Pr. 1: Napíš výsledky domáceho bádania (ponáranie lopty do vody).
Pr. 2: Nakresli obrázok čiastočne ponoreného lopty, ktorý tlačí ruka pod vodu. Aké sily na lopta pôsobí?
Pr. 3: Lopta na vode pláva, pretože na neho voda pôsobí vztlakovou silou. Pôsobí voda aj na predmety, ktoré neplávajú?
Pr. 4: Chová sa voda pri nadľahčovanie neplavoucích predmetov podobne ako u lopty (jej vztlaková sila sa zväčšuje s ponorením predmetu)? Uveď príklad z vlastnej skúsenosti.
Pr. 5: Na obrázku je nakreslená sivá gulička. Je úplne ponorená do vody a je vyrobená tak, že sa vo vode vznáša (ani nestúpa k hladine, ani neklesá ku dnu). Aké sily na ňu pôsobí? Zakreslite ich do obrázka. Napravo od šedej guličky je naznačená vo vode vo rovnakej hĺbke rovnako veľká myslená guľa z vody (môžeš si predstaviť, že je od
ostatné vody oddelená tenkou blankou, ktorá prakticky nič neváži). Ako sa „vodná“ gulička pohybuje? Aké sily pôsobia na nej pôsobí?

Pr. 6: Porovnaj veľkosti vztlakových síl v predchádzajúcom príklade. Ktoré sily a prečo majú rovnakú veľkosť ako vztlaková sila na šedú guličku?
Pr. 7: Na obrázkoch je nakreslené postupné ponáranie lopty do vody. Vyfarbi u každého okamihu Archimedovom teleso a vysvetli, prečo je vztlaková sila, ktorú voda vytláča loptu, pri väčšom ponorení väčší.

Pr. 8: On obrázkoch sú nakreslené rôzne predmety. Číslo u každého z nich udáva jeho objem. Akú vztlakovou silou bude každý z nich nadľahčovať voda, keď je úplne ponoríme? Akou silou ich budeme musieť do zatlačovať, aby zostali úplne ponorené?

Pr. 9: Máme k dispozícii k dispozícii predmet, ktorý vo vode klesá ku dnu, silomer, nádobu, dostatok vody a merací valec. Navrhni pokus, ktorým overíme platnosť Archimedovho zákona.
Pr. 10: Vo vode sú úplne ponorené dve rovnako veľké guľôčky. Jedna železná, druhá drevená. Pôsobí na obe rovnako veľká vztlaková sila vody? Čo sa stane, keď je pustíme? Prečo?
Pr. 11: Na hladine plávajú dve rovnako veľké guľôčky. Druhá je ponorená menej ako prvý. Ktorá z nich má menšiu hmotnosť?
Pr. 12: Čo je potrebné začať robiť, keď sa človek začne kúriť?

Pomôcky: voda, akvárium, loptička (alebo kus polystyrénu), súprava na demonštráciu Archimedovho zákona, Vernier silomer, čerstvé vajcia, pohár, soľ
Pr. 1: Napíš výsledky domáceho bádania (ponáranie lopty do vody).
Ponáranie lopty do vody (lopta nie je úplne ponorený): Čím viac je lopta do vody ponorený, tým viac ho musíme tlačiť, aby sa vo vode udržal, prípadne sa ponoril hlbšie. Lopta je úplne ponorený vo vode: sila, ktorú musíme tlačiť loptu do vody, sa nemení.
Pr. 2: Nakresli obrázok čiastočne ponoreného lopty, ktorý tlačí ruka pod vodu. Aké sily na lopta pôsobí?

