Kako padaju novčić i papirić

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• novčić
• papirić
• škare
• dvije jednake kutijice

Postupak izvođenja:
Papirić je potrebno izrezati u obliku kruga tako da bude malo manji od novčića. Papirić i novčić se postave na istu visinu, istodobno ih se ispusti i promatra kako padaju. Ponovi postupak ali ovog puta papirić postavi ispod novčića u vodoravnom položaju, potom ih ispusti iz ruke. Ponovi postupak ali sada papirić stavi iznad novčića te ih pusti da padnu. Na kraju novčić i papirić postaviš u zasebne kutijice te ih pustiš da padnu.

Što se događa?
Ako papirić i novčić ispustimo iz ruku istodobno s iste visine, hoće li prije na pod pasti novčić ili papirić? Što još, osim sile teže, utječe na padanje ovih tijela? Što bi se dogodilo kada bi novčić i papirić padali u vakuumu? Kako padaju kada je papirić ispod novčića, a kako kada je na novčiću? Zašto kutijice s novčićem i papirićem padaju jednako?

Zašto se to događa?
Kada papirić i novčić padaju zajedno, na tlo padnu istodobno jer novčić svlada otpor zraka koji bi više utjecao na gibanje papirića da pada odvojeno od novčića. A kutijice s novčićem i papirićem padaju istodobno, bez obzira na njihove mase, jer kutije imaju jednake oblike pa jednako svladavaju otpor zraka. Gibanje pri slobodnom padu ne ovisi o masi tijela.

Pokušaj i ovako. Pokus najbolje uspijeva ako se umjesto novčića rabi kvadratna olovna pločica baze 10 cm i papirnata baze 9,5 cm.
Demonstracija se može uspješno izvesti s knjigom i papirom nešto manje površine, a visina s koje tijela padaju ne smije biti prevelika jer će papir početi lepršati.

Gdje je tu fizika? U vakuumu sva tijela bez obzira na masu i oblik padaju jednakim ubrzanjem. Padaju li tijela u nekome sredstvu, na njih djeluje otpor sredstva pa vrijeme njihova padanja ovisi o njihovu obliku.

Izbijanje novčića

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• dva novčića
• ravnalo

Postupak izvođenja:
Jedan novčić postavi na rub stola, a drugi na vrh ravnala. Naglim pokretom ruke udari ravnalo u vodoravnom smjeru tako da se oba novčića istodobno počnu gibati.

Što se događa?
Kako padaju novčići? Koji novčić prije padne na pod? Koliko udaraca čujete?

Zašto se to događa?
Prvi novčić dobiva udarac i početnu brzinu u vodoravnom smjeru, a drugi slobodno pada kada mu se izmakne podloga. Čuje se jedan udarac, što znači da novčići padaju istodobno. To ilustrira načelo neovisnosti gibanja.

Gdje je tu fizika? Načelo neovisnosti gibanja glasi: početna brzina u vodoravnom smjeru – horizontalni hitac ne utječe na vertikalno gibanje tijela – slobodni pad. Padaju li tijela iz iste točke, ali različitim putanjama, u istome će trenutku biti na jednakim visinama i imati jednake brzine padanja.

Probodeni balon

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• balon
• drveni štapić za ražnjiće

Postupak izvođenja:
Napuši balon i dobro zaveži otvor. Drvenim štapićem oprezno probodi balon na dnu i na vrhu balona. Drži balon na štapiću ili ga stavi na neko postolje.

Što se događa?
Možeš li to objasniti djelovanjem zraka na unutarnju i vanjsku stranu opne balona?

Zašto se to događa?
Balon je probušen čak na dva mjesta, a ostao je napuhan. Probijanjem balona štapić zatvara rupu, a elastična stijenka balona je „brtvi” i ne dopušta izlazak zraka iz balona.

Gdje je tu fizika? Napuhavanjem balona povećava se tlak zraka u balonu u odnosu prema vanjskom tlaku zraka, ali se, zbog elastičnosti balona, povećava njegov obujam pa se tlakovi zraka s unutarnje i vanjske strane izjednače.

Prst ide pa stane

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• ravnalo
• gumica za brisanje

Postupak izvođenja:
Krajeve ravnala osloni na razmaknute kažiprste i drži ga vodoravno. Klizi prstima ispod ravnala, prema njegovoj sredini. Odčitaj gdje su se prsti sastali. Na jedan kraj ravnala stavi gumicu i ponovi postupak.

Što se događa?
Kako se gibaju prsti u odnosu prema ravnalu? Može li se postići da klize istodobno? Zašto ne? Koje sile djeluju dok prsti i ravnalo miruju? Koje se sile pojavljuju prilikom gibanja prstiju? Kakvu ulogu imaju međumolekulske sile?

Zašto se to događa?
Prsti ne klize pod ravnalom istodobno, nego naizmjence klizi jedan pa drugi prst. Veličina trenja pri svakom prstu ovisi o faktoru trenja između prsta i ravnala te o pritisku ravnala na prst. Prvi prst koji se giba svladava silu trenja. Istodobno drugi prst miruje jer je trenje mirovanja veće od trenja gibanja prvog prsta. Kako se prst pomiče prema sredini ravnala, povećava se pritisak ravnala na njemu pa se povećava i trenje na tome prstu. Prst se zaustavi kada, zbog povećanoga pritiska ravnala, trenje gibanja postane veće od trenja mirovanja na drugom prstu. Tada se počne gibati drugi prst.

A znaš li...
... da zbog postojanja trenja možemo hodati? ... da je tijela teže pokrenuti nego ga poslije gurati? Trenje mirovanja je veće od trenja gibanja.
... da trenje može imati i pozitivne i negativne učinke?
... da trenje pomaže pri kočenju?
... da je trenje kotrljanja manje od trenja klizanja? Na tome se zasniva izum kotača.
... da se trenje pri gibanju tijela kroz tekućine i plinove naziva otporom sredstva?
... da se jednom pokrenuto tijelo ili njihalo ne bi nikada zaustavilo da nema trenja i otpora zraka?
... da je Leonardo da Vinci u 15. st. otkrio da trenje ne ovisi o veličini dodirne površine?

