Papier má mnohoraké využitie. Môže spĺňať úžitkovú, ale aj estetickú funkciu. A výborne sa hodí aj pri experimentálnom budovaní vedomostí. Mohol by hárok kancelárskeho papiera udržať človeka?
Videonávod tohto experimentu, ako aj všetkých predchádzajúcich, nájdete na stránke video.matfyzjein.sk/experimenty.
Pomôcky
Kancelárske papiere (výborne poslúžia aj použité, ale nepokrčené), podpery (môžu to byť napríklad dve tehly alebo operadlá dvoch stoličiek), závažia (tiež nemusia byť komerčné, môžeme si ich vyrobiť pomocou kuchynskej váhy z rôznych plastových nádobiek a piesku alebo iného sypkého materiálu, namiesto malých závaží môžeme použiť opäť kancelársky papier alebo jeho časti – hárok veľkosti A4 váži 5 g), ľahká doska, na ktorú sa zmestia obe chodidlá človeka
Postup
Pri hľadaní odpovede na otázku v úvode sa oplatí zamyslieť sa nad rozkladom síl a štruktúrou papiera. Alebo môžeme začať experimentom. Ako tvar papiera ovplyvňuje jeho nosnosť? V záujme bezpečnosti použime najprv rôzne závažia, človeka si necháme až na záver.
Začnime hladkým listom papiera bez skladania. Porovnajme, akú záťaž unesie, ak ho položíme voľne, ak ho na koncoch zaťažíme a keď ho prehneme do oblúka.
Ak na voľný list papiera položíme závažie, papier sa prehne a zošmykne. Na zošmyknutie papiera, ktorý je na koncoch zaťažený, je potrebné použiť ťažšie závažie. V závislosti od veľkosti trenia medzi papierom a podperou, ako aj medzi papierom a koncovou záťažou, môže papier po pridaní závažia spod záťaže vykĺznuť, prehnúť sa do medzery a potiahnuť so sebou aj krajné záťaže, alebo sa pretrhnúť. 
Papier prehnutý do oblúka vplyvom záťaže neskĺzne zo stola dole. Sila, ktorou na papier tlačí závažie, sa na oblúku rozkladá a zatláča ho do miest, kde je zapretý. Pri nadmernej záťaži sa papier prehne smerom nadol a spadne do medzery. Okrem vplyvu trenia môžeme preskúmať aj vplyv výšky oblúka na hraničnú hodnotu hmotnosti závažia, ktoré ešte papierový oblúk unesie, alebo vplyv miesta umiestnenia závažia.
Zvýšenie nosnosti papiera je možné dosiahnuť zmenou jeho tvaru. Spomeňme si napríklad na rôzne mostné konštrukcie. Môžeme poskladať papier tak, že vytvorí užší pásik s viacerými vrstvami papiera nad sebou. Môžeme vytvoriť profil v tvare písmena:
Môžeme poskladať papier do tvaru harmoniky.
Preskúmajme nosnosť papiera zrolovaného do rúrky. Aké ťažké závažie udrží papierová rúrka umiestnená naležato? Čo keby sme papierovú rúrku postavili na výšku? Ako vplývajú na nosnosť papiera dĺžka a priemer vytvorenej rúrky?
Finálny experiment
Vráťme sa k otázke z úvodu nášho bádania. Mohol by hárok kancelárskeho papiera udržať človeka? Predchádzajúce skúmanie ukázalo, že papierový valček s priemerom 4 cm zrolovaný okolo dlhšej strany použitý ako pilier (teda s výškou 29,7 cm) uniesol 3 kg. Papierový valček zrolovaný okolo kratšej strany do piliera s rovnakým priemerom uniesol 3,8 kg. Pri ťažšom závaží sa pilier začal podlamovať.
Ak chceme udržať nad zemou 50 kg človeka a dosku, na ktorej bude stáť, možno počet potrebných pilierov odhadnúť na 14 až 16 ks. Možno toľko pilierov vyrobiť z jedného hárku papiera s rozmerom A4? Aké budú vysoké? Je dôležité, aby boli všetky piliere rovnako vysoké? Ako by mali byť rozmiestnené piliere pod doskou, na ktorú sa má človek postaviť? Rozhodujúcim faktorom je rovnomerné rozloženie záťaže. Preto je dôležité, aby sa človek staval na dosku oboma nohami naraz a s počiatočnou oporou.
Viac námetov na experimentovanie s papierom možno nájsť na:
www.scholaludus.sk/papierova_fyzika/index.html.
doc. PaedDr. Viera Haverlíková, 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.
