1. Ülesmäge veeremine?

Mehaanilise energia jäävus kehtib alati. Kui tundub, et see ei ole nii, siis vaata, kus oled petta saanud.

Vahendid:

1. Papi- või kartongiribad (umbes 3 cm laiused)
2. Paberkaardid ja kleeplint

Protseduur:

1. Moodusta papiribadest kitsas V-kujuline kaldpind ning kinnita paksem papitükk V avatud otste külge nii, et see ots jääks teisest umbes 2 cm kõrgemale. (joonis B)

2. Moodusta paberkaartidest kaks identset koonust ning teibi need kokku (joonis A). Veendu, et kaksikkoonuse pind oleks sile (eriti teibitud kohad).

3. Aseta kaksikkoonus V-kujulise kaldpinna madalamasse otsa ning lükka see kõrgema otsa suunas kergelt liikuma.

Selgitus See demonstratsioon kutsub üles tähelepanelikkusele, tekitades illusiooni ülesmäge veerevast kaksikkoonusest. Tegelikult veereb koonus allamäge, alustades veeremist kõrgemalt laua kohalt (kaldpinna madalamast otsast) ning lõpetades lauale lähemal (kaldpinna kõrgeimas otsas). Liikumist saab vaadelda keskendudes kaksikkoonuse tipu liikumisele või mõõtes selle kõrgust laua pinnast enne ja pärast veeremist. Nähtus tuleneb kaksikkoonuse ja kaldtee kujust, kuna kaksikkoonuse raskuskese laskub madalamale, kui koonus veereb kaldtee suletud otsast avatud otste suunas. Silindrikujuline objekt ei suudaks sellisel kaldpinnal “ülesmäge” veereda. Kerakujuline objekt, näiteks pall, oleks võimeline veerema kaldtee kõrgema otsa suunas, kuid kukuks palju kiiremini kaldtee harude vahelt maha. 

2. Kas paber kukub nagu kivi?

Kui paberileht kukub üksinda, hakkab see õhutakistuse tõttu küljelt küljele liikuma ja aeglasemalt langema.

Vahendid:

1. Kõvakaantega raamat
2. Paberileht (sama suur kui raamat)

Protseduur:

1. Lase paberilehel õla kõrguselt põrandale kukkuda (see kukub aeglaselt, liikudes küljelt küljele).

2. Kukuta raamat samalt kõrguselt põrandale (kukub nagu kivi).

3. Nüüd aseta paberileht raamatu peale. Küsi õpilastelt: “Kui paberilehele ja raamatule mõjub võrdne raskusjõud, kas siis paberileht kukub sama kiiresti kui raamat?” (Oodatav vastus: “Ei”)

4. Kukuta raamat koos selle peale asetatud paberilehega (jälgi, et paberileht oleks raamatu suurune või sellest väiksem).

Selgitus Kui paberileht kukub üksinda, hakkab see õhutakistuse tõttu küljelt küljele liikuma ja aeglasemalt langema. Raamat on piisavalt raske, et ületada õhutakistus ning see kukub selle lühikese distantsi, nagu õhutakistust polekski. Intuitiivselt me arvame, et paberileht peaks kukkuma aeglasemalt kui raamat, kuid koos kukuvad nad sama kiiresti, sest paberilehe alla ei jää õhku ja seega puudub ka õhutakistus. Tundub, nagu paberileht langeks vaakumis.

3. Langevad sendid

Vahendid:

1. Kaks münti või mistahes senti
2. Paksem paberi- või papitükk (7×12 cm)

Protseduur:

1. Voldi paberitükk kõigepealt pooleks, seejärel kummaltki poolt ühe kolmandiku jagu väljapoole.

2. Aseta sendid kummalegi poole keskmist murdejoont ning pabervoldik laua servale (vt joonist).

3. Lase voldiku teise otsa pihta parema käe sõrmega nipsu. Üks sentidest lendab umbes 5 m kaugusele ning teine kukub täpselt samal hetkel otse põrandale.

4. Küsi õpilastelt: “Kumb sent jõuab põrandale esimesena?” (Oodatav vastus: “otse põrandele kukkuv sent”). Laske paberitüki pihta nipsu ning kuulake, kuidas sendid põrandale kukuvad.

Selgitus Kuna mõlemad sendid lasti lahti samal hetkel, hakkas gravitatsioonijõud sentidele mõjuma üheaegselt. Allapoole mõjuva jõu komponent, ning seega ka kiirendus, oli sentide jaoks võrdne, mille tulemusel jõuavad sendid maapinnale üheaegselt. Seetõttu ongi kahe sendi kukkumisel kuulda vaid üht (esimest) valjut kõlksu hoolimata ühele sendile mõjuvast algsest horisontaalsest jõust. Kui üks sentidest asendada klaaskuulikesega, on endiselt kuulda vaid üks kõlks, mis viitab sellele, et kõik kehad kukuvad sama kiirendusega (vaakumis). Meie näite puhul ei arvestatud õhutakistusega, kuna kukkumine oli küllaltki lühike.

4. Kuidas tabada kukkuvat purki

Vahendid:

1. Tühi limonaadipurk
2. Katseklaas, millesse mahub raudkuul
3. Kalastusjõhv (6-7 m pikkune) ning pikk jupp nööri
4. Kaks tugevat statiivi (kaks tuge umbes 4–5 m vahega oleks ideaalne)
5. Puupulk , kirjaklamber, splint, kleeplint

Protseduur:

1. Purusta katseklaasi põhi, lastes raudkuulil läbi põhja kukkuda (võib kasutada ka laiemat klaastoru).

2. Kinnita katseklaas umbes näo kõrguselt statiivi külge.

3. Löö naelaga 20 cm pikkuse puupulga ühe otsa sisse auk ning pane kalastusjõhv sellest läbi.

4. Seo kirjaklamber kalastusjõhvi otsa külge.

5. Kinnita puupulk statiivi külge, teise statiivi küljes olevast katseklaasist veidi kõrgemale.

6. Tõmba kalastusjõhv kahe statiivi vahel pingesse. Jõhv peaks olema puupulga poolt veidi kõrgemal.

7. Seo tühja purgi ümber jupike nööri ning pinguta see kirjaklambri ja puutoki vahele. Pane paika päästik, paigutades katseklaasi otsa puidust “splint” (see peaks hoidma purki üleval, kui splint on omal kohal ning kui puidust splint kukub, peaks langema hakkama ka joogipurk).

8. Aseta metallkuul katseklaasi ning puhu see rippuva joogipurgi poole liikuma.

Selgitus Eirates antud näite puhul õhutakistust (mis tegelikult puudub vaakumi korral), mõjub joogipurgile ning raudkuulile ühesugune raskusjõud. Seega ei oma tähtsust, kas raudkuul liikus ka horisontaalses sihis või mitte – nad langevad sama kiirendusega ning peavad langemise teel kohtuma.

5. Müstiliselt liikuv raudkuul

Vahendid:

1. Suur kuullaagri raudkuul (diameetriga umbes 2 cm)
2. Puitlatt (1 m pikkune) või meetrine joonlaud
3. Kaks väikest topsi (plastikpudeli korgi suurused)
4. Kleeplinti ning voolimissavi

Protseduur:

1. Kinnita esimene tops kleeplindi abil puitlati otsa külge ning teine sellest 5 cm kaugusele (keskpunktide vahekaugus).

2. Aseta esimesse topsi raudkuul ning pane teise topsi põhja veidi voolimissavi.

3. Hoia puitlati vasakut otsa oma vasaku nimetissõrmega laual ning tõsta parema käe nimetissõrmega puitlati parem ots üles.

4. Hoia latti laua suhtes umbes 30 kraadise nurga all ning lase see järsult paremast käest lahti: raudkuul liikus ühest topsist teise! (Kui katse esimesel korral ei õnnestunud, proovi puitlatt suurema nurga all ning järsemalt lahti päästa).

