Fyzikovička - sv. Mikuláš

Padajúce snehové vločky: Prečo snehové vločky padajú na zem pomaly, aj keď na ne pôsobí tiažová sila?

• Sú veľmi ľahké a odpor vzduchu ich spomaľuje.

• Na sneh nepôsobí gravitácia.

• Sneh nepadá, vznáša sa.

Answer explanation

Snehová vločka má veľmi ľahkú hmotnosť a veľkú plochu vzhľadom na svoj objem.

Keď padá, musí sa "prebíjať" cez vzduch. Pritom dochádza k interakcii medzi povrchom vločky a molekulami vzduchu.

Tento odpor vzduchu spomaľuje jej pohyb smerom nadol.

Odpor vzduchu sa zvyšuje, keď rýchlosť vločky narastá, až dosiahne rovnováhu s tiažovou silou (gravitáciou), čo spôsobí, že vločka padá konštantnou, pomerne nízkou rýchlosťou.

Horúca šálka kakaa: Prečo kakao vychladne rýchlejšie, keď ho necháte na balkóne počas Vianoc?

• Okolitá teplota je nižšia.

• Kakao nemá dostatok energie.

• V zime sa nápoje vždy rýchlo ochladia.

Answer explanation

V zime je teplota vzduchu na balkóne omnoho nižšia ako teplota kakaa. Tento veľký rozdiel teplôt spôsobuje, že teplo z kakaa uniká rýchlejšie (Fourierov zákon).

Zároveň je kakao na balkóne vystavené prúdeniu studeného vzduchu. Tento pohyb vzduchu zvyšuje ochladzovanie, pretože studený vzduch okolo šálky kakaa neustále odnáša teplý vzduch, ktorý sa tvorí pri jeho povrchu, a nahrádza ho chladnejším vzduchom.

Medzi ďalšie faktory patrí aj sálanie tepla (každý objekt, vrátane kakaa, vyžaruje teplo vo forme infračerveného žiarenia) a vedenie tepla (ak položíte šálku kakaa na studený povrch, bude tento povrch odvádzať teplo zo šálky vedením.

Zamrznutá mláka: Pri akej teplote začne voda mrznúť?

• -10 °C

• 0 °C

• 10 °C

Answer explanation

Keď voda dosiahne teplotu 0 °C, začne sa meniť z kvapalného skupenstva na tuhé, čiže na ľad.

Tento proces sa nazýva tuhnutie.

Pri 0 °C sa molekuly vody spomalia natoľko, že začnú vytvárať pevné väzby a usporiadajú sa do kryštálovej štruktúry typickej pre ľad.

Táto štruktúra je menej hustá ako kvapalná voda, čo vysvetľuje, prečo ľad pláva na vode.

Trblietavý sneh: Prečo sa sneh na slnku leskne?

• Sneh má v sebe malé zrkadlá.

• Slnko je veľmi jasné.

• Svetlo sa odráža na ľadových kryštáloch snehu.

Answer explanation

Sneh pozostáva z miliónov drobných ľadových kryštálov, ktoré majú zložité a nepravidelné tvary.

Ľadové kryštály majú hladké povrchy, ktoré fungujú ako malé zrkadlá.

Hladké kryštály ľadu v snehu majú vyššiu schopnosť odrážať svetlo v porovnaní s inými povrchmi. Preto je sneh výrazne lesklý.

Sneh zároveň obsahuje veľké množstvo vzduchových bublín, ktoré pomáhajú rozptyľovať svetlo vo všetkých smeroch, čím prispievajú k jeho oslnivému vzhľadu.

Usporiadajte nasledujúce nápoje podľa toho, ako rýchlo vychladnú, od najpomalšieho po najrýchlejšie :

• Kakao v hrubej keramickej šálke.

• Horúci punč v plastovom pohári.

• Horúci čaj v kovovej šálke.

• Horúca čokoláda v tenkej sklenenej šálke.

Answer explanation

1. Kakao v hrubej keramickej šálke (najpomalšie vychladne) - keramika je dobrý tepelný izolant, najmä ak je hrubá. Táto vlastnosť spomaľuje únik tepla z kakaa, pretože keramika absorbuje teplo pomaly a takisto ho pomaly odvádza do okolia.