Trenje je sila između dvaju tijela koja se dodiruju i nastoje se gibati ili se gibaju jedno preko drugoga. Trenje ovisi o faktoru trenja između predmeta i podloge te o pritisku predmeta na podlogu. Trenje mirovanja je uvijek veće od trenja gibanja.

Koje je jaje kuhano

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• svježe i tvrdo kuhano jaje

Postupak izvođenja:
Jaje zavrti oko osi. Prstom kratko dotakni ljusku jajeta ne bi li ga zaustavio pa prst brzo odmakni. Pokus ponovi s drugim jajetom.

Što se događa?
Jesu li se jaja jednako ponašala nakon dodira? Koje se od njih zaustavilo, a koje se i nakon dodira nastavilo vrtjeti? Kako izgleda unutrašnjost kuhanog jajeta, a kako svježega?

Zašto se to događa?
Nakon kratkog dodira prstom, kuhano se jaje odmah zaustavi, a svježe se nastavi gibati. Svježe jaje, za razliku od kuhanoga, nije kruto tijelo te se tekućina u njemu zbog tromosti nastavi gibati.

A znaš li...
... da se možeš pitati i o čemu ovisi nastavak vrtnje svježega jajeta?
... da je između tekućeg sadržaja jajeta i njegove ljuske manje trenje nego između ljuske i čvrstog sadržaja kuhanog jajeta?
... da se tekući sadržaj u jajetu nastavi vrtjeti i kada jaje zaustaviš dodirom?
... da se tekući sadržaj u jajetu ne bi prestao gibati da nema trenja?

Tromost ili inercija je svojstvo tijela da se opire promjeni stanja mirovanja ili gibanja. Tromije je ono tijelo koje je teže pokrenuti i zaustaviti.

Slamka „drži” vodu

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• manja staklenka
• slamka
• obojena voda
• obojeni alkohol
• malo plastelina
• vodootporni flomaster

Postupak izvođenja:
Plastelin iznutra utisni u dno staklenke. U staklenku ulij vodu, uroni u nju slamku i utakni je u plastelin tako da stoji uspravno. Flomasterom označi razinu vode u slamki. Naglo preokreni staklenku iznad umivaonika/ sudopera. Vrati staklenku u prvotni položaj. Pokus ponovi s alkoholom.

Što se događa?
Kada naglo preokreneš staklenku, voda se izlije iz staklenke. Kada vratiš staklenku u prvotni položaj, voda u slamci ostane, i to na istoj razini na kojoj je bila na početku pokusa. Kada pokus ponoviš s alkoholom, on iscuri i iz staklenke i iz slamke.

Zašto se to događa?
Sile između molekula vode i slamke nadvladavaju težinu stupca vode u slamci pa voda ostaje u njoj. Iako alkohol ima manju gustoću od vode, on iscuri iz slamke jer sile između molekula alkohola i slamke nisu dovoljno jake pa ih nadvlada težina stupca alkohola

Između molekula različitih tvari djeluju adhezijske sile.

Suho ili mokro

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• staklena pločica
• aluminijska folija
• malo masti
• voda
• papirnati ubrusi

Postupak izvođenja:
Čisto, vodoravno postavljeno staklo poprskaj vodom. Osuši staklo pa ga namaži mašću i zatim ga ponovno poprskaj vodom. Vodom poprskaj aluminijsku foliju.

Što se događa?
Zašto se voda razlije na suhom staklu, a na masnom se staklu oblikuju kuglice? Kako se voda ponaša na aluminijskoj foliji?

Zašto se to događa?
Voda prolivena po čistom staklu ravnomjerno se razlije jer su privlačne sile između molekula stakla i vode veće od privlačnih sila između susjednih molekula vode. Na masnom staklu poprskanom vodom i na aluminijskoj foliji voda se ne razlije u kontinuiran sloj, nego se stvore sferni oblici. Adhezijske sile između vode i aluminija te između masne podloge i vode su male (mast se ne topi u vodi) pa se, zbog većih kohezijskih sila, oblikuju vodene loptice.

A znaš li...
... da ulje na mokroj staklenoj podlozi, zbog veće kohezijske sile, formira kuglice? I prolivena živa formira kuglice? Sve ih treba oprezno pokupiti jer su živine pare otrovne.
... da se zakrivljena površina tekućina uz stijenku posude naziva menisk koji može biti udubljen (konkavan – tekućina se uzdiže uz stijenku) ili izbočen (konveksan – tekućina se spušta niz stijenku)?
... da su neki dijelovi biljaka, npr. lotosov list i list raštike te površine nekih životinja, npr. leptirova krila, građeni tako da imaju neravnine i zato su vodoodbojni? Zbog toga imaju i svojstva samočišćenja jer voda, kotrljajući se niz njih, skuplja sitne čestice prašine i nametnike s njihove površine.

Ako privlačne sile između različitih molekula (adhezijske sile) nadvladaju privlačne sile između jednakih molekula (kohezijske sile), tekućina s podlogom ili sa stijenkom posude čini šiljast okrajni kut (kut močenja) pa kažemo da ta tekućina, npr. voda na staklu ili u staklenoj čaši, moči sredstvo s kojim je u dodiru.

Voda tlači

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• plastična boca
• igla
• voda

Postupak izvođenja:
Na plastičnoj boci iglom izbuši nekoliko rupica na istoj razini. Bocu napuni vodom do vrha.

Što se događa?
Kako voda istječe? Kako tumačiš to da su mlazovi jednaki? Što možeš zaključiti o tlaku vode u boci?

Zašto se to događa?
Iznad svih rupica je jednaki stupac vode koja tlači u svim smjerovima pa i stijenku boce.

A znaš li...
... da čvrsto uglavljen pluteni čep u grlu boce s tekućinom možeš izbaciti udaranjem donjim krajem boce o tvrdu podlogu? Da se boca ne bi razbila, između dna boce i podloge (stablo, zid) treba postaviti neki mekši materijal, npr. „deblje” složenu tkaninu. Tako „izoliranim” dnom boce udaraš po podlozi. Vanjska se sila prenosi kroz tekućinu pa tlačna sila djeluje na čep koji polako izlazi iz boce.