5. Kas vabalt langevad kehad langevad sama kiiresti?

Selgitus Topsidega puitlati raskuskese asub umbes 2/3 kaugusel paigalseisvast otsast. See punkt langeb sama kiiresti, kui raudkuul. Kuna punkt A (raskuskese) ei ole sama kõrgel laua kohal kui punkt B (parempoolne ots), siis punkt B peab langema kiiremini, kui tavaliselt vabalangemisel. Seega puitlati parempoolne ots langeb tõesti kiiremini, kui raudkuul ning kuna raudkuul langeb sirgjoonelist trejektoori pidi, peatub see lõpuks teises topsis.

6. Tasakaalustatud vardad

Vahendid:

1. Kolm kudumisvarrast või muud raudvarrast (30 cm)
2. Neli auguga kummikorki
3. Keskmise suurusega puitkork ning poroloonpall või kuubik

Protseduur:

1. Torka üks kudumisvarras pikkupidi läbi puitkorgi, lõika varda pea ära ning torka selle otsa poroloonpall.

2. Pane kaks ülejäänud varrast läbi kummikorkides olevate aukude.

3. Torka need kaks varrast allapoole kaldu puitkorgi külge (vt joonis B).

4. Tasakaalusta kogu katseseade oma sõrmel, kasutades varda tippu toetuspunktina.

Selgitus Puitkork ja poroloonpall on väga kerged, võrreldes kummikorkidega. Asetades vardad allapoole kaldu, paikneb raskuskese allpool toetuspunkti. Teine võimalus raskuskeskme madalamale toomiseks on nihutada puitkorki allapoole. Mida madalamal on raskuskese, seda stabiilsem on kogu süsteem. Sel põhjusel on ka võistlusautod ehitatud nii madalaks, kui võimalik, et need järskudes kurvides püsiksid teele võimalikult lähedal ning ei pöörduks katusele.  

7. Tasakaalutrikk

Kahvlite ja muude köögitarvikute abil on võimalik moodustada veidraid struktuure, mis siiski teraviku peale asetatuna tasakaalus püsivad.

Vahendid:

1. Suur limonaadi või veinipudel
2. Kaks vahukulpi, kaks kahvlit, kaks nuga
3. Grillvarras ning lihakahvel

Protseduur:

1. Pane lihakahvli harud läbi vahukulpide käepidemes oleva augu ning grillvarras läbi lihakahvli käepidemes oleva augu (vt joonis).

2. Hoia söögiriistadest süsteemi grillvarda otsast paigal ning lisa vahukulpide otsa veel raskust, surudes kahvli harusid pidi vahukulbi aukudesse ning asetades noa omakorda kahvli harude vahele.

3. Tasakaalusta kogu söögiriistadest koosnev süsteem, ainult grillvarda otsale toetudes, limonaadipudeli otsa.

Selgitus Kahvlite ja nugade kinnitamise mõte on selles, et langetada kogu süsteemi raskuskeset, nii et kogu süsteem oleks stabiilne ka limonaadipudeli kohal (toetuspunkt). Kui mistahes süsteemi massikese või raskuskese asub toetuspunktist madalamal, on süsteem tervikuna stabiilne. Mida madalamal asub süsteemi raskuskese, seda stabiislem see on. Seda põhimõtet rakendavad ka köielkõndjad, kes hoiavad köiel käies käes kõverdunud latti (millel on ilmselt ka otstes raskused), et end stabiliseerida.

8. Taldrikukarussell

Vahendid:

1. Tavaline taldrik ning 4 kahvlit
2. Kaks korki või toorest kartulit
3. Lahti korgitud pudel ning nõel

Protseduur:

1. Torka nõel vertikaalselt korgi sisse, mis on pudeli peal ning aseta pudel laua keskele.

2. Lõika kaks ülejäänud korki terava noaga pooleks (nii et lõikepinnad jääksid ühtlased) või lõika neli ühesuurust toorest kartulitükki, kui korki ei ole parasjagu käepärast.

3. Torka neli kahvlit poolikute korkide sisse (või kartulitükkidesse) ning aseta need üle taldrikuääre rippuma (vt joonist).

4. Tasakaalusta taldrikust ja kahvlitest koosnev süsteem nõela nürima otsa peale (võib ka teravama otsa peale, kui suudate nüri otsa korgi sisse torgata).

Selgitus Puhu õrnalt ühes suunas kahvlite poole (või lükka kergelt), et taldrik hakkaks pöörlema.

Selgitus Taldrikut üksi ei saa nõelale tasakaalustada, sest selle raskuskese paikneb toetuspunktist ülevalpool. Asetades kahvlid üle taldrikuääre rippuma, laskus süsteemi raskuskese allapoole. See laskus toetuspunktist piisavalt palju allapoole, et süsteem muutuks stabiilseks. Mida suurem osa kogumassist paikneb allpool toetuspunkti, seda stabiilsem on süsteem. Seega võrreldes korgitükke kartulitükkidega, tuleks kasutada esimesi, sest korgid kaaluvad palju vähem (väiksem mass). Mida suuremaid kartulitükke me kasutame, seda ebastabiilsemaks muutub kogu süsteem, kuna rohkem massi paigutatakse toetuspunktist kõrgemale, milleks on nõelapea.  

9. Riputa haamer lahtise joonlaua külge

Vahendid:

1. Puidust käepidemega haamer
2. Puit- või plastikjoonlaud
3. Lühike jupp nööri või traati

Protseduur:

1. Võta puit- või plastikliist (meie kasutame joonlauda) ning pane nöörijupi abil haamer selle külge rippuma.

2. Moodusta traadi- või nöörijupist silmus (diameetriga umbes 10 cm) ning kinnita see ümber joonlaua ja haamri käepideme (käepideme ots surugu vastu joonlaua otsa).

3. Toeta joonlaua teine ots laua servale ning lase haamer rippuma.

Selgitus Antud demonstratsiooni saab läbi viia vaid puitvarrega haamri abil, mille raskuskese paikneb haamri raudosas. Plastik- või puujoonlaud ning nöörijupp ei lisa käpidemepoolse süsteemiosa kaalule kuigi palju juurde. Need nihutavad kogu süsteemi raskuskeset vaid veidi üles ja küljele. Kui see raskuskese asub madalamal kui toetuspunkt, siis on süsteem tervikuna stabiilne. Kui raskuskese on kõrgemal kui toetuspunkt, siis süsteem muutub ebastabiilseks ning kukub kokku.

10. Kas naised on tugevamad, kui mehed?

Vahendid:

1. Sirge seljatoega tool ning vaba sein
2. Meest ja naist (poissi ja tüdrukut)

Protseduur:

1. Näita osalejatele, mida nad peavad tegema: a. Seisa täpselt kahe jala kaugusel seinast (mõõtes kinganina vastu kanda asetade ning seinast eemale liikudes) b. Kummarda sirget selga hoides ettepoole (liikudes vaid puusadest) ning toeta peaga õrnalt vastu seina (vt joonis) c. Palu kellelgi ulatada sirge seljatoega tool (aseta see enda ette, seljatoega vastu seina) d. Tõsta tool maast lahti, toetades pead vastu seina. e. Proovi nüüd selga sirgeks ajada, kui tool on juba veidi üles tõstetud.

2. Palu meestel ja naistel teha ülaltoodut vaheldumisi (ulata neile tool, pärast seda, kui nad on seinast eemale astunud).

Selgitus Selle katse tulemusel ei ole midagi pistmist sellega, kui tugev on katset sooritav isik. Tulemus sõltub keha raskuskeskme asukohast ning jalanumbri suurusest. Naiste keha raskuskese paikneb puusade kõrgusel, kuid meeste puhul hoopis kõrgemal, sest meestel on laiemad õlad ja kitsamad puusad. Meeste jalanumber on reeglina suurem kui naiste oma, seega nad seisavad tegelekult seinast kaugemal. Kui mees toetab peaga vastu seina, ulatub tema raskuskese varvastest kaugemale, aga naistel jääb see varvaste kohale – ning püstitõusmine ei ole mingi probleem.

