Některé užitečné poznatky z fyziky jste si mohli přečíst již v článku z roku 2022. Tento článek můžeme brát jako jeho volné pokračování.

Archimédův zákon

Jedním z fyzikálních zákonů, bez kterého byste si nemohli ani zaplavat, je Archimédův zákon. Ten říká, že „těleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno silou, které je rovna váze kapaliny tělesem vytlačené“. Jinými slovy to znamená, že těleso je nadlehčováno silou, která odpovídá váze takového objemu kapaliny, jaký je objem toho tělesa. Takže například člověk, který vleze do rybníka, je nadlehčován takovou silou, která odpovídá váze stejného množství vody, jako je objem toho člověka. A protože hustota lidského těla je podobná jako hustota vody, při nádechu i o něco menší, je člověk nadlehčován a udrží se na hladině, a při vhodné poloze dokonce i bez pohybu. Výhodné je koupání v moři, slaná voda je trochu těžší než čistá a tudíž nadlehčuje trochu víc. A prý velmi hodně nadlehčuje velmi slaná voda v Mrtvém moři.

Předměty, které jsou lehčí než voda, se neponoří úplně, ale pod hladinu se ponoří jen taková část objemu toho předmětu, která odpovídá objemu vody, který váží tolik, co ten předmět. Takže hodně lehké předměty, například pěnový polystyrén, se ponoří jen nepatrnou částí svého objemu, a většina objemu zůstane nad hladinou. Předměty těžší než voda se potopí, ale jsou také nadlehčovány. Takže například kámen určité velikosti, ležící pod vodou, můžete zvednout ze dna, ale už ho nezvedete nad hladinu, na břehu byste ho taky neuzvedli. Dřevěnou kládou plující po hladině můžete poměrně snadno manipulovat, ale nad hladinu ji neuzvednete.

Archimédův zákon platí nejen pro kapaliny, ale i pro plyny. Když se pouťový balónek naplní plynem lehčím než vzduch, letí nahoru, a když pustíte jeho provázek mimo místnost, uletí vám; v místnosti zůstane na stropě, a když z něj plyn vyprchá, pak teprve spadne na zem. Lehčí než vzduch je i teplý či horký vzduch, proto se používají i balóny, které nejsou plněny plynem lehčím než vzduch, ale ohřátým vzduchem.

Horkovzdušný balón v červenci 2006

Text Archimédova zákona upozorňuje nejen na to, že těleso je nadlehčováno, ale i na to, že těleso vytlačuje kapalinu. Pokud naplníte vanu, sud, necky nebo jinou nádobu až po okraj vodou a ponoříte se tam, z nádoby přeteče takové množství vody, které váží tolik, co vy. Stejně tak když naplníte například hrníček čajem úplně až po okraj a vhodíte tam například cukr, čaj přeteče.

Páka

Páka je docela jednoduché zařízení, které se učí snad hned na začátku fyziky. V zásadě je to tyč, která je v jednom bodě upevněná nebo opřená, a její fyzikální vlastností je, že ve větší vzdálenosti od toho bodu, kde je upevněna nebo opřena, se pohybuje po delší dráze, ale menší silou, blíž u toho upevnění se pohybuje po krátké dráze a větší silou. Páka se kolem nás vyskytuje všude, kam se podíváte. Například takový ten klíč na utahování matek je páka, kde koncem toho klíče otáčíte o mnoho centimetrů, aby se ta matička pootočila o pár milimetrů. Ale tak silně, že pouhou rukou ji tak pevně neutáhnete. Páka se používá, když potřebujete pohnout těžkým kamenem – vezmete nějakou pevnou tyč, vsunete pod ten kámen, těsně u kamene něčím podložíte a delší konec páky stlačíte třeba o půl metru. Kámen se pohne o centimetr, ale takovou silou, kterou byste bez páky nevyvinuli.

O prázdninách se s pákou můžete setkat na dětském hřišti. Taková ta houpačka, kde sedí dva proti sobě a střídavě je jeden nahoře a druhý dole, je v podstatě páka.

Houpačka na dětském hřišti Meruňková, © ŠJů

Na takové houpačce je ideální, když oba dva uživatelé váží stejně. Ale co když neváží? Co když tam je třeba rodič a dítě, nebo tlustý a hubený kamarád? Aby ten těžší seděl na zemi a ten lehčí byl nahoře a třepal nožičkama, to není úplně ono. A v takovém případě se dá využít základní vlastnosti páky – ten těžší si nesedne na tu sedačku, ale blíž ke středu. Pokud je dvakrát těžší, tak zhruba do poloviny vzdálenosti mezi sedačkou a středem. Je to sice nepohodlné, ale mohou se takto pohoupat i různě těžcí uživatelé.

