N-trophy kvalifikace KVÍK! Gymnázium, Brno-Øeèkovice http://kvik.wz.cz
KVÍK! O svíèce a plamínku Svíèky jsou vyrábìny z velkého množství rùzných látek, resp. smìsí. Zhruba mùžeme svíèky rozdìlit na parafínové, olejové, gelové a svíèky ze vèelího vosku. Pøesné chemické složení se liší u každého výrobce a každého typu svíèky, proto je pro nás nejjednodušší vzít jako vzorový model svíèky parafínové, jelikož víme, že parafín je smìsí pevných nasycených uhlovodíkù s minimálnì 17 uhlíky v øetìzci (zanedbáváme asi 2% podíl olejù, které jsou také souèástí parafínových svíèek). Provedli jsme pokus se šesti svíèkami rùzných druhù, které jsme zvážili pøed a po 10 minutách hoøení. (Svíèky byly v obou pøípadech váženy pøilepené na hodinovém skle, s výjimkou èajové svíèky, která sklo nepotøebuje.) Výsledky jsou v tabulce: parafín bílá parafín èervená èajová svíèka dortová bílá dortová èervená vèelí vosk m pøed [g] 73,9898 47,501 14,0585 21,3858 22,3818 79,0248 m po [g] 72,8847 46,8513 13,5242 20,4906 21,4829 77,8344 m 10 [g] 1,1051 0,6497 0,5338 0,8952 0,8989 1,1904 m [g] 0,11051 0,06497 0,05338 0,08952 0,08989 0,11904 m prùm [g] 0,076286667 2
KVÍK! O kytièkách a genech postup: zjištìní významu jednotlivých atributù A: hodnota zdvojnásobuje úhel mezi jednotlivými rameny (kromì pravého) oproti pøedchozí hodnotì, jednotlivé hodnoty navíc mìní barvy všech ramen kromì dvou nejvíc vpravo B: každá hodnota otoèí ramena pøibližnì o 16 ve smìru hodinových ruèièek C: jednotlivé hodnoty mìní poèet ramen (1:5, 2:6, 3:2, 4:3) D: jednotlivé hodnoty mìní barvy ramen, pøièemž pøi hodnotì 2 jsou všechna ramena rùžová F: druhá hodnota pøevrací barvy ramen oproti první hodnotì (tzn. pravá barva ramene bude vlevo, druhá zprava bude druhá zleva apod.) G: úhel mezi jednotlivými rameny se násobí koeficientem, který je roven hodnotì (napø. hodnota 3-3x vìtší úhel než pøi hodnotì 1) postupné tvoøení správného genu pomocí získaných informací napø: vzor se vždy vìtví do tøí nových ramen => atribut C bude mít hodnotu 4 ramena mají rùznou barvu => atribut D nebude mít hodnotu 2 zkušební otáèení pomocí atributu B => nejpøesnìji sedí hodnota 4 alespoò pøedbìžné nastavení úhlù mezi rameny pomocí atributù A a G doladìní barev a úhlù pomocí zbylých atributù výsledný genetický kód: A:3 B:4 C:4 D:1 F:2 G:5 3
KVÍK! O pingpongovém míèku (1/2) experiment: pomùcky: pingpongový míèek, kýbl s vodou, pravítko, metr, digitální fotoaparát, stativ, lepící štítky, pøehrávaè videí, MS Excel l h postup: - natáèení skokù míèkù vypouštìných z rùzné hloubky na video - urèení výšky skoku pomocí pøehrávání po jednom snímku na poèítaèi (na snímku, kde je míèek nejvýše, odeèteme výšku z pomocného mìøítka) - zapsání výsledkù do tabulky, tvorba grafu tabulka: h [cm] 1 2 3 4 5 6 8 10 12 14 16 18 19 l [cm] -1,0 0,0 1,0 3,0 4,0 4,5 4,5 3,0 2,0 2,0 1,0 0,5 0,5 graf: Závislost výšky výskoku pingpongového míèku na hloubce jeho vypuštìní 5,0 4,0 3,0 Výška l [cm] 2,0 1,0 0,0-1,0-2,0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Hloubka h [cm] 4
KVÍK! O pingpongovém míèku (2/2) zhodnocení výsledkù Hloubka byla mìøena od hladiny k nejníže položenému bodu míèku, výška opìt od hladiny k nejspodnìjšímu bodu míèku. Pingpongový míèek má prùmìr 4 cm a v klidovém stavu nad hladinu vyènívají pøibližnì 3 cm. Z výsledkù vyplývá, že míèek vyskoèí nejvýše, je-li ponoøen zhruba v hloubce odpovídající dvojnásobku jeho prùmìru. Pøi menších hloubkách se výška výskoku prudce snižuje, pøi zvìtšující se hloubce klesá výška výskoku pomìrnì pomalu, až se nakonec v hloubce asi 17 cm ustálí na témìø nepostøehnutelném vyšplouchnutí. teorie - Míèek stoupá k hladinì, protože na nìj pùsobí vìtší vztlaková než tíhová síla. - Vztlaková síla nezáleží na hloubce. chyby mìøení: - Fotoaparát snímá pouze 24 snímkù za sekundu a výskok trvá necelou pùlsekundu, takže nemusí být zaznamenán pøesný okamžik, kdy je dosažena maximální výška. - Mìøítko nebylo z nejpøesnìjších, kvùli šplouchání hladiny se mírnì pohupovalo a výsledky tak mohly být ponìkud zkreslené. - Mìøení hloubky je spíše orientaèní. vysvìtlení výsledkù - Vztlaková síla závisí na objemu ponoøené èásti tìlesa, èím vìtší èást míèku je pod vodou, tím výše vyskoèí (tím se vysvìtluje zmìna výšky výskoku v hloubce 1-4 cm, kdy není