Tam VENKU je fyzika

Svět za okny není jen plný života, plynoucích dějin, příběhů a umění, je (a podotýkáme především) plný fyziky. Svět a jeho podoba je podmíněn fyzikálními zákony, termomechanikou, hydromechanikou a gravitací, vnímáme ho pak díky optice nebo třeba akustice. V hloubi je to vše pak podloženo zákony fyziky nejmenších, nebo naopak největších rozměrů, které popisuje kvantová mechanika a teorie relativity. Ano, můžeme podstatu vyjádřit často vzorcem, nákresem na tabuli, demonstrováním pokusu před celou třídou, ale můžeme (s pravděpodobně větším úspěchem) vyrazit VEN.

Vše živé, co kolem nás roste a běhá, tak roste a běhá s ohledem na fyzikální pravidla. Jen stavba těla: list, kmen, stonek, ale i kost nebo ptačí pero mají tvar, který díky momentu setrvačnosti zaručuje v tom správném směru pevnost, v jiném umožňuje pružnost a ohyb. Veškerý pohyb (lokomoce) počítá s třením a gravitací – a jde-li o pohyb vodou nebo vzduchem, pak s hydromechanikou a aerodynamikou. Klouby jsou dokonalá kuličková, válečková nebo sedlová ložiska, srdce nebo plíce pumpa, oko s mozkem vynikající optický aparát.

Při běžné činnosti vědomě či díky zkušenosti (často je to obojí) využíváme základní fyzikální principy. Rytí rýčem, to je nejprve akce a reakce (šlápnu na rýč a ten se napře proti zemi), pak mechanická práce proti tření (rýč zajede do půdy), potom páka, když obrátím hroudu hlíny. Princip páky je i práce s lopatou či zahradnickými nůžkami. Při práci s krumpáčem nebo motykou přeměňuji svou mechanickou práci na polohovou energii, ta se vlivem gravitace mění na pohybovou energii a nakonec se mění zase na práci a výsledkem je odloupnutý kus zeminy. Tohle v učebně opravdu těžko předvedete.

Venku také fouká vítr, tečou řeky a potoky. S pomocí chmýří hozeného do větru nebo klacíku na hladině toku si můžeme ukázat, jak funguje hydromechanika, například laminární a turbulentní proudění. Zapalte oheň, naplňte balon horkým vzduchem a sledujte principy termomechaniky.

Všimněte si podivuhodné vody: co všechno umožňuje její povrchové napětí, jak vznikají, běží, skládají se a odrážejí vlny, kdy a kde vzniká led. Vnímejte chlad při přeměně skupenství, sledujte sublimaci sněhu. Měřte teplotu v rybníku a zjistěte, kolik stupňů má u dna a kolik na hladině – a proč je to právě tak. Sledujte, kdy vzniká rosa a kdy jinovatka – a kdy naopak námraza. Zapisujte si srážky, ale i evaporaci.

Měřte teploty v lese, na louce, pod vodou a v půdě. Zjišťujte jejich denní průběh. A co teplota ve skleníku nebo pařeništi? … co teplota různých povrchů? Vyrobte si solární sušičku nebo solární pec. Odhadněte a potom změřte, kdy je během dne nejnižší a kdy naopak nejvyšší teplota. A co změříte, pokuste se porovnávat, pojmenovat, pochopit a zasadit do širších souvislostí.

Poslouchejte, jak se zvuk odráží od rovné stěny, jak od vlnitého plechu, od klenby v podloubí. Zatelefonujte si trubkou zábradlí nebo si vyrobte dendrofon z klacků, píšťalku z vrbového prutu nebo stonku křídlatky. Naučte se pískat na trávu. Vnímejte, jak se nese krajinou vysoký, jak nízký tón. Teď na jaře poslouchejte ptáky, žáby. Vnímejte, jak vás ovlivňuje znečištění hlukem, vyzkoumejte, jak významný je v tomto směru třeba pás keřů u silnice nebo les. Snadno si toho všimnete třeba u hučícího splavu – i malá překážka velmi změní zvuk, který uslyšíte.

Vaše oko je dokonalé čidlo, zjistěte, co dělá, když zaostřuje (a potřebujeme zaostřovat do dálky, to ve třídě příliš dobře nejde), jak se mění vnímání oka v noci, proč vidíme černobíle? A s optikou si můžete venku „hrát“ celé hodiny. Vytvořte duhu a správně ji zakreslete, sledujte další optické jevy v atmosféře, irizaci a parhelium, červánky, vycházející slunce…

A nezapomeňte na fyziku vesmíru, cykly v přírodě, délku dne a noci. Pozorujte planety, hvězdy, měsíc. Vyrobte si sluneční hodiny – pochopíte a využijete velmi mnoho z matematiky, geometrie, astronomie a nakonec i biologie.

Letos vás budeme provázet fyzikou VENKU celý rok, sledujte blog, těšte se na videa, ukázky aktivit, pokusů, nápadů na pozorování. A protože je fyzika jedním z úhlů pohledu na náš svět, čekejte samozřejmý kontakt i s matematikou, biologií, chemií nebo zeměpisem.

Těšíme se na to!

Martin Kříž
(Chaloupky)

Tomáš Krásenský
(Gymnázium Jihlava)