Dok se u krutih tijela sila prenosi samo u pravcu djelovanja, vanjski se tlak u tekućini prenosi jednako na sve strane (Pascalov zakon).

Aristotelovo jaje

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• posuda
• jaje
• voda
• glicerin ili druga tekućina veće gustoće od gustoće vode

Postupak izvođenja:
U posudu ulij vodu do polovice i u nju stavi jaje. Ulijevaj glicerin.

Što se događa?
Što se događa s jajetom u vodi? Što možeš reći o odnosu gustoća jajeta i vode? Što se promijenilo dolijevanjem glicerina? Usporedi sada gustoće jajeta i te tekućine. Mijenja li se težina jajeta? Kako se mijenja uzgon?

Zašto se to događa?
U vodi jaje potone. Kad uliješ glicerin, jaje lebdi, a zatim ispliva. Težina jajeta je nepromijenjena, a s povećanjem gustoće tekućine povećava se uzgon.

A znaš li...
... da jaje u slanoj vodi pliva, a u običnoj vodi tone?
... da je plivanje jajeta način ispitivanja njegove svježine? Na 0,5 L vode doda se 120 g kuhinjske soli. Ako je starost jajeta manja od jednog dana, u tako pripravljenoj otopini tone, ako je starije od dva dana, lebdi, a ako je starije od pet dana, jaje pliva. Razlog ovoj pojavi jest stvaranje plinova u jajetu koje nije svježe zbog čega se gustoća i težina jajeta smanjuju u odnosu prema gustoći otopine i uzgonu.
... da utopljenik ispliva na površinu vode zbog plinova u plućima nastalih truljenjem?
... da se koncentracija soli u morima povećava od polova prema krajevima s pustinjskom klimom? U tropskim je krajevima vrlo veliko ishlapljivanje vode, a svi minerali i soli ostaju i povećavaju gustoću vode.
... da se na površini Mrtvog mora može u ležećem položaju čitati knjiga? Usporedbe radi, sadržaj soli u Sredozemnome moru iznosi samo oko 3 %, a u Mrtvome je moru – jezeru salinitet 10 puta veći te iznosi i do 33 %.

Uzgon ovisi o gustoći tekućine.

Podmornica

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• veća staklena posuda
• manja epruveta s čepom
• voda

Postupak izvođenja:
U epruvetu ulij toliko vode da začepljena pliva u staklenoj posudi s vodom. Izvadi epruvetu iz vode, ulij u nju vode do razine koja omogućuje da začepljena lebdi u vodi. Potpuno napuni epruvetu vodom, začepi je i stavi u vodu.

Što se događa?
Kako možeš objasniti ponašanje ovog tijela u vodi? Koji je uvjet za plivanje tijela? Od čega se sastoji tijelo u ovom pokusu? Kako se mijenja njegova gustoća u odnosu prema gustoći vode?

Zašto se to događa?
Plivanje tijela ovisi o odnosu gustoće tijela i gustoće tekućine. Gustoća tijela u ovom pokusu ovisi o masi jer je obujam konstantan. Kada je u epruveti zrak, prosječna gustoća tijela (epruveta + čep + zrak) manja je od gustoće vode pa tijelo pliva. Kada je epruveta djelomično ispunjena vodom tako da je prosječna gustoća tijela jednaka gustoći vode, ona lebdi. Kada je epruveta ispunjena vodom, prosječna je gustoća veća od gustoće vode te ona tone.

A znaš li...
... da većina riba u trbuhu ima zračni mjehur? Kada ga napušu, dignu se na površinu, a da bi se spustile, isprazne ga.
... da morski pas i tuna nemaju zračni mjehur? Oni moraju neprestano plivati da bi se održali uz površinu.
... da podmornica, kada treba zaroniti, uzima u svoje tankove vodu, tzv. balast? Da bi izronila, balastnu vodu istjera zrakom.
... da mandarina (naranča, limun) pliva u vodi, a kada joj se kora oguli, potone? To je zato što je u porama kore i ispod nje zrak pa je prosječna gustoća s korom manja nego bez nje.

Plivanje tijela ovisi o odnosu gustoće tijela i gustoće tekućine.

Hip-hop grožđice

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• čaša gazirane mineralne vode
• 5 - 6 suhih grožđica

Postupak izvođenja:
U čašu s gaziranom vodom ubaci grožđice i malo pričekaj..

Što se događa?
Što se događa s grožđicama, dižu li se sve istodobno? Kada grožđice isplivaju, ostaju li stalno na površini? Zašto ponovno potonu i ostaju li tada stalno na dnu čaše? Koje sile djeluju na grožđice? Kada one isplivaju, a kada potonu? Kada misliš da će se „skakutanje” grožđica zaustaviti?

Zašto se to događa?
Grožđice, zbog veće gustoće od gustoće mineralne vode, najprije padnu na dno čaše, ali ubrzo isplivaju, a zatim opet potonu. Suhe su grožđice smežurane i pune nabora u kojima je zrak. Na dnu čaše na njih se dodatno hvataju mjehurići plina ugljikova dioksida (CO₂) iz mineralne vode koji smanjuju njihovu prosječnu gustoću. Kad uzgon nadvlada silu težu na grožđicu, ona ispliva. Na površini se oslobode mjehurići plina iz nabora pa se prosječna gustoća time ponovno poveća i grožđica potone. Pojava se ponavlja dok mineralna voda ne ishlapi ili dok se grožđice ne napiju vode, potpuno razmoče i nabubre, a nabori se na njihovim površinama izglade.

A znaš li...
... da se grožđice ponašaju suprotno od podmornice? Naime, grožđice „tankove” pune ugljikovim dioksidom na dnu čaše pa isplivaju, a kada ga na površini otpuste, ponovno potonu.
... da ugljikov dioksid (CO₂) ima veću gustoću od zraka, pa sporije izlazi iz vode, nego zrak?

Tijelo tone kada je sila teža na tijelo veća od uzgona, a ispliva kada je uzgon veći od sile teže.

Model areometara od slamke

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• čaša s vodom
• sol
• slamka
• plastelin
• vodootporni flomaster

Postupak izvođenja:
Slamku na jednom kraju zatvori s malo plastelina. Postavi je u čašu s vodom kao na slici. Flomasterom zabilježi razinu do koje je slamka uronjena u vodu. Izvadi slamku, a u vodu stavi nekoliko žlica soli pa dobro promiješaj. Postavi slamku u slanu vodu.