Vlny

Vlny jsou všude a pořád. Elektromagnetické a akustické vlny pro dnešek vynecháme a podíváme se na vlny na hladině. Ty vznikají na rozhraní mezi lehčím a těžším prostředím s různou rychlostí proudění. Na dovolené se můžeme setkat s vlnami na moři, přehradě, rybníku a podobně. Jakým způsobem vznikají, na to jsou nějaké děsně složité rovnice, ale v zásadě na vodě vznikají tím větší vlny, čím rychlejší je proudění a čím větší je plocha, na které se mohou vytvářet. Typicky jsou poměrně velké vlny na moři, které je dost velké a i tam bývá více větrno.

Fotka mořských vln je na článkovém obrázku.

Ale při dostatečné rychlosti větru se docela zajímavé vlny mohou vyskytnout i na přehradách, jezerech nebo rybnících. Takhle například vypadalo při silném větru jezero Milada u Ústí nad Labem, dlouhé pouhé 3 kilometry:

Vlny se však mohou vyskytnout nejen na hladině vody, ale i na jiných rozhraních mezi prostředími s různou hustotou – například při takzvané teplotní inverzi se mohou vlny vytvářet na rozhraní mezi teplým vzduchem nahoře a studeným dole.

Mlha v Krkonoších na podzim 2015

Při vhodném rozdílu teploty a vhodné rychlosti větru se pak může stát, že vlny na horní hranici mlhy, která je v tom studeném vzduchu dole, způsobují, že určité místo na horách se v několikaminutových intervalech střídavě dostává do mlhy a nad mlhu.

Tepelná vodivost

Důležitá věc, a to i o prázdninách, je tepelná vodivost. Ta charakterizuje, jak moc různé materiály přenášejí teplo. Co myslíte, při jaké teplotě vás nějaký předmět může spálit? To je různé a záleží to mimo jiné právě na tepelné vodivosti. Když se dotknete horkého předmětu s dobrou tepelnou vodivostí, což jsou typicky zejména kovy, pak se teplo snadno a rychle dostane z toho předmětu na vaši kůži a může způsobit popáleninu. Například když ponoříte kovovou lžičku do horkého čaje, za chviličku je tak horká, že ji nemůžete vzít do ruky. Naproti tomu špatně tepelně vodivé předměty mohou mít vysokou teplotu a nespálí vás. Například v sauně bývá teplota kolem 90 až 100 °C i více, ale když se návštěvník dotkne dřevěného prkna, ze kterého tam jsou lavice, tak se nespálí a může si na ty lavice i sednout. O dřevěnou lžičku ponořenou do čaje, pokud její držadlo bude suché, se nespálíte.

S tepelnou vodivostí se potkáte i na prázdninách u moře. Při teplém počasí a trvalém slunečném svitu jsou povrchy docela horké. Když jdete bosýma nohama po pláži, tak je to někdy až dost nepříjemné, protože písek je dost horký. Pokud tam však jsou takové ty prkenné chodníčky, po těch se bosou nohou dá projít. Naproti tomu když bude v cestě nějaký plech, do kterého se opírá sluníčko, tak na něj bosou nohou radši vůbec nešlapte, to by mohlo hrozit i popáleninou.

Tepelná vodivost samozřejmě platí i pro studené předměty. Když sáhnete do mrazáku pro něco kovového, tak vám téměř okamžitě málem umrzne ruka, zatímco když si z téhož mrazáku podáte něco dřevěného nebo ještě lépe pěnový polystyrén, bez problémů to udržíte.

V této souvislosti je možno připomenout, že voda má asi 25× větší tepelnou vodivost než vzduch. Proto ve vzduchu lze i v lehkém oblečení vydržet i pár minut při teplotě kolem 0 °C nebo i při mrazu, zatímco vydržet ve vodě o teplotě kolem 0 °C už docela dá zabrat. Záleží také na proudění, při větru studený vzduch odvádí teplo rychleji a tudíž se i při stejné teplotě zdá chladněji.

Pohlcování světla různými barvami

Sluneční světlo přináší nějakou, a to nemalou, energii, která zahřívá předměty, na které dopadá. Ale v závislosti na barvě předmět část energie odráží a jenom část se pohltí a předmět zahřeje. Nejvíc energie odráží bílá barva. Takže když máte na pláži tašku s jídlem a nechcete, aby se zkazilo moc rychle, je lépe tu tašku zakrýt bílou látkou než černou. Naopak černá barva polhcuje většinu dopadajícího světla.

Když na prudkém slunečním světle budou dva plechy, jeden černý a jeden bílý, tak o ten černý se snadno spálíte, o ten bílý byste nemuseli. Pokud máte na pláži nějakou techniku, které nadměrné horko nesvědčí, například mobil, je vhodné to mít zakryté, a to pokud možno něčím bílým.

Fyzika je zajímavá, ale náročná, plná složitých vzorečků. Ale v tomto článku jsme popsali několik fyzikálních jevů pokud možno bez vzorečků, které by vám mohly být užitečné i v době, kdy vám nehrozí vyvolání k tabuli a zkoušení z fyziky na známky. Snad tento text aspoň někomu trochu pomůže.