11. Kättesaamatu tops

Seistes sirgelt selg vastu seina, tekib olukord, kus ettepoole kummardumine ei ole võimalik.

Vahendid:

1. Joogitops

Protseduur:

1. Aseta tops põrandale umbes 20-30 cm kaugusele oma jalgadest ja näita, kui lihtne on seda topsi üles korjata ilma liikumata ja jalgu kõverdamata.

2. Lase õpilasel seista sirgelt vastu seina nii, et ka tema kannad puudutaksid seina.

3. Aseta tops põrandale umbes 10-20 cm kaugusele õpilase jalgadest.

4. Lase õpilasel tops kätte võtta ilma põlvede kõverdamiseta ja ettepoole kukkumiseta. Kas see on võimalik?

Selgitus Kui me võtame maast mingi objekti ilma põlvi kõverdamata, siis meie jalad ja keha alumine osa peavad liikuma tahapoole, et tasakaalus püsida. Keha masskese peab jääma meie jalgade kohale, mis on keha tugipunkt. Seistes sirgelt selg vastu seina, tekitab sellise olukorra, et keha alumist osa ei saa tahapoole kallutada. Keha ülemise osa ettepoole kallutamine liigutab keha masskeskme pöördepunktist ettepoole ja kogu keha kaldub ettepoole. Kui seina pole või pole seda võimalik hästi kasutada, nagu näiteks auditooriumis või välitingimustes, Võid lasta kahel õpilasel seista seljad vastamisi ja lasta neil samal ajal tops maast üles korjata. Topse peab siis olema kaks, mõlema õpilase ees üks.

12. Seina küljes kinni?

Vahendid:

1. Sein

Protseduur:

1. Seisa sirgelt parem jalg ja parem õlg vastu seina.

2. Proovi oma vasakut jalga liigutada ilma kukkumiseta või astumiseta.

3. Nüüd seisa sirgelt ning puuduta oma vasaku jalaga seina ning suru vasak õlg vastu seina.

4. Proovi oma paremat jalga liigutada: võimatu.

Selgitus Et seista sirgelt parem jalg ja parem õlg vastu seina, pead sa ennast vasaku jalaga sinna lükkama. See on vajalik keha ülaosa ja parema õla liigutamiseks vastu seina. Jalas oleva pinge tõttu on võimatu seda liigutada. Kui keegi teine liigutab sinu seda jalga, siis sa kukud vasakule poole. Peamiselt on see nii seetõttu, et sinu keha masskese asub sinu paremast jalast vasakul pool, aga parem jalg on ainuke tugi. Et mitte kukkuda peab sinu masskese asuma täpselt toe pöördepunkti kohal, mis praegusel juhul on sinu jalg. Peale sinu vasaku jala liigutamist peab sinu keha liikuma paremale, et mitte kukkuda, kuid sein on ees ning paremale liikuda ei saa.

13. Keskkohta otsiv paber

Vahendid:

1. Lai madal anum
2. Väike tükk kirjutuspaberit

Protseduur:

1. Joonista väike rööpkülik, mille diagonaalid on väikesel paberil.

2. Tee rööpkülik veega märjaks (mitte kogu paber) lastes veetilkadel märjalt sõrmelt ükshaaval kukkuda.

3. Täida anum veega, kergita paberitükki ettevaatlikult ja lase sellel veepinnal hõljuda.

4. Puuduta sõrmeotsaga vett rööpkülikul mujal, kui diagonaalide ristumiskohas. Mida paber teeb?

Selgitus Veetilgad paberil tõmbuvad kohesiivsete jõudude tõttu. See on põhjus, miks vesi paberi osadel laiali ei valgu. Kui paberi ühte otsa sõrmega puudutada, liigub see samale poole, sest tekib suurem jõud (vaata joonist A). Kui puudutada teist poolt, liigub ka paber teisele poole (vaata joonist B). Kui paberi liikumine peatub, on kõik jõud tasakaalus. See on ka märja kujutise masskese. Seda saab kasutada kui võimalust leida mingi kujutise masskeset.

14. Seisev tikutops

Vahendid:

1. Tikutops

Protseduur:

1. Jaga üks tikutops kahe õpilase peale. Lase neil tikutopsi vertikaalselt laua kohal hoida (umbes 15-20 cm kõrgusel) ja tikutopsist lahti lasta. Küsi õpilastelt: „Kas on võimalik, et kui tikutops lauale kukub, siis ta jääb püsti?“ Anna neile aega, et seda proovida. Eeldatav vastus: „võimatu“.

2. Siis ütle: „Jätke meelde, miski pole võimatu.“ Võta tikutops ning lükka sisemine osa umbes poole pikkuse ulatuses välja, hoia topsi vertikaalselt avatud osa üleval ja lase sellel lauale kukkuda.

3. Kui sa ei õnnestu esimese kahe või kolme katsega, siis vähenda kõrgust. Lase õpilastel proovida suletud ja avatud tikutopsi kümme korda lauale kukutada ning võrrelda tulemusi.

Selgitus Kuna tikutops on tehtud papist, on see mingil määral vetruv. Seega kui ta kukub kõvale pinnale, põrkab ta küljele, kuna on peaaegu võimatu, et ta langeks täpselt tasapinnaliselt oma kõige väiksemale tahule. Enamus kordadest kukub ta kas tikutopsi servale või nurgale ning ta kukub ümber. Kui tops oleks tehtud savist, siis ta ei põrkaks ning jääks püsti seisma. Pooleldi avatud tikutops käitub nagu savitükk. Välimine osa töötab nagu pehmendus kuni sisemine osa liigub selle sisse. Seetõttu ei kuku ka tikutops ümber. Tema masskese, mis asub avatud osa keskel, liigub mõju toimel järjest allapoole. Nii toimivad ka inimesed, kes kõrgelt hüppavad. Nad painutavad kohe pärast maa puudutamist oma põlvi.

15. Pane paberraha oma sõrmele seisma

Vahendid:

1. Krabisev paberraha või mõni muu sama suurusega paberist riba

Protseduur:

1. Võta krõbisev paberraha ning pane see vertikaalselt lauale seisma. Näita publikule, et seda on väga raske lauale seisma panna.

2. Küsi õpilastelt: „Mida te arvate, kui kaua ma suudan seda raha oma väljasirutatud sõrmel hoida?“ Eeldatav vastus: „2-3 sekundit“.

3. Painuta nüüd raha pikisuunas ja aseta see oma sõrmele. Jälgi rahatähe ülemist otsa ning tasakaalusta seda sõrme kiirelt liigutades (kui rahatähe ülemine ots liigub vasakule, liiguta sõrme vasakule).

4. Lase õpilastel aega mõõta, kui kaua sa suudad rahatähte sõrmel hoida.

Selgitus Seda tasakaalustamist saab teha tavalise paberiga, kui see on nii palju painutatud, et ta seisaks sõrmel. Mida suurem paberi pind, seda suurem on õhutakistus liikudes vasakule või paremale. Paberit toetab „õhupadi“. Mida kõrgem on pabeririba, seda kõrgemal on paberi masskese ning seetõttu on teda lihtsam tasakaalustada. Mida laiem on pabeririba, seda suurem on paberi pindala ning seetõttu on seda samuti lihtsam tasakaalustada. Kui žongleerimisel žonglöör paneb vertikaalse toru oma pea peale, siis on lihtsam toru tasakaalustada, kui toru on pikem. See on nii, sest toru ülemine ots on vähem liikuv. Seetõttu on lihtne toetuspunkti masskeskme all hoida.

16. Võnkuvad ringid

Vahendid:

1. Marker
2. Sirkel
3. Käärid
4. Papitükk

Protseduur:

1. Lõika papist neerukujuline kujutis.

2. Leia kujutise masskese üritades kujutist näpu otsas tasakaalustada. Märgi see koht, kus näpu peal olles on kujutis tasakaalus.