Što se događa?
Je li slamka isplivala do razine označene flomasterom?

Zašto se to događa?
Slamka više ispliva u slanoj vodi. Na tijela uronjena u tekućinu djeluje uzgon koji je to veći što je gustoća tekućine veća. Slana voda ima veću gustoću od obične vode pa slamka u njoj više ispliva.

A znaš li...
... da se slamkom i plastelinom ilustrira načelo rada naprave za mjerenje gustoće tekućine, tzv. areometra ili hidrometra? Stavljanjem slamke u tekućine poznatih gustoća i obilježavajući razinu do koje je uronjena, naprava se umjeri ili „baždari”. Stavljanjem slamke u tekućinu nepoznate gustoće može se odrediti ima li ona veću ili manju gustoću od poznatih tekućina.
... da areometar pokazuje relativnu gustoću tekućine prema gustoći vode? Oznake označavaju omjere gustoća tekućina prema vodi.
... da će u tekućinama gustoće manje od vode, poput benzina i alkohola, areometar potonuti dublje? U tekućinama veće gustoće od gustoće vode, poput sokova, mlijeka i kiselina, areometar će više izroniti.
... da neki areometri imaju ugrađeni termometar? Gustoća tekućine ovisi o temperaturi, a areometri su baždareni na točno određenoj temperaturi.
... da saharometar pokazuje udjel (postotak) šećera u vodenoj otopini, laktometar mjeri udjel masti u mlijeku, alkoholometar pokazuje udjel etanola u piću?

Areometar radi prema načelu Arhimedova zakona koji glasi: Tekućina na neko tijelo, djelomično ili potpuno uronjeno u nju, djeluje uzgonom – silom usmjerenom prema gore, a iznosom jednakom težini istisnute tekućine. Uzgon ovisi o gustoći tekućine.

Gaz pri plivanju

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• veća staklena posuda/kadica s vodom
• drveni kvadar
• šaka soli
• flomaster

Postupak izvođenja:
U staklenu posudu ili kadicu nalij vode do polovice visine. U vodu postavi kvadar da pliva. Flomasterom označi razinu vode na kvadru. Dodaj u vodu sol i ponovno označi razinu vode.

Što se događa?
Možeš li reći zašto se razine označene flomasterom razlikuju? Što možeš reći o odnosu težine kvadra i uzgona, a što o odnosu gustoća kvadra i vode? Ovisi li uzgon o obujmu cijeloga kvadra? O kojem njegovu dijelu ovisi uzgon? Ovisi li obujam uronjenog dijela kvadra o gustoći kvadra ili vode?

Zašto se to događa?
Budući da kvadar stabilno pliva na vodi, gustoća mu je manja od gustoće vode. Visina uronjenog dijela kvadra, tzv. gaz, ovisi o odnosu gustoća kvadra i vode.

A znaš li...
... da brodovi u svim morima ne plivaju jednako duboko uronjeni? Gustoća svjetskih voda znatno varira jer je koncentracija soli u morima na polovima, zbog malog ishlapljivanja vode vrlo mala i povećava se prema tropskim krajevima. Zato svi brodovi na trupu imaju oznake koje pokazuju visinu graničnih vodenih crta u vodama različitih gustoća.
... da se najveći gaz mjeri od najniže točke broda do vodene crte na mjestu gdje je brod najviše uronjen?
... da za šuplje tijelo ili tijelo građeno od različitih materijala (npr. brod), gaz ovisi o prosječnoj gustoći tijela? U šupljini tijela je zrak koji čini da je gustoća tijela manja od gustoće vode.
... da polovica školjke ubačena u vodu potone, a oprezno postavljena na površinu vode pliva na njoj? Školjka pliva jer je ispunjena zrakom, a ako uđe voda, npr. kroz rupicu na mjestu gdje je odvojen gornji dio školjke, školjka potone jer je njezina prosječna gustoća postala veća od gustoće vode.
... da led pliva na vodi tako da je oko 1/10 njegova obujma izvan površine vode, a 9/10 ispod površine? U oceanu je 11 % sante leda iznad površine, a u slatkoj vodi 9 %.
... da se putnički brod Titanic 14. travnja 1912. godine u Atlantskom oceanu sudario s ledenim brijegom koji ga je prepolovio i potopio? Od 2 223 putnika i članova posade preživjelo je samo 706. Među poginulima je bilo i 27 Hrvata. Titanic je pronađen 1985. godine.
... da se Titanic smatrao nepotopivim brodom i da mu je gaz bio 10,5 m?

Tijelo pliva na tekućini kada je težina istisnute tekućine jednaka težini tijela, a visina uronjenog dijela tijela (gaz) ovisi o odnosu gustoće tijela i gustoće tekućine. Obujam dijela tijela koji je uronjen u tekućinu ovisi o odnosu prosječne gustoće tijela i gustoće tekućine.

Potopljeni poklopac

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• plastični poklopac staklenke
• kadica ili veća čaša
• obična čaša
• voda

Postupak izvođenja:
U posudu i čašu ulij vodu malo preko polovice. Čašu pokrij poklopcem pa je naglo preokreni. Tako okrenutu čašu uroni u posudu s vodom. Spusti čašu i dobro pritisni poklopac uz dno. Podigni čašu.

Što se događa?
Kada čašu pokrijemo poklopcem pa je naglo preokrenemo, voda se ne prolije. Kada uronimo čašu u posudu s vodom, voda niti ulazi u čašu niti izlazi iz nje. Kada spustimo čašu i pritisnemo poklopac uz dno, poklopac ostane priljubljen uz dno. Kada voda uđe pod poklopac, on ispliva, ali razina vode u čaši ostaje ista i nakon što se poklopac odvojio.

Zašto se to događa?
Kada čašu pokrijemo poklopcem pa je naglo preokrenemo, poklopac drži pritisna sila zraka (posljedica atmosferskog tlaka) i adhezijske sile između vode i poklopca. Nakon uranjanja čaše u posudu s vodom, na poklopac djeluje još i uzgon vode. Kada spustimo čašu u vodu i poklopac se priljubi uz dno, uzgon na nj više ne djeluje jer ispod njega nema tekućine.

