Mechanická húsenica

Húsenica na gumičku je jednoduchá, no veľmi efektná hračka, ktorá vyžaduje trochu trpezlivosti hlavne pri skladaní chvosta. Skrýva sa v nej tak zákon zachovania energie, ako aj zákon zotrvačnosti.

Videonávod tohto pokusu, ako aj všetkých predchádzajúcich nájdete na stránke video.matfyzjein.sk/experimenty.

Pomôcky

Nožnice, papier na pečenie alebo veľmi podobný ľahko skladateľný papier dlhý asi 1 m, ceruzka, pravítko, dve väčšie kancelárske spinky, lepiaca páska, špagát, plastová fľaša, plastová rúrka – napríklad obal z lepidla, balzamu na pery či cievka z nití s priemerom asi 2 cm a dĺžkou 4 až 5 cm, tri gumičky do vlasov – aspoň jedna musí byť dostatočne dlhá, aby sa dala nasadiť na rúrku cez pozdĺžnu os.

Postup

Z plastovej fľaše vystrihneme hlavu, potrebujeme dutý polvalec. Z dvoch veľkých kancelárskych spiniek vytvarujeme polkruh s priemerom hlavy, ktorý je ukončený háčikmi dovnútra kruhu. V strede čela hlavy urobíme dierku dostatočne veľkú na to, aby ňou prešiel špagát. Hlavu môžeme dotvoriť podľa vlastnej fantázie.
Základom poháňacieho mechanizmu je rúrka, na ktorú navlečieme gumičku pozdĺž najdlhšej osi a tú prichytíme pomocou ďalších dvoch gumičiek. Mechanizmus húsenice by mal byť symetrický, v opačnom prípade sa nám občas môže stať, že sa húsenica zasekne. V strede mechanizmu upevníme lepiacou páskou špagát a namotáme približne 50 cm, zvyšných 50 cm necháme zatiaľ voľne visieť. Keď položíme mechanizmus na stôl, musí sa stola dotýkať gumičkami ako akýmisi dvomi pneumatikami. Ak sa dotýka špagátom, potom musíme trochu špagátu odmotať, alebo na pneumatiky pridať ešte ďalšie gumičky. Takto pripravený mechanizmus upevníme na očká drôtu hlavy. Voľnú niť prevlečieme uprostred hlavy smerom nahor, pričom by sa mala odmotávať z prednej časti mechanizmu.
Chvost zhotovíme z papiera na pečenie, na ktorý nakreslíme tvar tela podľa obrázka v popise videa. Celý vyrovnaný chvost by mal mať dĺžku 50 až 100 cm, šírku podľa dĺžky obvodu hlavy (buď 15 cm alebo polovica obvodu plastovej fľaše). Tvar vystrihneme a poskladáme, najskôr všetky ohyby hore (plná čiara), potom ohyby dole (čiarkovaná čiara). Chvost pomocou lepiacej pásky pripevníme k hlave.

Realizácia

Húsenicu položíme na hladký povrch, ako sú linoleum, plávajúca podlaha, dlažba a podobne. Zatiahneme za špagát smerom nahor, potom ho pomaly uvoľníme a húsenica sa posunie dopredu.

Pozorovanie

Pri potiahnutí špagátu nahor húsenica ostáva na mieste, jemne sa podvihne a začne sa odmotávať špagát, čím sa začne natáčať gumička poháňacieho mechanizmu. Pri uvoľnení špagátu hlava, a teda aj pneumatiky mechanizmu dosadnú na podlahu a gumička sa začne odtáčať, čím posúva húsenicu dopredu. Pri pohybe dopredu sa špagát opätovne natočí na mechanizmus. Meníme kinetickú (pohybovú) energiu svojej ruky na tzv. potenciálnu (polohovú) energiu gumičky, ktorá sa spätne premení na kinetickú energiu húsenice.
Húsenica sa pohybuje, chvost sa počas pohybu rozťahuje a opätovne sťahuje, trasie sa. Chvost sa v prvom okamihu pohybu húsenice natiahne, akoby nestihol zareagovať na pohyb hlavy a potom ju dobehne, dokonca sa trochu stlačí a opätovne narovná. Hlava je poháňaná dopredu, chvost silou zotrvačnosti zostane na svojom mieste, reaguje oneskorene. V okamihu, keď sa pohne a rozbehne, sila zotrvačnosti zasa zabezpečí jeho oneskorenú reakciu pri zastavení hlavy.

PaedDr. Soňa Gažáková, PhD.
Foto a video Stanislav Griguš
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky
Univerzita Komenského v Bratislave
Svoje realizácie experimentov môžete posielať na adresu: sona.gazakova@fmph.uniba.sk.

Tento článok si môžete prečítať v časopise Quark 10/2021. Ak ešte nie ste našou predplatiteľkou/naším predplatiteľom a chcete mať prístup k exkluzívnemu obsahu, objednajte si predplatné podľa vášho výberu tu.
Komentáre