3. Joonista samast punktist sirkliga erineva raadiusega ringid ning joonista ringide jooned markeriga üle.

4. Joonista täpselt samasugused ringid ka teisele poole papitükki aga umbes 3 cm masskeskmest eemale.

5. Lase õpilastel nüüd järgnevat vaadelda: Lase papitükil õhus vertikaalselt pöörelda seda üles visates ja samal ajal randmega pöörlema pannes. Püüa kujutis alla kukkudes kinni. Pööra papitükk ümber, nii et õpilased näeksid papitüki teist poolt ning pööra seda õhus. Lase õpilastel ringide liikumist jälgida.

Selgitus Samme 1 kuni 4 peaks harjutama, enne kui seda õpilastele näidata. Kõik objektid pöörlevad ümber oma masskeskme. Kui joonistada masskeskme ümber kontsentrilised ringid, jäävad ringid pöörlemisel paigale. Kui teist poolt õpilastele näidata, siis ringid hakkavad võnkuma, sest ringid pole kujutise masskeskmes ning liikumine toimub mingi teise punkti ümber, mistõttu tekib ringide võnkumine. Kui puidust vardaga haamer või kirves pöörlema panna, siis nad pöörlevad samuti oma masskeskme ümber, mis on väga lähedal tööriista metallist osale. Seetõttu pöörleb käepide palju rohkem kui metallist osa.

17. Löö sirgjooneliselt

Vahendid:

1. Pikk paberitükk
2. Neli pastapliiatsit
3. Puidust klots

Protseduur:

1. Puuri puidust klotsi 3 auku: 2 auku ühte otsa ning 1 teise otsa. Aukude läbimõõdud peaksid kattuma pastapliiatsi läbimõõduga.

2. Sisesta 3 pastakat aukudesse nii, et pliiatsi ots ulatub puiduklotsi teise pooleni.

3. Nüüd leia kogu süsteemi masskese seda oma näpul tasakaalustades. Märgi see punkt.

4. Puuri sellesse punkti sama suurusega auk ning pane neljas pastakas läbi augu. Vaata, et kõik pliiatsid ulatuksid sama kaugele.

5. Aseta puidust klots pika paberi ühte otsa.

6. Löö puidust klotsi, nii et ta libiseb mööda paberit. Jälgi pliiatsite tehtud jooni.

Selgitus See katse on tõestus, et pöörlevad objektid pöörlevad ümber tema masskeskme. Neljas auk tehti täpselt puidutüki masskeskmesse. Lüües puidust klotsi vastu äärt, hakkab see paberil ümber masskeskme edasi libisema. Kuna neljas pastakas liikus ainult ühes suunas, joonistas ta sirge joone. Ilma selle pastakata ei saa sirget joont tekitada. Kui üks kolmest pastakast täielikult eemaldada, ei oleks neljas pastakas enam masskeskmes ning seetõttu sirget joont ei teki.

18. Pane toores muna püsti seisma

Vahendid:

1. Paberkäterätt
2. Keedetud kanamuna
3. Toores kanamuna

Protseduur:

1. Aseta mõlemad munad lauale ja küsi õpilastelt: „Kuidas mune katki tegemata aru saada, kumb munadest on keedetud?“

2. Pane munad samal ajal sama jõuga pöörlema. Kumb muna pöörleb kiiremini ja paremini?

3. Lase õpilasel panna toores muna laual oleva paberkäterätiku peale otsapidi seisma. See on peaaegu võimatu.

4. Nüüd hoia toorest muna ühes käes ning raputa seda umbes 30 sekundit, siis pane kohe otsaga lauale seisma. Muna jääb seisma.

Selgitus Kanamuna koosneb munakollasest, munavalgest ja munakoorest. Munakollases asub kõige suurem osa muna massist ning seetõttu on muna masskese munakollase läheduses. Kui toores muna pöörlema panna, hakkab munakollane edasi-tagasi liikuma, mistõttu rotatsioon aeglustub. Kui muna on keedetud, siis on muna sisemus tahke ning masskese on alati ühes punktis. Selle tulemusena pöörleb muna ümber selle punkti kiiresti. Toore muna raputamisel hakkab munakollane munavalges rohkem liikuma ning seetõttu võib munakollane liikuda muna ühte otsa. See viib masskeskme madalamale ning muna on seetõttu palju stabiilsem. Proovi muna panna seisma teravama otsa peale: ka see on võimalik.

19. Hõljuv püksirihm

Vahendid:

1. Nahast püksirihm
2. Jupp puitu, mis on lõigatud selliseks kujutiseks nagu näidatud joonisel

Protseduur:

1. Küsi õpilastelt: „Mis juhtub puutükiga, kui ma panen oma sõrme siia (vaata joonist ilma rihmata) ja lasen selle lahti?“ Eeldatav vastus: „kukub maha“.

2. Lase puidutükist lahti ning lase sellel kukkuda.

3. Nüüd pane nahast vöö puidutüki sälku (tee kindlaks, et see on tasakaalus).

4. Hoia rihma mõlemast otsast parema käega kinni ning tõmba seda. Rihm jääb üles.

Selgitus Selles positsioonis (joonis 1) on rihmal ainult allapoole suunatud jõud. Sälk on nüüd horisontaalne. Kui kujundit pöörata ümber punkti P vastupäeva, siis ripub rihm sälgus. Nüüd on tal lisaks allapoole suunatud jõule ka päripäeva suunas olev jõud. See tähendab, et kaks võrdset aga vastassuunalist jõudu teevad tööd puidutükile. Jõud, mis töötab ülespoole punktist P eemale, hoiab rihma üleval. Mida tugevamini rihmast allapoole tõmmata, seda suurem on see jõud ja seega suurem on jõud ülespoole.

20. Kahvli ja lusika katse

Vahendid:

1. Hambaork
2. Lusikas
3. Kahvel

Protseduur:

1. Kinnita lusikas kahvli harude vahele.

2. Pane hambaork või tikk kahvli kahe haru vahele ja pane süsteem tasakaalu nii, et hambaork asub klaasi serval (vaata joonist).

3. Kui lusikas ja kahvel on klaasi serval tasakaalus, pane hambaork otsast põlema.

Selgitus Lusikas ja kahvel ripuvad peaaegu võrdsetel kaugustel hambaorgist ning seetõttu tekib hambaorgile jõud (vaata joonist). Hambaorgi põlemine lõpeb täpselt klaasi serval, sest leegi soojus hakkab liikuma klaasi ning temperatuur langeb põlemistemperatuurist allapoole. Kui panna hambaork põlema mõlemast otsast, võib ta põleda mõlemast otsast. Kahvlipoolses otsas kustub leek samal põhjusel (leegi soojus liigub kahvlisse).

21. Kaalutud toru

Vahendid:

1. 1 meetri pikkune veetoru

Protseduur:

1. Võta veetoru ja täida selle üks ots tühjade hambapasta tuubidega (ära seda õpilastele näita).

2. Pane kaaluga toru oma väljasirutatud näppudele toru kaugemates otstes.

3. Liiguta oma käsi aeglaselt üksteise poole ning küsi: „Kus minu sõrmed kokku saavad?“ (nad ei saa kokku toru keskpaigas).

Selgitus Lisamassiga toru all kohtuvad sõrmed kogu toru masskeskme juures. See on aga nihkes võrreldes toru enda masskeskmega ning on kallutatud raskema otsa poole. Toru lühem ots on raskem kui pikem ots ning seega on nad tasakaalus, sest suuremal jõul on lühem jõuõlg ja väiksemal jõul on pikem jõuõlg võrreldes masskeskme asukohaga. Kui objekt on tasakaalus, siis kõikide päripäeva mõjuvate jõudude summa võrdub vastupäeva mõjuvate jõudude summaga.