Na predmete uronjene u vodu u svim smjerovima djeluje hidrostatički tlak pa, zbog razlike hidrostatičkih tlakova na tijelo odozdo i odozgo, tekućina istiskuje tijela uronjena u nju. Kažemo da tekućina na tijelo djeluje uzgonom. Na sva tijela u zraku u svim smjerovima djeluje atmosferski tlak. Zbog razlike tlakova na donju i gornju površinu tijela, prema gore djeluje i uzgon zraka koji je, zbog male gustoće zraka, vrlo mali.

I zrak je tijelo

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• staklena posuda s vodom
• čep od pluta
• staklena čaša ili menzura

Postupak izvođenja:
U staklenu posudu ulij vodu, a na nju položi pluteni čep. Pokrij čep preokrenutom čašom pa čašu guraj prema dnu posude.

Što se događa?
Gdje će biti čep nakon što ga pokrijemo preokrenutom čašom, a čašu gurnemo prema dnu posude? Zašto se čep i razina vode pod čašom spuste? Zašto voda ne ulazi u čašu?

Zašto se to događa?
Posuda nije prazna, u njoj je zrak koji zauzima prostor i ne dopušta vodi da uđe u čašu.

A znaš li...
... da sok ili mlijeko iz kartonske ambalaže ne će pljuskati ako na ambalaži napraviš s druge strane još jedan otvor? Tada kroz jedan otvor zrak ulazi, a kroz drugi tekućina izlazi. Isti je učinak ako se napravi jedan dovoljno velik otvor da kroza nj istodobno ulazi zrak i izlazi mlijeko.
... da i mi imamo usta i nos jer kroz samo jedan otvor ne bismo mogli ni piti niti gutati? Zrak izlazi kroz nos i oslobađa prostor za prolazak pića i hrane.

Zrak je tijelo jer zauzima prostor pa istodobno u istom prostoru ne može biti i zrak i neko drugo tijelo, npr. voda.

Zrak kao uteg

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• list papira formata A4
• ravnalo (30 cm)

Postupak izvođenja:
Na stol postavi papir i rukom ga zagladi da dobro prianja uz podlogu. Pod papir stavi ravnalo tako da malo viri izvan papira i izvan stola. Rukom još jedanput istisni zrak pod papirom. Udari rukom po ravnalu i tako pokušaj podignuti list.

Što se događa?
Zašto papir ne možemo podignuti uz pomoć ravnala? Je li razlog tome njegova težina? Kolika je sila kojom zrak djeluje na papir?

Zašto se to događa?
Tlak zraka s gornje strane papira iznosi približno 100 000 paskala pa na list papira djeluje težina zraka oko 6 000 njutna. To je sila kojom tijelo mase 600 kilograma djeluje na podlogu, a to je približno masa 10 učenika. Ako je list priljubljen uz podlogu, s njegove donje strane nema zraka, pa onda ni tlaka zraka. Zbog tolike sile koja djeluje samo s gornje strane na papir, ne možemo ga lako podignuti. Ako zrak uđe ispod papira, tlakovi zraka iznad i ispod lista papira se izjednače pa ga možemo podignuti djelovanjem relativno male sile.

A znaš li...
... da se papir ne bi mogao uopće podignuti kada bi zrak pod njim bio potpuno isisan?
... da se iznad brda nalazi manje zraka nego iznad njegova podnožja pa se tlak zraka smanjuje kada se penjemo na brdo? Na svakih 100 m nadmorske visine tlak zraka se smanji za 1 330 paskala.
... da su tlak i gustoća zraka razmjerni pa kad se penjemo, gustoća zraka se smanjuje po istoj zakonitosti kao i tlak
... da pritisak zraka na krov kuće ploštine 100 m² iznosi 10 milijuna njutna, a to odgovara težini 1 000 automobila svakog mase 1 tone? Krov se ne uruši pod težinom zraka jer je isti pritisak zraka i ispod krova.
... da na svaki kvadratni centimetar tvojega tijela zrak pritišće kao uteg od 1 kg?
... da zrak djeluje na dlan kao dvije vreće cementa ili „uteg” od 100 kilograma? Mi to ne osjećamo kao „teret” jer je zrak svugdje, oko nas i u nama.
... da atmosferski tlak zraka ne zgnječi „praznu” plastičnu bocu jer ona nije prazna, nego je i unutar nje zrak? Tlak zraka unutar boce jednak je tlaku zraka izvan boce.

Tlak je sila podijeljena s ploštinom površine na koju djeluje (p = F/S). Zrak na svaki kvadratni metar neke površine djeluje u svim smjerovima silom od oko 100 000 N. To je iznos normalnog atmosferskog tlaka.

Zadrži vodu u cjevčici

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• posuda s vodom
• staklena ili plastična cjevčica

Postupak izvođenja:
U posudu napunjenu vodom uroni cjevčicu. Začepi cjevčicu s gornje strane prstom i izvuci je iz posude.

Što se događa?
Hoće li voda iscuriti kad podigneš cjevčicu? Što će se dogoditi ako makneš prst? Što zadržava vodu u cjevčici? Koje sile djeluju na vodu u cjevčici? Zašto voda iscuri kada makneš prst?

Zašto se to događa?
Ako cjevčicu začepiš s gornje strane prstom i izvadiš je iz posude, voda ne će iscuriti. Ako makneš prst, voda iscuri. Sila kojom zrak odozdo djeluje na površinu vode veća je od težine stupca vode u cjevčici te sprječava da voda iscuri.

A znaš li...
... da se na taj način voda, bez prelijevanja, može prenijeti iz jedne čaše u drugu?
... da se nakon okretanja cjevčice voda zadrži gore, a zrak koji je bio u cjevčici ostaje dolje?

Zrak djeluje tako da tlači u svim smjerovima, pa i odozdo.

Preokreni punu čašu

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• čaša s vodom
• papir nešto veće površine od otvora čaše

Postupak izvođenja:
Otvor čaše napunjene vodom pokrij papirom. Naglo preokreni čašu pridržavajući papir dlanom druge ruke. Maknuti ruku ispod papira.