Na loptu pôsobí smerom dole dve sily: gravitačná sila a sila ruky ⇒ na loptu musí pôsobiť ešte sila vody, ktorá ho tlačí proti ruky a proti gravitácii smerom nahor. Sila vody sa označuje ako vztlaková sila.
Na predmety ponorené do kvapaliny pôsobí vztlaková sila
Pr. 3: Lopta na vode pláva, pretože na neho voda pôsobí vztlakovou silou. Pôsobí voda aj na predmety, ktoré neplávajú?
Kameň je pod vodou ďaleko ľahšie ako na vzduchu. Vo vode unesie aj dospelého človeka (Keď sa šikovne položí).
Pr. 4: Chová sa voda pri nadľahčovanie neplavoucích predmetov podobne ako u lopty (jej vztlaková sila sa zväčšuje s ponorením predmetu)? Uveď príklad z vlastnej skúsenosti. Zaliezajú do rybníka. Kamienky na dne nás tlačí čoraz menej, nakoniec tlačiť prestanú a
začneme sa vo vode vznášať ⇒ voda nás nadľahčuje.
Pr. 5: Na obrázku je nakreslená sivá gulička. Je úplne ponorená do vody a je vyrobená tak, že sa vo vode vznáša (ani nestúpa k hladine, ani neklesá ku dnu). Aké sily na ňu pôsobí? Zakreslite ich do obrázka. Napravo od šedej guličky je naznačená vo vode vo rovnakej hĺbke rovnako veľká myslená guľa z vody (môžeš si predstaviť, že je od ostatné vody oddelená tenkou blankou, ktorá prakticky nič neváži). Ako sa „vodná“ gulička pohybuje? Aké sily pôsobia na nej pôsobí?

Na šedú guličku pôsobia dve sily – gravitačná sila Fg smerom nadol a vztlaková sila vodysmerom nahor. Ak sa guľôčka vznáša a nepohybuje sa, musia byť obe sily rovnako veľké (aby sa navzájom odpočítali).

Vodné gulička sa nepohybuje (voda nemôže ani padať ani stúpať vo vode). pôsobí tiež gravitačná sila a vztlaková sila od okolia vody a obe tieto sily musia mať rovnakú veľkosť.

Pr. 6: Porovnaj veľkosti vztlakových síl v predchádzajúcom príklade. Ktoré sily a prečo majú rovnakú veľkosť ako vztlaková sila na šedú guličku?
Obe vztlakovej sily (na šedú aj na vodnej guľôčku). Sú rovnaké (keby sme ich zabalili do tenkého igelitu, voda to nemôže spoznať).
Veľkosť vztlakovej sily na šedú guličku je rovnaká ako veľkosť:
• gravitačné sily na šedú guličku (pretože sivá gulička sa nepohybuje),
• vztlakovej sily na vodné guličku (obe rovnaké a úplne ponorené),
• gravitačné sily na vodné guličku (je rovnako veľká ako vztlaková sila na vodnej guľôčku).
Zhrnieme si pozorovanie z predchádzajúcich dvoch príkladov. Voda nepozná, z akého materiálu je predmet, ktorý sme do nej ponorili. Keby bol z vody, musela by ho nadľahčovať rovnakú silou, akú gravitácia vodné predmet priťahuje k nadol ⇒ voda nadľahčuje predmety rovnakú silou, akú gravitácie by gravitácia priťahovala ich ponorenú časť vyrobenú z vody.
Vodnému telesu, ktoré by bola na mieste ponorenej časti predmetu sa občas hovorí Archimedovom teleso podľa starogréckeho vedca Archimeda, a ktorý tento zákon objavil.
Kvapalina nadľahčuje teleso silou, ktorá sa rovná sile, ktorú by gravitácia priťahovala Archimedovom teleso z rovnakej kvapaliny.
Dodatok: Bežne sa Archimedov zákon udáva v nasledujúcom znení: Teleso ponorené do kvapaliny je nadľahčované silou, ktorá sa rovná váhe kvapaliny telesom vytlačenej. Ťarchou je v tomto znení označovaná sila veľmi blízka a len málo sa líšiaci od gravitačné sily (my zatiaľ rozdiel medzi týmito dvoma silami zanedbávame), kvapalina telesom vytlačená predstavuje Archimedovom teleso.
Pr. 7: Na obrázkoch je nakreslené postupné ponáranie lopty do vody. Vyfarbi u každého okamihu Archimedovom teleso a vysvetli, prečo je vztlaková sila, ktorú voda vytláča loptu, pri väčšom ponorení väčší.

Väčšia ponorenie do vody ⇒ väčšej Archimedovom teleso ⇒ väčšia myslená gravitačná sila na Archimedovom teleso ⇒větší vztlaková sila vody na loptu.
Pr. 8: On obrázkoch sú nakreslené rôzne predmety. Číslo u každého z nich udáva jeho objem. Akú vztlakovou silou bude každý z nich nadľahčovať voda, keď je úplne ponoríme? Akou silou ich budeme musieť do zatlačovať, aby zostali úplne ponorené?