22. Kuldne kesktee

23. Ajalehe võluriba

24. Nähtamatu liim

Vahendid:

1. Plastmassist või klaasist pudel pika kitseneva kaelaga
2. Jupp õhukest köit, väike kork

Protseduur:

1. Ettevalmistus: Tee korgist väike kera seda nii kaua lõigates, kuni see mahub pudeli kaelast läbi (kera peaks olema veidi suurem, et seda peaks pudelisse suruma).

2. Suru kera pudelisse ja kata pudel valge paberiga või värvi kogu pudel ära (et see läbi ei paistaks).

3. Nüüd oled sa katseks valmis. Hoia ühes käes köit ning ütle publikule: „Mul on selles väikeses pudelis nähtamatut liimi.“ (tühi väike pudel) „Ma kastan köie otsa sellesse pudelisse ja lasen sellel pudeli külge kinnituda.“

4. Tee kastmine ära ja pane köie ots läbipaistmatusse pudelisse ning pööra pudel tagurpidi. Tõmba aeglaselt köiest kuni sa tunned mingit vastupanu ning pööra siis pudel jälle õigetpidi. Hoia köis pinges ning lase pudelil rippuda. Lase õpilastel hüpoteese püstitada.

Selgitus Põhjus, miks pudel köie otsas ripub, on hõõrdumine. Kui pudel tagurpidi pöörata, veereb kera pudeli kaela juurde ja lükkab köie vastu pudeli pudelit. Köie tõmbamisega liigub kork tugevamalt vastu pudelit, sest pudeli kael kitseneb. Korgi ja köie vaheline hõõrdumine on suurem kui hõõrdumine klaasi ja korgi vahel. Seega liigub kork kaelas kaugemale ning jääb köie vahele kinni. Köie saab pudelist välja järsu tõmbega. Korgi asemel võime kasutada ka kummist palli. Võib kasutada ka pudeli kaelast veidi väiksema diameetriga klaaskuuli, aga siis peab köis olema paksem. Sama printsiipi kasutades saame me tühjast veinipudelist korgi välja tõmmata kasutades riidest lappi. Tuleb panna lapi üks nurk pudelikaelast sisse, lasta korgil olla ümber lapi, aeglaselt lapist tõmmata ning kui kork on tihedalt vastu pudeli kaela, siis kõvasti lappi tõmmata. Kork tuleb pudelist välja.

25. Papist põhi

Vahendid:

1. Klaasist või plastikust toru (mõlemast otsast avatud)
2. Klaasist anum (400-500 ml)
3. Jäik paberist või plastikust kaart, kleeblint, niit, väike anum

Protseduur:

1. Kinnita teibiga niidi üks ots kaardi keskele, lase niidi teisel otsal rippuda läbi toru ja hoia kaarti vastu toru alumist otsa (vaata joonist A).

2. Lase toru vertikaalselt allapoole veega täidetud klaasanumasse ise kaarti vastu toru põhja hoides kuni toru on umbes poole pikkuse ulatuses vees.

3. Nüüd võid kaardist lahti lasta (see jääb paigale) ning vala ettevaatlikult ja aegamööda torusse veidi vett (vaata joonist B).

4. Vala torusse vett kuni kaart toru otsast alla kukub.

Selgitus Vee surve mõjub igas suunas samasuguse jõuga. Kaart kukub toru otsast alla ainult siis, kui veetase torus on kõrgem kui veetase ümbritsevas anumas. Kergemad vedelikud (väiksema tihedusega) võivad saavutada kõrgemaid vedelikusamba kõrguseid kui veetase, kuna sama massi saavutamiseks on vaja rohkem vedelikku. Raskemad vedelikud kukutavad kaardi kiiremini. Seetõttu on võimatu täita toru veetasemest kõrgemal vedeliku tihedusega suurem kui 1.

26. Pritsivad veeaugud

Pudel ja neli auku, igaüks erineval kõrgusel. Vesi sisse. Millisest august pritsib vett kõige kaugemale?

Vahendid:

1. Suur tinast purk või piimapakk
2. Keskmise suurusega nael, ämber või kraanikauss

Protseduur:

1. Löö purgi küljele vertikaalselt 4 auku üksteisest umbes 3 cm kaugusele. Alumine auk võiks samuti olla umbes 3 cm kaugusel purgi põhjast (tee augud sama suured ja sama kujuga).

2. Hoia purki ämbri või kraanikausi kohal, lase ühel õpilasel katta augud sõrmedega ning täida purk veega.

3. Nüüd küsi õpilastelt: „Millisest august pritsib vett kõige kaugemale, kui õpilane eemaldab oma sõrmed?“ ning lase õpilasel näpud purgist eemaldada. Võrdle eeldust ja tulemust.

Selgitus Õige joonis on joonis A, mis näitab, et kõige ülemisest august pritsib vett kõige lühema vahemaa võrra ning alumisest august pritsib vett kaugemale. See näitab, et veetaseme kõrgus mõjutab pritsimise kaugust. Mida viskoossem vedelik, seda väiksem on pritsimise kaugus. See tähendab, et õli ei pritsiks nii kaugele, kui vesi. Väiksemad augud tekitavad suurema pritsimise kauguse kui suuremad augud, kui teised tegurid jätta samaks. Kas vedelik purgist välja pritsib, sõltub purgis oleva vedeliku rõhust. See on põhjustatud ainult vedelikutaseme kõrgusest august ülevalpool. See on omakorda põhjustatud vedeliku raskusest või raskusjõust. Kui suletud purgile teha augud kohas, kus gravitatsioon ei mõju (näiteks kosmosekapslis), siis vedelikku purgist välja ei tuleks.

27. Väljavoolamise ralli

Vahendid:

1. Kaks samasugust kannu (kitsa kaelaga)
2. Kraanikauss või ämbrid

Protseduur:

1. Täida mõlemad kannud 3/4 ulatuses veega. Aseta nad kõrvuti ning näita õpilastele, et anumates on sama palju vett.

2. Lase kahel õpilasel klassi ette tulla, et valada võimalikult kiiresti kannudest vett kraanikaussi (ühele õpilasele tuleb jagada juhtnöörid, et vesi tuleb kannus enne väljalaskmist pöörlema panna. Hoia oma peopesa kannu suul kannu tagurpidi hoides, tee kätega pöörlemisliigutusi, et vesi moodustaks pöörise ja lase siis vesi voolama).

3. Reeglid on sellised, et valajad tohivad kannuga teha ükskõik mida (välja arvatud kannu lõhkuda) enne valamist ja valamise ajal.

4. Lase kahel teisel õpilasel võtta aega, mis kulub anuma tühjenemiseks.

Selgitus Kui liigutada kannu päripäeva või vastupäeva enne vee väljavalamist, tekib pööris, mis oma kuju poolest on nagu lehter. Sellel hetkel on pöörise keskpunktis palju väiksem rõhk kui mujal, mistõttu on õhul lihtsam kannu pääseda. Seetõttu väljub vesi kannust kiiremini. Kui vee väljumisel anumat edasi pöörata, väljub vesi ühtlaselt, kuna pööris säilib. Pöörised tekivad looduses kiiresti voolavates jõgedes, kus vesi peab minema mööda kaarjat teed või ümber suure kivi. Veekogudes, kuhu suundub kosk, tekivad samuti pöörised, mis on põhjustatud tugevate veevoolude poolt. Kuna pöörise keskel on rõhk väiksem kui selle ümbruses, siis kose lähedal ujumine on üsna ohtlik. Parim tegu, mida teha, kui sattuda pöörisesse, on vooluga kaasa minna (ehk siis allapoole) ning tulla veepinnale tagasi kusagil mujal.

28. Löö pudelit tagaküljele

Vahendid:

1. Pesapall
2. Õhuke niit ja konks või nael
3. Tühi klaaspudel

Protseduur:

1. Seo pesapall nööri külge ning riputa ta laest nii, et ta ripuks 2 cm kõrgemal kui pudel maast (ära tee nöörile sõlme).