2. Horúci punč v plastovom pohári - plast je tiež dobrý tepelný izolant, ale na rozdiel od hrubej keramiky má plastový pohár tenšie steny, ktoré nedokážu tak dobre zabrániť úniku tepla.

3. Horúca čokoláda v tenkej sklenenej šálke - sklo je horší tepelný izolant ako keramika a plast, a ak je šálka tenká, teplo rýchlo uniká do okolitého vzduchu.

4. Horúci čaj v kovovej šálke (najrýchlejšie vychladne) - kov je výborný vodič tepla. To znamená, že kovová šálka veľmi rýchlo odvádza teplo z horúceho čaju do okolitého vzduchu (alebo do povrchu, na ktorom je šálka položená).

Priraďte fyzikálne veličiny k ich jednotkám :

• meter za sekundu (m/s)

• Energia

• Newton (N)

• Čas

• stupeň Celzia (°C)

• Rýchlosť

• sekunda (s)

• Sila

• Joule (J)

• Teplota

Answer explanation

1. 1. Sila - Newton (N)

2. 2. Teplota - stupeň Celzia (°C)

3. 3. Rýchlosť - meter za sekundu (m/s)

4. 4. Čas - sekunda (s)

5. 5. Energia - Joule (J)

Vianočné svetielka: Vianočný stromček má svetielka s celkovým príkonom 100 W.

Ak ich necháme svietiť 12 hodín, akú elektrickú energiu spotrebujú?

• 0,6 kWh

• 2,4 kWh

• 1,2 kWh

Answer explanation

Elektrická energia sa bežne vyjadruje v kilowatthodinách kWh,

preto si najskôr prevedieme príkon na kilowatty :

P = 100 W = 0,1 kW

Keďže svietia 12 hodín :

E = P×t = 0,1 kW × 12 h = 1,2 kWh

Svetielka spotrebujú 1,2 kWh elektrickej energie, ak ich necháte svietiť 12 hodín.

Pre zaujímavosť, ak poznáte cenu elektrickej energie (napr. 0,20 €/kWh), môžete vypočítať náklady:

Náklady = E × Cena za kWh = 1,2 × 0,20 = 0,24 €

Takže svietenie by vás stálo približne 0,24 €.

Roztrieďte nasledujúce situácie podľa toho, o aký pohyb ide :

• rovnomerne zrýchlený pohyb

• Padajúci darček v komíne

• rovnomerný priamočiary pohyb

• Snehová guľa sa valí z kopca

• voľný pád

• Sv. Mikuláš sa rovnomerne šmýka po ľade

Answer explanation

1. 1. Sv. Mikuláš sa rovnomerne šmýka po ľade - rovnomerný priamočiary pohyb

2. 2. Padajúci darček v komíne - voľný pád

3. 3. Snehová guľa sa valí z kopca - rovnomerne zrýchlený pohyb

Ak Santa pustí darček z výšky 5 metrov, akú rýchlosť bude mať, ak padá 1 sekundu? (Odpor vzduchu zanedbajte.)

• 5 m/s

• 10 m/s

• 5 m/s²

• 10 m/s²

• 2,5 m/s

Answer explanation

Na zistenie rýchlosti darčeka (v), (ak zanedbáme odpor vzduchu), potrebujeme vedieť len veľkosť tiažového zrýchlenia (g) a čas (t):

g = 10 m/s²

t = 1 s

Pomocou vzorca v = g.t vypočítame rýchlosť:

v = g.t = 10 m/s² . 1s = 10 m/s

Rýchlosť darčeka padajúceho voľným pádom v jednej sekunde je 10 m/s.

Hviezda na stromčeku: Ak hviezda na vrchu stromčeka svieti veľmi jasne, prečo ju vidíme?

• Svetlo je kúzlo Vianoc.

• Vyžaruje svetlo, ktoré sa dostane k našim očiam.

• Hviezda je elektromagnet.

Answer explanation

Hviezda na vrchu vianočného stromčeka je zdrojom svetla.

Hviezda vyžaruje svetelné lúče, ktoré sa šíria vo forme elektromagnetických vĺn (fotónov) a pohybuje sa vzduchom, až kým sa nedostane do našich očí.

Na sietnici oka stimulujú svetlocitlivé bunky (tyčinky a čapíky ), čo nám umožňuje vidieť svetlo a vnímať jas hviezdy.