Što se događa?
Hoće li voda iscuriti ako makneš ruku? Zašto voda ne istječe? U kojem smjeru djeluje atmosferski tlak?

Zašto se to događa?
Papir ostaje „zalijepljen” za čašu. Voda ne istječe. Malo vode pri okretanju iscuri, a malo je upije papir pa zrak u čaši zauzme veći obujam i malo se razrijedi, a zrak odozdo drži papir. Tlak je odozdo (atmosferski tlak) veći od tlaka odozgo (hidrostatičkoga tlaka vode i razrijeđenoga zraka u čaši) pa se papir malo ulegne.

A znaš li...
... da iz oprezno preokrenute bočice s uskim grlom, npr. od lijekova, voda ne će isteći iako nema nikakve „zaštite”? Tom učinku pridonosi i površinska napetost vode. Mora se paziti da se bočica naglo okrene i da se drži mirno. Ako uđe zrak, on istjera vodu.

Zrak djeluje u svim smjerovima, pa i odozdo. Ako atmosferski tlak s jedne strane površine nadvlada ukupni tlak s druge strane iste površine, ona se udubi.

Zrak čepi rupe

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• plastična boca s čepom
• igla ili šilo

Postupak izvođenja:
Iglom izbuši nekoliko rupica nešto ispod polovice boce. Bocu do vrha napuni vodom i začepi. Bocu stisni rukom, a zatim ponovno pusti. Odvij čep. Zatvori otvor rukom.

Što se događa?
Zašto voda ne istječe dok je boca začepljena? Koliki je tlak u boci, a koliki izvan nje? Zašto voda istječe ako bocu stisnemo rukom i ako odvijemo čep?

Zašto se to događa?
Istjecanjem male količine vode iz začepljene boce, tlak zraka i vode u boci se smanji, nastaje podtlak pa atmosferski tlak izvan boce „nadjača” i ne dopušta istjecanje vode. Neposredno nakon otvaranja čepa, hidrostatički tlak vode ostaje nepromijenjen, a tlak zraka u boci opet je atmosferski pa tjera vodu iz boce.

A znaš li...
... da se rupa može napraviti i na dnu plastične boce? Ako je čep zatvoren, voda ne će istjecati.
... da vakuumska vješalica jednako snažno prianja i ako se podloga okrene nagore?
... da se vakuumska vješalica odlijepi ako je sa strane malo podignemo da zrak uđe ispod nje?

Zrak i voda tlače u svim smjerovima (Pascalov zakon). Kada je boca s vodom začepljena, kroz rupicu isteče malo vode te se obujam zarobljenog zraka poveća pa je njegov tlak manji od atmosferskog tlaka. To smanjenje tlaka naziva se podtlak.

„Pirsana” vrećica

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• plastična vrećica (2 L)
• voda
• drveni štapići za ražnjiće

Postupak izvođenja:
U plastičnu vrećicu ulij vodu i dobro je zaveži. Vrećicu probodi drvenim štapićem za ražnjiće tako da štapić ostane zaglavljen na obje strane u probušenoj vrećici. Napravi to s još nekoliko štapića i dobit ćeš „pirsanu” vrećicu.

Što se događa?
Što ne dopušta istjecanje vode iz izbušene vrećice?

Zašto se to događa?
Za brtvljenje rupa, osim samih štapova, zaslužan je i zrak koji tlači sa svih strana, a štapići ne dopuštaju da u vrećicu uđe zrak koji bi istjerao vodu.

A znaš li...
... da malo vode uvijek iscuri iz vrećice te je tako u njoj tlak manji od atmosferskog tlaka? Budući da u vrećicu nije ušao zrak, voda se zadrži u njoj.

Zrak tlači na sva tijela sa svih strana. Kada je tlak vanjskog zraka veći od tlaka vode i zraka u „posudi” s rupicama, voda ne istječe.

Struja zraka

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• 2 lista papira (A4)

Postupak izvođenja:
Na užem kraju prstima drži papire tako da stoje uspravno jedan uz drugi. Odozgo snažno puhni između listova.

Što se događa?
Zašto su se listovi približili ili razmaknuli? Je li to u skladu s vašim očekivanjima? Što je tu proturječno? U kojem su sredstvu papiri? Koliki je tlak zraka?

Zašto se to događa?
Tlak mirnog zraka je iznimno velik (atmosferski tlak iznosi približno 100 000 N m^–2) pa na svaki list papira ploštine 0,06 m² zrak djeluje silom 6 000 N. Zrak je svugdje oko papira pa kako tlačnom silom djeluje u svim smjerovima, papiri stoje uspravno. Puhanjem između listova papira došlo je do njihova približavanja. To znači da je sila na listove s vanjske strane veća od sile s unutarnje strane. Budući da su jednake površine na koje djeluju, tlak s vanjske strane (atmosferski tlak) veći je od tlaka između listova, a to znači da se puhanjem između listova tlak smanjio, tj. nastao je negativan tlak, tzv. podtlak.

A znaš li...
... da se prema načelu stvaranja podtlaka ispuhuje nos?
... da se ova pojava može osjetiti u automobilu kraj kojega projuri neko veće vozilo, npr. kamion? Zbog strujanja zraka između kamiona i automobila, nastaje podtlak pa se automobil zaljulja.
... da to možeš osjetiti i ako hodaš rubom pločnika, a mimo tebe projuri kamion?

Tlak p je kvocijent pritisne sile F_n podijeljene s ploštinom S površine na koju ta sila djeluje (p = F_n/S). Tlak zraka prenosi se u svim smjerovima, a strujanjem se tlak smanjuje.

Mlaz iz slavine

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• mlaz vode iz slavine

Postupak izvođenja:
Pusti da mlaz vode iz slavine mirno teče.

Što se događa?
Je li svugdje jednako širok? Kako se voda giba kad iziđe iz slavine?

Zašto se to događa?
Mlaz je uži što je udaljeniji od slavine. Budući da je protok konstantan, tamo gdje je presjek manji, brzina vode mora biti veća. Brzina vode koja napušta slavinu povećava se zbog slobodnog pada pa se u području većih brzina strujanja mlaz suzuje.