2. Lase pallil paigal seista ning aseta pudelikork palli alla. Märgi maha kriidiga pudeli asukoht.

3. Nüüd lase pall madalamale kuni ta on umbes 10 cm kõrgusel maast. Seo nöörile ajutine sõlm (laes olevale konksule).

4. Tõmba palli umbes 2-3 m enda poole, lase pall pudeli kõrvale võnkuma ning ürita pudelit tabada, kui pall tagasi liigub.

Selgitus Pendli energia muutub soojuseks kinnituskoha hõõrdumise ning õhutakistuse tõttu. Amplituud või kõrgus on seetõttu esimeste võngete korral peaaegu sama suur. Kui vaadata pendlit ja pudelit ülevalt, siis saab jälgida pendli liikumist mööda X ja Y telge. Kuna pendel võngub mõlema telje suhtes peaaegu samamoodi kui eelmisel võnkel, siis pall ei saa tabada pudelit tagantpoolt (esimeste võngete korral). Edasi, kui võnkumine on mingil määral sumbunud, hakkab pall võnkuma rohkem vertikaali suunas ning tabab pudelit.

29. Mitu võnget sa suudad saada?

Vahendid:

1. 15 seibi (kui õpilasi on 30)
2. Õhuke nöör, käärid
3. Puidust meetrine joonlaud, 12 väikest konksu (asetada joonlauale)

Protseduur:

1. Aseta väikesed konksud joonlaual järgnevatele kaugustele: 39, 40, 42, 44, 47, 50, 54, 60, 66, 74, 94. Võid lisada veel mõned konksud pool cm või 1 cm eelnevalt märgitud vahemaade vahele. Kinnita joonlaud tahvlile.

2. Võta iga seibi jaoks nöör ning seo need seibi ja konksu külge. Nööride pikkused on 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10 cm. Viimase konksu jaoks tee 2 cm pikkune nöör ning tee väike sõlm.

3. Anna igale õpilaste paarile üks pendel. Lase ühel õpilasel hoida pendlit paigal ning teisel õpilasel lugeda täisvõngete arvu ühes minutis. Lase neil seda kaks või kolm korda teha ning võtta saadud väärtusest keskmine.

4. Kui neil on vastus käes, lase neil tulla tahvli juurde ning riputada pendel õige konksu otsa.

Selgitus See katse on väga kasulik, sest ta näitab, et võnkumiste arv minutis (sagedus) sõltub ainult pendli pikkusest. See ei sõltu pendli massist. Muutujad nagu õhutakistus, kinnituskoha hõõrdumine, kinnituskoha liikumine (oleneb, kas õpilane suudab kätt paigal hoida) omavad pendli aeglustumisel mingit mõju ning seega võib muutuda ka täisvõngete arv. Kui mõõta võngete arvu minutis võrreldes nööri pikkusega, saame me sarnase paraboolse kujutise, nagu moodustavad tahvlil olevad pendlid.

30. Maagiline tagasi veerev purk

Purgi sisse peidetud kummipaeltest "vurr" paneb purgi veidralt liikuma.

Vahendid:

1. Tinast purk läbipaistmatu kaanega
2. Tihe ja pikk kummipael ja lühike jupp nööri
3. Raskus või kivi

Protseduur:

1. Tee purgi põhja ja kaanele 2 auku, mis on üksteisest umbes 2 cm kaugusel.

2. Lõika kummipael, pane see läbi aukude ning seo lahtised otsad purgis kinni.

3. Seo lühike nöörijupp ümber raskuse või kivi ning seo nööri teine ots kummipaela keskele (ära lase raskusel purgi külge puudutada).

4. Pane purgi kaas tagasi purgile ning sa oled katseks valmis. Pane purk horisontaalsel tasandil veerema (näiteks laual) ning see tuleb veeredes tagasi.

5. Pööra kummipael üles ning lase purgil veereda kaldega tasandil ülespoole.

Selgitus Kummipaela eesmärk on tagada tagasiveeremine. Raskus hoiab kummipaela purgi keskpunktis liikumatuna, nii et kui purk veereb, pöörab kummipael ennast üles, mistõttu tekib varjatud jõud. Kui kummipael hakkab tagasi pöörlema, veereb ka silinder tagasi. Selline purk võib isegi väikese kaldega tasapinnast üles minna. See katse sobib hästi musta kasti ülesandeks, kus õpilased peavad ära arvama, mis on purgis, mis tekitab temas sellise omaduse.

31. Uskumatu pulk

Vahendid:

1. Peenike ja pikk männipuidust pulk (2 m pikk, 1 cm läbimõõt)
2. Kaks veiniklaasi või väikest anumat
3. Kaks nõela, tihe meetrine joonlaud (või mõni muu tugev pulk)
4. Kaks teravat kööginuga ja kleeplint

Protseduur:

1. Suru nõelad puidust pulga mõlemasse otsa.

2. Pane veiniklaasid või anumad kahe tooli või laua ääre peale, pane nad üksteisest 2 m kaugusele ning pane pulk seisma nii, et nõelad asuksid klaaside servadel.

3. Sama katset võib teha, kui panna puidust pulk rippuma kahe paberist ringi otsa, mis ripuvad terava noa otsas (mis on kleeplindiga kinnitatud kahe tooli seljatugede külge).

4. Hoia tugevat joonlauda nagu kirvest pea kohal ning löö pikka pulka tema keskkohta tugevalt ja järsult.

Selgitus Löögi jõud pulga keskele oli nii järsk, et see läks katki, enne kui jõud jõudis edasi kanduda klaasidele või paberist rõngastele. Alanev kaigas tabab pulga keskkohta nii suure ja järsu jõuga, et keskkoht liigub allapoole ning puruneb. Kaks katkist juppi hakkavad tegelikult järsku pöörlema, üks päripäeva ja teine vastupäeva. Kuna pöörlevad objektid liiguvad ümber oma masskeskme, liiguvad kaugemad otsad kergelt ülespoole kui kaks juppi pöörlema hakkavad. Löögi tulemus on tähelepanuväärne. Pulga keskosa kukub järsu energia tekkimise tõttu alla, samas kui pulga otsad jäävad alguses üsna liikumatuks või isegi liiguvad natuke ülespoole.

32. Kas kuul eemaldub?

Vahendid:

1. Tugev pulkmagnet (või hobuseraua kujuga magnet)
2. Väike terasest kuul ja veidi suurem terasest kuul või kaks samasugust väikest terasest kuuli

Protseduur:

1. Näita õpilastele, et tugev magnet mõjutab mõlemat teraskuuli ning et mõlemad võivad vabalt magneti otsas rippuda.

2. Aseta kaks kuuli tasasele pinnale üksteise kõrvale (et nad kokku puutuksid).

3. Lähene kuulidele aeglaselt magnetiga sellisest suunast, et selle pikendus läbiks kahe kuuli keskpunkte (kui üks kuul on suurem kui teine, lähene kuulidele suurema kuuli poolt).

4. Küsi: „Miks teine kuul eemale veeres?“ Vihje: kui magnetit ei hoita kahe kuuli keskpunkte läbiva joone pikendusel, siis teine kuul ei veereks esimesest kuulist eemale.

Selgitus Esimene pakkumine, mille jälgija pakub, nähes teise kuuli eemale liikumist, on see, et magnet mõjutab teda kuidagi (polaarsuse muutmisega, mis on täiesti ekslik). Magnet mõjutab mõlemat kuuli ning kokkupuutumise ajal põrkub teine kuul impulsi ning elastsusomaduste tagajärjel tagasi. See liigub magnetväljast eemale ning magnet talle enam ei mõju. See põrge ei toimu, kui magnet ei asu kuulide keskpunktide pikendusel. Liiga tugev magnet hoiab mõlemad kuulid magnetväljas ning põrget ei toimu.

