled na bílou stěnu. Po chvíli se objeví na zdi barevný flek, jehož barva bude doplňková k červené barvě svetru, bude tedy zelená. Obdobně to funguje i pro ostatní barvy.
5. otázka: Který slavný fyzik jako první popsal princip rozkladu světla na barvy duhy? Chromatografie je jednou z chemických metod, pomocí kterých se od sebe oddělují jednotlivé složky směsi. Při chromatografickém oddělování složek je směs dělených látek rozpouštědlem pozvolna unášena po vrstvě papíru nebo jiného materiálu. Jednotlivé složky směsi se k papíru či jinému materiálu vážou různě pevně, proto jsou rozpouštědlem unášeny různou rychlostí. Tím se složky od sebe vzdalují neboli dochází k jejich oddělování.
Ê
6. pokus: Dělení barev křídou
Pomůcky: bílá křída, 4 vodové fixy různých barev, talíř, voda (Existují dva druhy fixů – lihové a vodové. Aby pokus vyšel, musí se použít pro rozdělení lihových fixů Alpa a pro rozdělení vodových fixů voda.)
2 cm od spodního okraje křídy nakresli tužkou čáru = start,- na křídu udělej asi 2 cm od kraje fixem puntíky (na každou stěnu použij jinou barvu ). Na talíř nalij asi půl cm vysokou vrstvu vody, postav křídu do vody, puntíky směrem dolů.
6. úkol:
Namaluj nám nebo popiš výsledek chromatografického dělení barviv fixů
5
" Praktický úkol 2. kola : Zhotovte si vlastní papír ze starých novin a napište nám na něj vyluštěnou šifru vlastnoručně vyrobeným inkoustem (kolik se jí tam vejde). Pokud postoupíte do finále, přivezte nám váš výrobek ukázat. Pomůcky: kýbl s vodou, běžný starší papír nebo noviny, ruční mixer, jemné kovové nebo plastikové sítko – rovné upevněné v rámečku (hodí se i větší kruhové sítko na mouku, které měla dřív v kuchyni každá šikovná hospodyňka) Papír nebo ještě lépe noviny natrháme na malé kousky, smícháme s vodou a necháme rozmočit. Pak rozmixujeme kuchyňským mixerem. Poté směs nalijeme do rámečku. Necháme odkapat. Rámeček můžeme po chvíli položit na podložku, která dobře saje, a několikrát jej převálcovat válečkem na nudle, abychom se zbavili veškeré vody, nebo přebytečnou vodu postupně odsajeme houbičkou. Hotový list papíru necháme doschnout.
Y Průběžný úkol: Vyluštěním našeho písmenkového sudoku získáte druhých 5 písmen latinské ŠIFRY, vyluštěním doplňovačky získáte druhých 5 písmenek českého překladu ŠIFRY. V dalších kolech získáte ještě dvakrát po pěti dalších písmenech. Řešení nám můžete posílat po částech nebo až najednou s řešením čtvrtého kola. Doplňovačka 1. Město, ve kterém je Komenský pohřbený. 2. Smlouvy uzavřené 24. října 1648, ukončující třicetiletou a Osmdesátiletou válku, které ukončily naději Komenského na návrat z exilu do vlasti. 3. Český král, který v roce 1272 povýšil Uherský Brod na královské město. 4. Název známého Komenského didaktického díla o názorném vyučování. 5. Holandské město, kam pozval Komenského jeho přítel Louise De Geer.
1 2 3 4 5
6
Sudoku s písmenky Do políček doplňte písmenka A B C D E F G N O 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. C
B
N
B
N E
D
E
C
G E
D
D C
F O
F
N C
O
C
C
E B
G
B
G
F
A
D
N E
E
N
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!
7
