Hračky s energií kupované

(Bylo předvedeno na Noci vědců 2013 FCH VUT Brno)

Generátor s otočnou horní částí

Generátor s otočnou horní částí funguje na principu elektromagnetické indukce.

(Pokud budeme pohybovat vodičem uvnitř magnetického pole - prostor kolem magnetu, bude se na koncích vodiče indukovat napětí, které způsobí průtok elektrického proudu).

V našem generátoru jsou v otočném kotouči namontovány magnety a pod kotoučem je cívka. Při otáčení kotouče se magnety pohybují v blízkosti cívky. To znamená, že závity cívky vstupují a vystupují z magnetického pole magnetů, a tím se v cívce indukuje napětí. Toto napětí vyvolá elektrický proud, který rozsvítí LED diodu. Cívka má více závitů. Proto se indukuje větší napětí i proud než v jednom závitu (asi 1,5 V)

Krabicový robot

Krabicový robot využívá ke svému pohybu elektrický motorek.

Závodnička poháněná vrtulí

Baterie dodává elektrický proud do motoru, který vysokou rychlostí otáčí vrtulí. Listy vrtule ženou vzduch dozadu. V souladu se zákonem akce a reakce proti každé síle vzniká stejná síla, která působí opačným směrem. Pokud tedy vrtule žene vzduch dozadu, žene vzduch vrtuli vpřed. A tak se celá závodnička pohybuje dopředu.

Vrtule má listy, které když se točí, ženou vzduch. Listy mají takový úhel, aby hnaly vzduch jako klín.

Svítilna na elektromagnetickou indukci

Svítilnou třepeme nahoru a dolů. Uvnitř pouzdra je cívka a magnet, který se při třepáni pohybuje vnitřkem cívky. Tím se uvnitř cívky neustále mění magnetické pole. Nastává jev elektromagnetické indukce. Vzniká elektrický proud, který rozsvítí LED diodu. Tím vzniká proud a motor funguje jako generátor.

Robot z plechovky

Robot se může pohybovat ve vertikální i horizontální poloze. Chodí, kývá se ze strany na stranu a vydává bzučivý zvuk. Různé typy chůze můžeme vytvořit úpravou nastavení vaček.

(Při horizontálním pohybu je třeba přehodit dráty).

Zapneme-li spínač elektromotorku, dodává baterie elektřinu do motorku, který vysokou rychlostí otáčí převodem. Převod funguje jako redukční převod. Otáčí pomalu hřídelí. Plastové součástky na stranách hřídele se nazývají vačky (kruh s výstupkem). Jak se vačka otáčí, výstupek se otáčí kolem něj. Po spuštění motorku vačky způsobí, že se strany robota střídavě zvedají, a tak robot chodí.

Pohyb motorku, převodů a vaček vytváří vibrace, které se šíří robotem i vzduchem uvnitř. Více vibrací přichází i od nožiček, které třou o podložku. Bzučivý zvuk se uvnitř zesiluje (rezonance).

Věčný setrvačník

Aby se setrvačník nezastavil, je třeba udržovat pohybovou energii rotace, která se zmenšuje vlivem tření. V ose setrvačníku je slabý magnet. Podstavec, na kterém se pohybuje setrvačník, má tvar misky. Uprostřed je v oblasti dna této misky umístěn spínavý elektromagnet, který v okamžiku přiblížení setrvačníku začne setrvačník odpuzovat. Tím ho nutí na miskovém podstavci naklonit osu otáčení. V důsledku toho ho více roztočí.

Keltský kámen

1. Těleso roztočíme směrem doprava. Po chvíli se zastaví a začne se otáčet doleva.

2. Jeden konec tělesa mírně stlačíme dolů a uvolníme. Těleso se začne otáčet doleva.

Naše těleso – loďka je nesymetrické a při otáčení se proto rozkmitá. V důsledku toho se zastavuje v otáčivém pohybu a po zastavení získává v důsledku svého rozkmitání opačný moment hybnosti.

Poslušná káča

Roztoč káču a dej ji k plechovému hádku (případně drátu…). Káča „objíždí“ hádka po celém obvodě.

V hrotu káči je silný feritový magnet, Hádek je z plíšku obsahujícího železo, a proto se zmagnetuje.

Magická levitující tužka

Tužku opřeme o svislou destičku a roztočíme. Tužka zůstane viset ve vzduchu a točí se.Tužka se vlastně vznáší na magnetickém polštáři. Podstavec i tužka obsahují feritové magnety, které jsou účelně tvarované a zmagnetované. Jsou otočeny souhlasnými póly, proto působí odpudivá síla. Svislá přepážka, o kterou je opřena tužka, zabraňuje přetočení tužky.

Magnetické jo-jo

Kolečko dáme na ocelovou dvoulinku a mírně nakloníme, kolečko se pohybuje dolů. Budeme-li naklánět dvojlinku střídavě nahoru a dolů, kolečko se bude nepřetržitě pohybovat. Na koncích osy kolečka jsou ferity, které drží kolečko na ocelových tyčkách. Při pohybu dvou tyček dodáváme vždy soupravě energii polohovou, která se přeměňuje na energii pohybovou. Je to vlastně magnetické jo-jo.

Eulerův disk

Dej na disk některý kruh nebo kruhové výseče s hologramovými vzory. Pak ho roztoč ve svislé poloze a sleduj jeho pohyb až do úplného zastavení.

Disk roztočíme ve svislé poloze na mírně dutém zrcadle.Tím získá polohovou energii a pohybovou energii. Po roztočení se disk začne pomalu sklápět. Jeho polohová energie se přitom začne přeměňovat na energii pohybovou a disk se otáčí stále rychleji. Téměř ve vodorovné poloze se disk pohybuje velmi rychle a roztáčí pod ním i tenkou vzduchovou vrstvu. Pod diskem vznikne podtlak a okolní vzduch ho prudce přitlačí k zrcadlu.

Zajímavé jsou i doprovodné akustické a optické jevy.

Kinetóny

Pozorujte kinetóny. Pohybují se vytrvale a lehce, tak jako by nebylo nic potřebné pro udržování jejich „věčného“ pohybu.

V každém kinetónu je umístěno nějaké „poháněcí zařízení“ – baterie, elektromagnet, elektromotorek, často i generátor impulsů. Síly se přenáší pomocí osek, tyčinek, lana… někdy za pomoci magnetických polí.

Skotačivý mýval

Do míčku dáme elektrický článek 1,5 V, zapneme a míček s mývalem dáme na zem. Zdá se nám, že mýval popostrkuje míček před sebou.

Mýval je připevněn ke kouli. Uvnitř koule je elektromotorek s el. článkem, který je excentriky umístěn u povrchu a otáčí se dokola. Tím se mění celé těžiště koule, a ta se zajímavě pohybuje i s připevněným mývalem.

Solární moucha

Světlem svítíme na plochou destičku na hlavě mouchy. Ta se začne otáčet.

Destička je solární článek, ve kterém se přeměňuje světelná energie na elektrickou. Ta pak roztáčí malý elektromotorek umístěný ve spodní části mouchy.