33. Augusta kartulit kõrrega

Vahendid:

1. Suur toores kartul
2. Kaks tavalist joogikõrt

Protseduur:

1. Hoia kõrt ühes käes ning suru seda vastu lauapinda. Näita õpilastele, et kõrs paindub.

2. Nüüd võta vasakusse kätte suur kartul ning suru paremas käes olev kõrs nimetissõrmega, mis asub kõrre otsas vastu kartulit (vaata joonist).

3. Augusta kartul parema käe järsu liigutusega. Kõrs läheb läbi kartuli. Seda võib ka korrata.

Selgitus Nimetissõrm on tugevalt vastu kõrt, et vältida kõrres oleva õhu lahkumist sellest otsast. Hetkel, kui kõrs tabab kartulit, on õhk kokku surutud ning kõrs muutub seetõttu jäigemaks ja tugevamaks. Painduv kõrs käitub siis nagu oda ning augustab kartulit väga lihtsasti. Kui nimetissõrme kõrre otsas poleks, siis kõrs lihtsalt painduks, kui ta kartulit tabab, just nagu vastu lauda löömisel. Teised näited, kui kõrgem õhurõhk muudab objekti jäigemaks, on jalgratta ja auto rehvid, täispuhutavad voodid ja mänguasjad. Kõrgem vee rõhk taimekudede kapillaarides muudab nad tugevamaks (värsked taimed on tugevamad võrreldes vanade taimedega, sest värsketes taimedes on rohkem vett).

34. Nugade alus

Vahendid:

1. Neli tavalist joogiklaasi
2. Kolm lauanuga

Protseduur:

1. Aseta kolm klaasi kolmnurkselt lauale ning sellise kaugusega, et kahe klaasi vahe oleks natuke pikem kui noa pikkus.a

2. Küsi õpilastelt: „Kuidas ma saan neljandat klaasi toestada kolme klaasi keskel ning nendest kõrgemal, kasutades selleks kolme nuga?“

3. Eeldatav vastus: „See on võimatu“.

4. Aseta noad nii, nagu näidatud joonisel. Sellega on loodud tugev alus, millele saab asetada neljanda klaasi. Sa võid selle klaasi isegi veega täita.

Selgitus Iga noa ots asub teise noa keskel ning kolm nuga moodustavad kogustruktuuri. Nugade sellise asetuse korral käitub alus nagu metallplaat, mis on kindlasti piisavalt tugev, et hoida enda peal arvestatavat raskust. Igasugust jäika materjali (nagu näiteks lusikaid või kahvleid) võib nugade asemel kasutada.

35. Rahatähest sild

Vahendid:

1. Paberraha
2. Kolm joogiklaasi (üks tühi, teised võivad olla täis)

Protseduur:

1. Aseta kaks joogiklaasi (võivad olla täis või tühjad) nii kaugele, et paberraha ulatuks mõlema klaasi servale umbes 2 cm ulatuses.

2. Näita õpilastele kolmandat klaasi ning paberraha. Küsi: „Kas on võimalik toestada kolmandat klaasi kahe klaasi kohal nende keskel?“ Eeldatav vastus: „See on võimatu“.

3. Ütle: „Miski pole võimatu“. Murra paberraha pikuti pooleks, siis murra see uuesti pikuti pooleks ning veel kord pikuti pooleks. Ava paberraha ning murra seda nüüd nii, et rahast saaks sik-sak kujuga moodustis. Vaata, et murdmiskohad oleks tugevalt kortsunud (kasuta vajutamiseks sõrmeküünt).

4. Venita raha natuke välja, pane see kahe klaasi kohale sillaks ning aseta kolmas klaas ettevaatlikult rahatähe keskele. Klaas jääb sellele püsima.

Selgitus Rahatäht muutus tugevamaks, kui teda pikkupidi kokku murti. Maksimaalse tugevuse saamiseks on rahatähe jaoks kindel murdmiste arv. Mida suuremad on kokkumurdmised, seda vähem saame kokkumurdmisi teha, sest rahatähe pikkus on piiratud. Mida rohkem kokkumurdmisi teha, seda väiksemad peavad nad olema ning nad on seetõttu nõrgemad. Looduses on sarnane nähtus selleris ning teiste taimede kudedes. Meie igapäevaelus esineb selline nähtus sildade, plastmassist katuste ja papist kastide korral (papp koosneb kahest tugeva paberiga kihist, mille keskel on üks kokkumurtud paberikiht).

36. Kui kaua sa suudad põlevat paberit käes hoida?

Vahendid:

1. Paberist riba (umbes 30 cm pikk, 4 cm lai)
2. Terav lauaserv, tikk

Protseduur:

1. Võta pabeririba otstest kinni ning hõõru seda vastu teravat lauaserva. Tee seda 2-3 korda.

2. On näha, et paberist riba keerdub. Nüüd murra paber keskelt kokku pöördega vastupidises suunas ning hoia kahte otsa koos. (Võid paberi otsad kokku kleepida.)

3. Nüüd oled sa valmis õpilastelt küsima: „Kui hoida paberist riba vertikaalselt ning panna ta ülemisest otsast põlema, siis kui palju läheb aega, enne kui paberist tuleb kuumuse tõttu lahti lasta?“ Eeldatav vastus: „Umbes pool minutit“.

4. Lase õpilasel paberit püsti hoida ning pane kokkumurtud ots põlema. Umbes 3 sekundi pärast laseb ta paberist lahti.

Selgitus Paberi hõõrumisega vastu teravat serva põhjustasime paberi välimise osa suurema venimise ning seetõttu tekib paberis pinge. Kui paberit põletada kokkumurtud otsast, siis see lahkneb ning kaks lahtist põlevat otsa tulevad pööreldes allapoole väga kiiresti. Keegi ei hoiaks kinni paberist, kui leek selles paberis läheneb talle järsult. Tavaline reaktsioon on paberist lahti laskmine. Keerdunud paberi saab jälle sirgeks, kui hõõruda pabeririba teistpidi vastu teravat lauaserva. Teine võimalus oleks paberitükile soojuse andmine, näiteks triikimine.

37. Segaduses pöörlev paber

Vahendid:

1. Paberist riba (umbes 15 cm pikk ja 5 cm lai)
2. Väikesed käärid

Protseduur:

1. Võta pabeririba ning lõika paberi keskelt umbes 5 cm pikkune lõige. Murra kaks eralduvat osa erinevates suundades (vaata joonist).

2. Umbes 5 cm teisest otsast lõika risti 1/3 laiuse ulatuses ning murra kaks otsa üksteise peale, nii et alumine osa oleks paksem (vaata joonist).

3. Võta paberist riba keskelt kinni ning lase tal põrandale kukkuda. Millises suunas paberitükk pöörleb?

4. Nüüd murra kaks „tiiba“ vastupidistes suundades. Lase jälle paberitükil kukkuda. Millises suunas nüüd paberitükk pöörleb?

Selgitus Kui paber kukub põrandale, tekivad temas jõud õhu hõõrdumise tõttu. Kui vaadata paberit ülevalt ning parempoolne ots on pööratud sinust eemale ja vasakpoolne ots sinu suunas, siis pöörleb paber päripäeva. Kui „tiivad“ on murtud vastupidises suunas, siis pöörleb paber vastupäeva. Kui vaadata paberile mõjuvaid jõude, siis on näha, et paberile mõjub pöördemoment. Mitmed puuviljade seemned on varustatud „tiibadega“, mis edendavad seemnete paljunemist, kui nad kuiva taime küljest eemalduvad.

38. Pöörlev pulk

Vahendid:

1. Kaks puidust tüüblit (üks veidi peenem kui teine) või kaks väikest männist pulka (umbes 1x1x15 cm)
2. Kohvisegaja ja väike nael

Protseduur:

1. Tee männist pulga ühele poolele väikesed sälgud, mis on üksteisest umbes 1 cm kaugusel. Sälgud peaksid olema vähemalt 3 mm sügavad ja 2 mm laiad.