Objem 2 litre ⇒ Archimedovom teleso by obsahovalo 2 litre vody ⇒ Archimedovom teleso by malo hmotnosť 2 kg ⇒ gravitácie by Archimedovom teleso priťahovala silou 2 * 10 = 20 N ⇒ voda by Archimedovom teleso nadlehčovala silou 20 N ⇒ voda bude nadľahčovať predmet silou 20 N.
Silu, ktorú by sme ho museli držať pod vodou spočítať nemôžeme, pretože poznáme iba silu, ktorá teleso tlačí hore, ale nevieme, ako veľká je gravitácia, ktorá ho ťahá nadol.

Objem 0,5 litra ⇒ Archimedovom teleso by obsahovalo 0,5 litra vody ⇒ Archimedovom teleso by malo hmotnosť 0,5 kg ⇒ gravitácie by Archimedovom teleso priťahovala silou 0,5 * 10 = 5 N ⇒ voda by Archimedovom teleso nadlehčovala silou 5 N ⇒ voda bude nadľahčovať predmet silou 5 N.
Silu, ktorú by sme ho museli držať pod vodou spočítať nemôžeme, pretože poznáme iba silu, ktorá teleso tlačí hore, ale nevieme, ako veľká je gravitácia, ktorá ho ťahá nadol.

Objem 3 litre ⇒ Archimedovom teleso by obsahovalo 3 litre vody ⇒ Archimedovom teleso by malo hmotnosť 3 kg ⇒ gravitácia by Archimedovom teleso priťahovala silou 3 * 10 = 30 N ⇒ voda by Archimedovom teleso nadlehčovala silou 30 N ⇒ voda bude nadľahčovať predmet silou 30 N.
Silu, ktorú by sme ho museli držať pod vodou spočítať nemôžeme, pretože poznáme iba silu, ktorá teleso tlačí hore, ale nevieme, ako veľká je gravitácia, ktorá ho ťahá nadol.
Pr. 9: Máme k dispozícii k dispozícii predmet, ktorý vo vode klesá ku dnu, silomer, nádobu, dostatok vody a merací valec. Navrhni pokus, ktorým overíme platnosť Archimedovho zákona.
Zavesíme predmet na silomer ⇒ zmeriame gravitačnú silu. Ponoríme predmet zavesený na silomeru do vody ⇒ zmeriame silu. Rozdiel zmeraných síl sa rovná vztlakovej sile (ponorený predmet nadľahčuje voda a preto nepôsobí na silomer tak veľkou silou).
Zmeriame objem, spočítame hmotnosť Archimedovho telesa a silu, ktorou ho priťahuje Zeme.
Výsledok by sa mal rovnať rozdielu nameraných síl.
Pr. 10: Vo vode sú úplne ponorené dve rovnako veľké guľôčky. Jedna železná, druhá drevená. Pôsobí na obe rovnako veľká vztlaková sila vody? Čo sa stane, keď je pustíme? Prečo?
Guličky sú rovnaké ⇒ ich Archimedovom teleso je rovnaké ⇒ pôsobí na ne rovnako veľká vztlaková sila.
Keď je pustíme:
• železná gulička klesne na dno (je ťažká ⇒ pôsobí na nej veľká gravitačná sila, ktorá premôže vztlakovú silu vody),
• drevená gulička vypláva na hladinu (je ľahká ⇒ pôsobí na nej malá gravitačná sila, ktorú premôže vztlaková sila).
Pr. 11: Na hladine plávajú dve rovnako veľké guľôčky. Druhá je ponorená menej ako prvý. Ktorá z nich má menšiu hmotnosť?
Obe guličky plávajú ⇒ u oboch je vyrovnaná vztlaková sila s gravitačnou silou.
Druhá gulička je ponorená menej ⇒ má menšiu Archimedovom teleso ⇒ pôsobí na ňu menšie vztlaková sila ⇒ pôsobí na nej menšie gravitačná sila ⇒ je ľahšia.

Pr. 12: Čo je potrebné začať robiť, keď sa človek začne kúriť?
Musíme zväčšiť vztlakovú silu, ktorá nás tlačí nahor ⇒ musíme ponoriť väčšiu časť svojho tela do vody, aby sme zväčšili svoje Archimedovom teleso.