A znaš li...
... da se lijevanjem ulja iz boce postiže isti učinak?
... da veća viskoznost ulja od gustoće vode omogućuje njegovo sporije gibanje i bolje kontroliranje strujanja?

Pri stacionarnome ili ustaljenom strujanju tekućine protok je stalan, odnosno kroz svaki presjek cijevi protječe jednaka količina tekućine u jednakim vremenskim razmacima. Zato je veća brzina strujanja u području cijevi s manjim presjekom, a vrijedi i obratno: povećavanjem brzine strujanja, smanjuje se površina presjeka mlaza pa se mlaz suzuje.

Žlica u mlazu

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• žlica
• mlaz vode iz slavine

Postupak izvođenja:
Usporedno s mlazom vode iz slavine drži žlicu za vrh drška. Izbočenom je stranom približavaj mlazu.

Što se događa?
Kakva će biti putanja mlaza nakon dodira sa žlicom? Kakvu ulogu imaju međumolekulske sile?

Zašto se to događa?
Iako intuicija upućuje na to da bi vodeni mlaz trebao odbaciti žlicu, događa se suprotno: žlica se „prilijepi” uz mlaz. S izbočene strane žlice struji voda i „nosi” sa sobom nešto zraka, pa je tlak s te strane manji. S udubljene strane žlice atmosferski je tlak pa je rezultat djelovanja razlike tih tlakova (podtlak) potiskivanje žlice prema mlazu. Voda se „zalijepi” za žlicu zbog djelovanja adhezijske sile između njih. Kada mlaz napusti žlicu, zbog tromosti se nastavlja gibati u smjeru tangente na površinu žlice.

A znaš li...
... da se pojava naziva Coanda-učinak jer ju je još 1930. godine otkrio rumunjski aerodinamičar Henri Coanda-Marie? On je primijetio da zrak (ili drugi fluid) iz mlaznica slijedi zakrivljene površine ako zakrivljenost plohe nije velika i ako kut mlaza prema površini nije prevelik.
... da se u tumačenju pokusa treba usredotočiti na pomake u horizontalnoj ravnini? Na pojedinim horizontalnim presjecima žlice ne postoji razlika hidrostatičkih tlakova.

Tamo gdje je brzina strujanja veća, tlak je manji (Bernoullijevo načelo) pa razlika pritisnih sila pomiče tijelo prema struji.

Izbaci lopticu

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• staklena boca
• salvetni papir ili stiropor

Postupak izvođenja:
Od malo salvetnog papira ili stiropora napravi lopticu. Staklenu bocu položi vodoravno na rub stola, a u njezino grlo postavi papirnatu lopticu. Snažno puhni 10-ak centimetara ispred grla boce.

Što se događa?
Kako možeš lopticu ubaciti u bocu a da je ne dotakneš? Hoće li loptica ući u bocu kada puhneš? Zašto kuglica izleti van ako puhneš? Je li boca prazna? Što je u boci? Koliki je tlak zraka prije puhanja izvan boce? A u boci? Jesu li tlakovi jednaki i kada puhneš? Koji je veći ako kuglica izleti van?

Zašto se to događa?
Loptica najprije miruje jer su tlakovi unutar boce i izvan nje jednaki. Puhanjem je ispred boce nastao podtlak (p < p_a). Sada je rezultantna sila usmjerena iz boce, u kojoj je tlak atmosferski.

A znaš li...
... da možeš puhnuti i bočno, okomito na bocu tako da struja prolazi ispred grla boce?
... da prema tom načelu rade razni sprejevi i injektori za napajanje parnih kotlova vodom?

Tamo gdje je brzina strujanja veća, tlak je manji. To je tzv. Bernoullijevo načelo.

Napuhivanje vreće za smeće

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• velika vreća za smeće (110 L)

Postupak izvođenja:
Iz vreće istisni sav zrak. Pokušaj napuhati vreću i uvjeri se kako to ide teško. Ispuši je pa pokušaj ovako: malo stisni vreću, a rukom oslobodi otvor. Odmakni vreću tridesetak centimetara od usta i puši prema otvoru.

Što se događa?
Ako vreću odmaknemo od usta i pušemo prema otvoru, vreća će se mnogo lakše i brže napuhati.

Zašto se to događa?
Puhanjem se tlak zraka ispred otvora smanji pa atmosferski tlak „gura” okolni zrak u vreću.

A znaš li...
... da se otvor lakše oslobodi ako malo stisneš vreću, a preko nje navučeš prsten promjera desetak centimetara, npr. od ljepljive vrpce/ selotejpa, pa preko prstena presaviješ krajeve vreće i rukom oslobodiš otvor?
... da se isti učinak postiže i kada trčeći s vrećom grabiš zrak koji miruje? Zrak se uz vreću giba i tako oko vreće nastaje podtlak pa se okolni zrak lako ugura kroz otvor.

Tamo gdje je brzina strujanja fluida veća, tlak je manji (negativan tlak) pa zrak struji od područja većeg tlaka prema području manjeg tlaka.

Ravnoteža tlakova

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• dvije jednake čaše
• plamenik
• metalna posuda
• balon

Postupak izvođenja:
Napuhnemo balon. Dvije jednake čaše zagrijemo u posudi s vodom. Njihove otvore prislonimo uz balon s dvije strane. Postavimo čaše na balon i sačekamo određeno vrijeme.

Što se događa?
Balon i čaše se “zalijepe” tako da se više ne mogu odvojiti, a balon se deformira “ulazeći” u čaše. Držeći jednom rukom možemo podignuti drugu čašu.

Zašto se to događa?
Zrak u čašama najprije je zagrijan, zatim zatvoren stijenkama balona, a tada ohlađen. Hlađenjem se zraku u čašama smanjio tlak. U balonu je tlak veći pa on većom silom prione na rubove čaša.

A znaš li...
... da se isti učinak se dobije ako plastičnu bocu ili limenku za napitke napunimo vrućom vodom, vodu izlijemo, a bocu začepimo. Hlađenjem zraka na sobnoj temperaturi tlak se smanji pa se boca (limenka) zgužva.