2. Lõika kohvisegajast umbes 6 cm pikkune jupp ning tee sellelõigatud ots ümaraks.

3. Löö läbi kohvisegaja keskkoha nael ning kinnita see männist pulga otsa. Pööra kohvisegajat, et ta pöörleks vabalt ümber naela (nael peaks olema pulgas poole pikkuse ulatuses).

4. Hoia väiksemat pulka oma paremas käes (kui sa oled paremakäeline) nii, et nimetissõrm on suunatud väljapoole, ning hoia sälkudega pulka vasakus käes.

5. Hõõru väikse pulgaga sälkudega pulka sälkude kohal ning lase oma pöidlal libiseda sälkudega pulga paremale poolele (segaja hakkab pöörlema katse sooritaja vaadates vastupäeva).

6. Hõõru väikse pulgaga sälkudega pulka, kuid seekord lase oma nimetissõrm libiseda vastu sälkudega pulka. Segaja (rootor) hakkab pöörlema vastupidises suunas.

Selgitus Väikse pulga hõõrumine vastu sälkudega pulka (mille otsas on rootor) tekitab vibratsioone. Kui pöial on hõõrumise ajal vastu sälkudega pulka, siis võnkumised võtavad ellipsi kuju, mistõttu hakkab pulk vibreerima vastupäeva ning seetõttu pöörleb ka rootor selles suunas. Kui nimetissõrme vastu sälkudega pulka hoida, siis võnkumised tekitavad päripäeva suunalise liikumise. See pöörlemise suuna muutumine võib tekkida ka sälkudega pulga pööramisel veidi vasakule või paremale. Teiste sõnadega, tuleb hõõruda sälkusid vasakult poolt võrreldes hõõrumisega paremalt poolt.

39. Kergita suurt raskust ühe sõrmega

Vahendid:

1. Pikk puidust pulk või rauast veetoru (3-4 m)
2. Kaks või kolm väikest puidust klotsi
3. Raske mööbliese

Protseduur:

1. Lase õpilasel tõsta mööblieseme ühte otsa, kui sa oled talle öelnud selle massi suurusjärgu.

2. Aseta puidust klotsid laua lähedale ning toru ots laua raamistiku alla. Kasuta klotse kui toru tuge (vaata joonist).

3. Nüüd vajuta ühe sõrmega toru pikemale otsale (raskusena võib kasutada lauda või tooli, millel istub õpilane, vaata, et tugi oleks tugev ja liikumatu ning tõstetava eseme põhja lähedal).

Selgitus Selle esimese klassi kangi tugipunkt asub mõjuva jõu ja takistuse vahel. Takistiks on raske objekt (laud või tool, millel istub õpilane) ning mõjuv jõud on toru pikale otsale vajutav sõrm. Puidust klotsid on tugipunktiks. Teised näited esimese klassi kangi kohta on tangid, käärid, juhtmelõikurid, enamus auto tungraudasid, raudkangid jne.

40. Kas haamer on kang?

Vahendid:

1. Haamer (millega saab naelu välja tõmmata)
2. Puidust klots ja tavalised väiksed naelad

Protseduur:

1. Löö mõned naelad puidust klotsi sisse (poole pikkuse ulatuses) ning tõmba nad haamriga välja haamrit allapoole lükates (vaata joonist).

2. Tõmba teine nael välja haamrit ülespoole lükates (vaata joonist).

3. Küsi õpilastelt järgnevad küsimused.

Selgitus Parim viis, kuidas teada saada, kus on mõjuvad jõud naela tõmbamisel, on teha joonis mõlema meetodi kohta, kus on märgitud jõudude suhted ning nende asukohad. Esimese meetodi korral kasutatakse teist klassi kangi ning teise meetodi korral kolmandat klassi kangi. Teised näited teist klassi kangi kohta on käru, raudkang, pähklipurustaja, paberilõikur, augustaja.

41. Kolmanda klassi biitseps

Vahendid:

1. Kaks puidutükki (või kaks joonlauda)
2. Väike hing (või kleeplint) ja tihe kummipael

Protseduur:

1. Kinnita kaks puidutükki otsapidi hinge abil (või kinnita nad kleeplindi abil nii, et nad oleksid vabalt).

2. Lõika kummipaela jaoks ühe puidutüki kaugemasse otsa sooned ning kinnita sinna kummipaela üks ots. Teine ots kinnita teisele puidutükile kohta, mis on hinge lähedal.

3. Seo kummipael iga soone külge. Sa oled nüüd valmis näitama biitsepsi tööd.

4. Biitseps on kolmanda klassi kangile mõjuv jõud, kui liigutada alumist õlga ülespoole. Seda illustreerib kummipael, kui ta kokku tõmbub. Hing on siin kinnituspunkt või tugipunkt ning takistuseks on käe raskus või mingi lisaraskus, mida käsi võib tõsta. (vaata joonist). Teised näited kolmanda klassi kangi kohta igapäevaelust on pintsetid, jäätangid, hokikepi liikumine, labida, luua või reha kasutamine, jne.

42. Kumb on raskem?

Vahendid:

1. 200 g ja 300 g raskused
2. Skaalaga vedru (maksimaalselt 500 g)
3. 30 cm pikkune plastmassist joonlaud ja mõned raamatud

Protseduur:

1. Aseta raamatud üksteise peale virna.

2. Pane kaks raskust raamatute kõrvale ning ütle õpilastele, et ülesanne on liigutada raskused raamatuvirna otsa.

3. Küsi õpilastelt: „Kumma liigutamiseks on vaja rohkem tööd teha?“ Aseta joonlaud kaldega lauale (üks ots raamatute peal) ning tõmba 300 g raskus skaalaga vedru abil mööda joonlauda üles (loe skaalalt mõjuv jõud).

Selgitus 300 g raskuse liigutamiseks kulub palju vähem jõudu, kui liigutada teda mööda kaldpinda, kuna kaldvektori komponent on palju väiksem. Mida järsem on kalle, seda suurem on jõud. Kaldpinnal oleva raskuse võib jagada komponentideks, mis on paralleelsed või risti kaldenurgaga. Et raskust liigutada, peab olema mööda kallet allapoole suunatud jõud veidi väiksem, kui tõmbejõud, sest osa jõudu läheb hõõrdumise ületamiseks. Teised näited kaldpinnast on näiteks kruvi, kiil, kirves, peitel jne.

43. Kumb hakkab liikuma?

Väiksema massiga õpilane nihutab suurema massiga õpilast. Kuidas nii?

Vahendid:

1. Kaks ümarat kinnitust
2. Tugev köis ja kaks tugevat pulka või toru (50 cm)
3. Kaks sirge seljatoega tooli

Protseduur:

1. Kinnita pulkade või torude keskkohad lühikese köiejupiga. Pane pulgad toolide istme ja seljatoe vahele, nii et seljatoe poole tõmbamisel jääb pulk tooli raamistiku vahele.

2. Seo pika köie üks ots ühe tooli küljes oleva kinnituse külge ja köie teise otsaga pane nöör ümber kinnituse. Hoia köit selle otsa pool, kus köis on seotud (vaata joonist).

3. Lase väikese kehakaaluga õpilasel istuda toolile, kuhu köis on seotud, ning suurema kehakaaluga õpilane istuda teisele toolile. Küsi: „Kui köit tõmmata, siis kumb õpilane hakkab liikuma?“ (Eeldatav vastus: kergema kaaluga õpilane“). Tõmba köit ning raskem õpilane hakkab liikuma.

Selgitus Tooli, mille külge köis on kinnitatud, tõmbab üks köis, samas kui teist tooli tõmbab kaks köit. Jõud või pinge igas nööri osas on võrdne ning seetõttu on jõud, mis tõmbab raskema õpilasega tooli, kaks korda suurem. Seetõttu hakkab suurema raskusega õpilane liikuma. Kui köis oleks ümber mõlema kinnituse ja kinnitatud maha, liiguks väiksema massiga õpilane.