míèek zpoèátku ponoøen celý). - Nejvyššího výskoku míèek dosáhne, je-li vypuštìn z hloubky kolem 8 cm, protože má dostatek èasu, aby nabral pomìrnì vysokou rychlost. Tato rychlost ovšem není tak vysoká, aby na míèek pùsobil velký odpor vody (ve výpoètu pro odporovou sílu* F = 1/ C? S v2 o 2 kalkulujeme s druhou mocninou rychlosti, odporová síla tedy se zvyšující se rychlostí roste kvadraticky). Z èím vìtší hloubky je pak míèek vypuštìn, tím vìtší je odporová síla a výška skoku tak klesá, dokud odporová síla není natolik vysoká, že míèek pøestane skákat úplnì (hloubka asi 17 cm). aparatura mìøení míèek v nejvyšším bodì 5 *http://wiki.unas.cz/wikipedia/o/od/odporova sa_la.html
KVÍK! O katastrofické biologii Úvodem: Po nároèném, dùmyslném a hlubokomyslném hloubání a dloubání jsme se usnesli na nìkolika možných scénáøích. Abychom však ètenáøe nenudili, uvedeme jen dva nejpodstatnìjší a ostatní shrneme do jediného odstavce. Statí: Abychom mohli lépe urèit, jaké druhy organismù by pøežily srážku s asteroidem, je tøeba pøedem zvážit velké množství faktorù. Neodbornì, zato lidsky øeèeno, je tøeba se pøedem dohodnout, jak moc a kam to praští. Srážka s asteroidem o necelém pùl kilometru v prùmìru tøeba nìkde v Evropì by s trochou štìstí pozabíjela jen pár set miliard místních organismù a vyhubila malou skupinku endemitù pøíp. nìjaký ten druh na pokraji vyhynutí a pro nás je tedy absolutnì zanedbatelnou. Vezmeme tedy jako modelovou situaci pøedpokládanou srážku asteroidu se zemí pøed 65 miliony lety (ano, pøesnì tu, která má na svìdomí dinosaury). Vìdci pøedpokládají, že asteroid mìl asi 10 km v prùmìru a jeho srážka se zemí mìla prý absolutnì destruktivní následky. Destruktivní možná, ale bez ní bychom tu nejspíš nebyli. Postupujme logicky. Èím vìtší tìleso poletí a èím rychleji poletí, tím prudèeji do nás vrazí a tím více energie se uvolní. Víme, že když zemi zasáhne i malý meteorit, vznikne kráter. Když nás tedy zasáhne VELIKÝ meteorit, vznikne VELIKÝ kráter. A spousta tepla, a svìtla. A také prachu, protože to, co bylo v té díøe pùvodnì, prostì nìkam zmizet musí. Bezprostøední okolí srážky (zde prosím berme slovo bezprostøední s rezervou) budeme považovat za absolutnì znièené, zejména pùsobením tepla, tlaku a prùbìhem chemických reakcí, kdy pøedpokládáme vznik jedovatých látek, zejména síranù, siøièitanù, uhlièitanù atp. Tyto se roznesou díky mocné tlakové vlnì a následnì vzdušným nebo moøským proudùm. Jako další nám ze hry vypadává vìtšina druhù rostlin. Prach se totiž pùsobením vzdušných proudù rozptýlí do atmosféry a zabrání tak pøístupu vìtšiny sluneèního záøení k zemskému povrchu. Tím také dojde ke znaènému ochlazení zemského povrchu a øeknìme si upøímnì, na to prostì vìtšina kytek není stavìná. Rostliny následuje skupina býložravcù, zejména tìch vìtších velikostí pøeživší rostlinky tìžko uživí tolik hladových krkù. A s podobným problémem se po chvíli zaènou potýkat i masožravci. Obecnì za nejpøizpùsobivìjší, nejodolnìjší a vùbec prostì nejvhodnìjší pro podobné pokusy považujeme hlubokomoøské organismy, velké množství bakterií (napøíklad ty sirné), nìkteré typy øas, sinic a ménì nároèných nízkých rostlin zejména z polárních a subpolárních oblastí, hlodavce a malé šelmy. Krysa, které døíve bìhala v Africe a dnes bìhá v kanále, prostì musí být odolná a pøizpùsobivá a nìco, co sežere krysu z kanálu, už pøežije všechno. Závìrem: Podtrženo seèteno, šanci pøežít mají organismy, které nepotøebují termoregulaci (jako vìtšina bakterií) a ty, které zvládnou termoregulaci vlastní (vyjma organismy závislé na chemicky neposkvrnìném prostøedí), za pøedpokladu, že nežerou nìkoho nebo nìco, kdo tyhle schopnosti nemá. A pak samozøejmì ty, které budou mít štìstí, kam to praští Jako záøný pøíklad bychom uvedli latimérii podivnou, a to z jediného dùvodu. Rybu, o které se myslelo, že je už pár miliard let na seznamu vyhynulých živoèichù, taková malièkost pøece nerozhodí. 6 Poznámka: Slibovaná teorie è. 2 položení této otázky bezprostøednì pøed plánovaným koncem svìta roku 2012 nás pøimìlo k úsudku, že nepøežije nikdo. obrázek: http://vtm.zive.cz/files/imagecache/dust_filerenderer_big/upload/aktuality/meteorit_4ae6c00954.jpg kontrola podle èl?nku: http://natura.baf.cz/natura/2003/12/20031202.html