Dodatok: Inštinktívne však topiaci postupuje presne opačne: snaží sa z vody dostať čo najväčšiu časť svojho tela ⇒ zmenšuje svoje Archimedovom teleso a tým aj vztlakovú silu vody ⇒ skôr sa unaví ⇒ skôr sa utopí.
Zhrnutie: Voda nadľahčuje ponorené predmety, pretože by musela dokázať udržať vodu, ktorá by bola na ich mieste.

Pr. 1: Slon africký býva vysoký až 4 m a váži aj cez 7000 kg. Žirafa síce meria až 6 m, ale pretože je štíhla, váži obyčajnou desatinu toho, čo slon. Je horšie, keď ti šliapne na nohu slon alebo žirafa?
Pr. 2: Skús nájsť dôvod, prečo by obvyklý odhad, že šliapnutia slona je ďaleko horšie, mohol byť nesprávny.

Pr. 3: Urči, akou silou pôsobí na 2
1cm žirafa a akou silou pôsobí slon.
Pr. 4: Sformulujte poučenia, ktoré plynie z premýšľania o slonovi a žirafe.
Pr. 5: Čí stopy sa otlačiť do pôdy hlbšie – žirafy alebo slona?
Pr. 6: Prečo majú horské bicykle hrubšie pneumatiky než kolesá cestné?
Pr. 7: Prečo sa ostrým nožom reže ľahšie než tupým?
Pr. 8: Čím sa líšia nohy sliepky a kačice? Prečo?
Pr. 9: Skús vymyslieť, ako s vybavením dostupným v škole, demonštrovať tlak vyvolaný slonom.
Pr. 10: Akým tlakom tlačíš na podlahu, keď sa houpáš na stoličke?
Pr. 11: Odhadni výpočtom, ako veľkým tlakom pôsobíš na sneh, keď si nazuješ lyže. ako veľkým tlakom pôsobíš na ľad, keď ideš na korčuliach?
Domáce bádania: Navrhni a pokus sa zostrojiť simulátor „slonieho tlaku“.

Pomôcky: milimetrové papiere, ceruzka
Pr. 1: Slon africký býva vysoký až 4 m a váži aj cez 7000 kg. Žirafa síce meria až 6 m, ale pretože je štíhla, váži obyčajnou desatinu toho, čo slon. Je horšie, keď ti šliapne na nohu slon alebo žirafa?

Zrejme slon, pretože je ďaleko ťažšie ako žirafa.
Pr. 2: Skús nájsť dôvod, prečo by obvyklý odhad, že šliapnutia slona je ďaleko horšie, mohol byť nesprávny. Keď nám niekto šliapne na nohu, nezáleží len na tom, ako je ťažký ale aj na tom, ako je
obutý. Čím má väčšiu nohu, tým viac sa jeho sila rozkladá a pôsobí menej (ako keď si stúpneme do snehu v topánkach alebo v lyžiach).
Poriadnu predstavu o tom, ako pôsobí slon alebo žirafa na zem získame až vo chvíli, keď budeme vedieť, aká veľká sila pripadá na kúsok plochy (napríklad 2 cm) ⇒ potrebujeme poznať
plochu nôh žirafy a slona.
Pedagogická poznámka: V triede sa zvyčajne spustí diskusia o tom, ako by sa dala plocha nôh zmerať. Nie je vhodné ju stopnúť príliš rýchlo, ale nemala by trvať ani príliš dlho. Na obrázku sú nakreslené kopýtka žirafy a noha slona na štvorcovej sieti s veľkosťou
štvorčeka 1 cm².

Pr. 3: Urči, akou silou pôsobí na 1cm² žirafa a akou silou pôsobí slon.
žirafa
Hmotnosť 700 kg ⇒ gravitačná sila Fg = mg = 700 * 10 = 7000 N.
Plocha kopýtok: 4 * 120 = 480 cm²