Voda u cjediljki

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• mala cjediljka
• ulje
• tanjur
• voda

Postupak izvođenja:
Može li cjediljka zadržati tekućinu? Umoči cjediljku u tanjur s uljem. Otresi je pažljivo. Tad vrlo polako ulijevaj u nj vodu.

Što se događa?
Cjediljka će se napuniti vodom. Izbliza se vidi kako voda napinje žičanu mrežu cjediljke, ali je ne probija.

Zašto se to događa?
Za pojavu je odgovorna površinska napetost vode. Ulje pomaže samo utoliko što žičanoj mrežici cjediljke daje glatki „ogrtač“ i smanjuje površinu rupica mrežice.

Podizanje tereta prstom

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• ravnalo
• uteg
• gumica

Postupak izvođenja:
Ravnalo osloni na gumicu tako da dobiješ „vagu”. Na jedan kraj ravnala stavi uteg. Prstima uravnoteži „vagu”. Pomiči ravnalo tako da uteg primičeš osloncu poluge.

Što se događa?
Postoji li način da podigneš uteg upotrebljavajući manju silu od njegove težine? Kako se mijenja sila kojom podižeš uteg kada povećavaš udaljenost oslonca i ruke? Koje sile djeluju na krakove poluge i koji je smjer njihova djelovanja? Kakav je odnos sila kada su krakovi uravnotežene poluge različitih duljina?

Zašto se to događa?
Ako je krak sile veći od kraka tereta, težina tereta može se svladati manjom silom. Poluga je jednostavan mehanički uređaj – motka poduprta u jednoj točki. Krak sile je najkraća udaljenost sile od oslonca, a krak tereta je najkraća udaljenost težine tereta od oslonca. Poluga je u ravnoteži kada je umnožak sile i kraka sile jednak umnošku težine tereta i kraka tereta.

A znaš li...
... da poluga može biti dvostrana i jednostrana?
... da je jednostranoj poluzi oslonac na jednome kraju poluge, a oba su joj kraka na istoj strani?
... da postoje brojni primjeri poluga iz svakodnevnog života (vaga, lopata, kosa, metla, vrata, kvaka, ruka, veslo, dizalica, škare, kliješta I dr.)?
... da je u svim primjerima poluga bitno najprije definirati oslonac?
... da je veslo jednostrana poluga kojoj je oslonac na kraju vesla u vodi? Krak sile je cijela duljina vesla, a krak tereta je udaljenost od oslonca do mjesta na kojem veslo dodiruje čamac.
... da je ruka jednostrana poluga kojoj oslonac može biti u laktu ili ramenu? Podizanjem utega na taj se način izvode tzv. vježbe snage (bildanje mišića) jer je krak sile mišića oko 10 puta kraći od kraka tereta (duljina podlaktice) pa je mišićna sila oko 10 puta veća od težine utega.

Tlak zraka

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• veća staklena čaša s vodom
• manja staklena čaša
• svijeća
• šibice

Postupak izvođenja:
Zapaljenu svijeću pomoću voska pričvrstimo za dno veće staklene čaše. U čašu, zatim, do polovine ulijemo vodu. Manjom čašom okrenutom naopako poklopimo zapaljenu svijeću.

Što se događa?
Zraku pod čašom poveća se temperatura i tlak. Kada se svijeća ugasi zrak u čaši se hladi i smanji mu se tlak. Budući da je atmosferski tlak veći od tlaka zraka u čaši, razina vode se podiže dok se ne uspostavi ravnoteža atmosferskog tlaka i tlaka zraka u čaši.

Zašto se to događa?
Često se (pogrešno) tumači da se razina vode u čaši podiže zato što voda nadomješta prostor potrošenog kisika. No, gorenjem nastaje jednaka količina plinova i para (ugljičnog dioksida i vodene pare) koji nadomještaju izgorjeli kisik.

Dvostruko slomljena olovka

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• visoka čaša
• ulje
• voda
• olovka
• žlica

Postupak izvođenja:
Čašu napuni vodom do polovine. U gornju polovinu oprezno žlicom ulij ulje do vrha čaše. U čašu dodaj olovku.

Što se događa?
Olovka se čini slomljenom na dva mjesta, odnosno doima se kao da se sastoji od tri dijela koja nisu svugdje jednake debljine.

Zašto se to događa?
Svjetlost dolazi u oko motritelja tako da prolazi kroz tri sredstva različitih optičkih gustoća: kroz vodu, ulje i zrak pa se lomi na granici svaka dva optički različita sredstva.

Novčić iznad čaše

Za izvođenje pokusa potrebno je:

• čaša
• voda
• novčić

Postupak izvođenja:
U čašu stavi 1 – 2 cm vode. Novčić ubaci uz rub čaše. Čašu podigni iznad razine očiju. Gledaj odozdo u površinu vode

Što se događa?
Zašto vidimo novčić? Kako nastaje njegova slika? Kako izgleda površina vode? Podsjeća li na zrcalo? Zbog koje optičke pojave vidimo sliku novčića? Što se događa sa svjetlošću na površini vode? Kako je dospjela u oko?

Zašto se to događa?
Ako gledaš odozdo pod određenim kutom, sliku novčića koji je u vodi vidiš iznad površine vode jer površina vode djeluje kao zrcalo. Pri prijelazu iz optički gušćeg u optički rjeđe sredstvo, na granici sredstava svjetlost se lomi pod većim kutom od upadnoga kuta. Ako je predmet u optički gušćem sredstvu (npr. pod vodom) i ako je upadni kut svjetlosti veći od graničnog kuta, na granici se svjetlost odbija kao od zrcala pa virtualna slika nastaje na produžetku odbijenih zraka, tj. iznad granične površine. Ta se optička pojava naziva potpuno odbijanje ili totalna refleksija svjetlosti.

A znaš li...
… da je pojavu najlakše uočiti ako je voda u čaši plitka?
… da pokus bolje uspijeva ako prostorija nije previše osvijetljena? Umjesto novčića može se upotrijebiti i bilo koji drugi predmet.
… da se i u razini površine vode vidi slika? Ona nastaje lomom svjetlosnoga snopa koji na površinu vode upada pod graničnim kutom (približno 490) pa se lomi pod 900 u odnosu prema okomici na površinu vode.