480 cm²… 7000N
1 cm² …7000 : 480 = 14,6 N / cm²
Slon
Hmotnosť 7000 kg ⇒ gravitačná sila Fg = mg = 7000 * 10 = 70000 N.
Plocha kopýtok: 4 * 1300 = 5200 cm²
5200 cm … 70000 N
1 cm² …70000 : 5200 = 13,5 N / cm²
Slon má ďaleko väčšiu plochu nôh, preto na každý centimeter plochy pôsobí menšou silou ako žirafa, ktorá je síce ďaleko ľahší, ale jej kopýtka majú ešte ďaleko menšiu plochu.
Pr. 4: Sformulujte poučenia, ktoré plynie z premýšľania o slonovi a žirafe. Následky pôsobenia sily nezávisí len na jej veľkosti, ale aj na veľkosti plochy, na ktorá sila pôsobí.
Následky pôsobenia sily nezávisí len na jej veľkosti, ale aj na veľkosti
plochy, na ktorú pôsobí. Sile, ktorá pôsobí na každý kúsok plochy (napríklad cm²), hovoríme tlak, značíme ju písmenkom p.
Pr. 5: Čí stopy sa otlačiť do pôdy hlbšie – žirafy alebo slona?
Žirafa pôsobí na zem väčším tlakom ⇒ jej stopy budú hlbšie ako stopy slona.
Pr. 6: Prečo majú horské bicykle hrubšie pneumatiky než kolesá cestné? Horské bicykle slúži aj na pohyb v teréne ⇒ aby sa neprepadala do mäkkej pôdy, musí pôsobiť na zem čo najmenším tlakom ⇒ musí doliehať na zem väčšou plochou.
Pr. 7: Prečo sa ostrým nožom reže ľahšie než tupým?
Ostrý nôž sa dotýka predmetu na malej ploche ⇒ pôsobí obrovským tlakom (aj pri malej sile) ⇒ ľahko naruší predmet a rozreže ho.
Pr. 8: Čím sa líšia nohy sliepky a kačice? Prečo?
Kačica má medzi prstami blanu ⇒ väčšia plocha nôh ⇒ menší tlak na podložku ⇒ kačica sa neprepadá ani v bahne na brehu rybníka.
Ďalším dôvodom pre väčšiu plochu nôh je ich využitie pre plávanie vo vode.
Pr. 9: Skús vymyslieť, ako s vybavením dostupným v škole, demonštrovať tlak vyvolaný slonom.
Môžeme zaťažiť nejaký predmet s malou plochou tak, aby pôsobil tým správnym tlakom a položiť si ho na ruku.
Pedagogická poznámka: Žiaci najskôr tvrdí, že bude potrebné niečo veľké a ťažkého, ale za chvíľku určite niekto príde na to, že stačí dostatočne malá plocha a vystačíme aj s malou hmotnosťou.
Pr. 10: Akým tlakom tlačíš na podlahu, keď sa houpáš na stoličke?
Musíme poznať plochu nohy u stoličky.
Plocha jednej nohy u stoličky: 2
1 cm² ⇒ dve nohy 2 cm².
Hmotnosť 78 kg ⇒ gravitačná sila Fg = mg = 78 * 10 = 780 N.

Pri húpanie na stoličke, pôsobím na podlahu tlakom 390 N / cm².
Pr. 11: Odhadni výpočtom, ako veľkým tlakom pôsobíš na sneh, keď si nazuješ lyže. ako veľkým tlakom pôsobíš na ľad, keď ideš na korčuliach? Potrebnej veľkosti odhadni. Musíme odhadnúť plochu lyží aj plochu korčúľ.
Lyže (zjazdové): dĺžka 170 cm, šírka 9 cm.

Plocha lyží:
2 * 170 * 9 = 3060 cm²
Tlak: 780 : 3060 = 0, 25 N / cm²
Korčule: dĺžka 25 cm, šírka 0,3 cm.
Plocha korčulí: 2 * 25 * 0,3 =15 cm²
Tlak: 780 : 15 = 52 N / cm²
Pri jazde na lyžiach pôsobíme na sneh tlakom 2
0,25 N / cm, pri korčuľovaní pôsobíme na ľad tlakom 52 N / cm².
Domáce bádania: Zisti, čo nepresnejšie, akým tlakom pôsobíš bosý na zem. hľadaj čo najpresnejšie a najjednoduchšie postup. Rada: Môžeš využiť milimetrový papier alebo presné váhy.
Domáce bádania: Navrhni a pokus sa zostrojiť simulátor „slonieho tlaku“.
Dodatok: Obrázky stop prevzaté z učebnice Fyzika okolo nás pre 6. ročník, Rojko a kol. Scientia.
Zhrnutie: Nezáleží len na veľkosti sily, ale aj na ploche, na ktorú sila pôsobí.