Úvod‎ > ‎Články‎ > ‎

Zadání 6. kola Přírodovědné ligy 2019/2020: Jára Cimrman - fyzik

přidáno: 10. 2. 2020 9:24, autor: Josef Křeček   [ aktualizováno 10. 2. 2020 9:29 ]

Text publikován s laskavým svolením pana Zdeňka Svěráka

Je až s podivem, že zatím žádné kolo v historii Přírodovědné ligy nebylo věnováno českému géniovi Járovi Cimrmanovi. Jak známo, Cimrman byl nejen spisovatel, dramatik, principál kočovné herecké společnosti, hudební skladatel, filosof, vynálezce, stavitel, lyžař, včelař, cestovatel, zoolog, botanik, léčitel, kriminalista, ale také (mimo jiné) fyzik. Cimrmanologové tento fakt objevili na základě záznamu ve vzpomínkové knize ředitele státní věznice v Salzburgu Friedricha Nachtigala „Musel jsem na ně být přísný“. V této věznici byl Cimrman vězněn za protihabsburskou anekdotu „Císař pán v muničním skladu“. Po propuštění zde pak působil jako osvětový dozorce. Ředitel Nachtigal v knize doslova píše:

Když se naplnila má služební léta a začal jsem pomýšleti na penzi, otázal jsem se ho (míněno Cimrmana – pozn. autora) jednou při bulce, zda by nechtěl po mně převzíti mé místo. Ředitel věznice, který začal od píky, by byl pro vězně zářným příkladem. Ale Cimrman měl již jiné plány. „Chci se teď pro změnu obouti do fyziky“, řekl mi. Ve vrátnici ho čekal kamarád. Myslím, že se jmenoval Einstein nebo tak nějak.

(Zdroj: Svěrák, Cimrman, Smoljak: Lijavec, seminář ke hře)

Oba géniové – Jára Cimrman a Albert Einstein – po nějakou dobu spolupracovali, jak ukazuje např. Cimrmanův dopis Einsteinovi ze dne 17. 8. 1901 o pohybu hmoty. Bohužel mezi oběma velikány došlo k trapnému nedorozumění: Cimrman vyvinul nový fotografický přístroj, který umožnil vyfotit tmu. Cimrmana však trápila absence úplné tmy. Prakticky každý snímek byl znehodnocen linkami světla, patrnými ovšem až při pozorování silným mikroskopem. Tyto linky vytvářely zajímavé obrazce. Jednou ponechal Cimrman takový obrázek na stole v bytě, který za Einsteinova pražského pobytu (1911 – 12) s velikánem světové fyziky sdílel. Bohužel tam ponechal i dárek od uzenáře, skvělou škvarkovou pomazánku, takže při svém návratu nalezl Alberta, jak se cpe jeho pomazánkou a přitom si se zájmem prohlíží fotografie. „Was ist das,“ zeptal se Einstein místo pozdravu. „Škvarky,“ odpověděl nasupeně Cimrman, shledaje, že sklenice s jeho pomazánkou zeje prázdnotou. Vzápětí za ním zapadly dveře jeho pokoje a tak nemohl zaslechnout Alberta, jak v zadumání opakuje: „Kvarky.“ (Zdroj: https://martintuma.blog.idnes.cz/blog.aspx?c=95925.) Ponechme stranou, že Cimrman záhy po tomto incidentu opouští Prahu a přijímá práci při stavbě železniční trati z Lusaky do Maramby a podívejme se na ony kvarky, k jejichž objevu Jára Cimrman takto nechtěně přispěl. Jde o částice, ze kterých se skládají například protony a neutrony. Jsou to jedny z nejmenších částic, z nichž se skládá hmota. Předpověděl je v roce 1964 Murray Gell – Mann, který v roce 1969 obdržel Nobelovu cenu za fyziku. Mladého Gell – Manna za jeho pobytu na univerzitě v Princetonu v 50. letech zaujaly Cimrmanovy fotografie, rozvěšené na stěnách Einsteinovy pracovny, a nové hypotetické částice nazval na Einsteinovu (a Cimrmanovu) počest právě KVARKY. A teď už naše soutěžní otázka:

Úkol č. 1: Jeden z kvarků – tzv. kvark d má klidovou hmotnost maximálně 6 MeV/c2. To je poněkud nezvyklé vyjádření hmotnosti, že? Dokázali byste tento údaj převést na kilogramy? (20 bodů)

Jára Cimrman působil také jako učitel, např. na školách v haličském Struku, pojizerském Liptákově nebo v Dymokurech na Nymbursku. Přitom se samozřejmě nevyhnul výuce fyziky. Známá je jeho demonstrace rychlosti zvuku a světla. Cimrman postavil na startovní čáru dva žáky. Jednomu dal do ruky zvonek a druhému zapálenou svíčku. Na tlesknutí oba žáci vyběhli, přičemž žák se svíčkou běžel rychleji. Závěr pokusu: světlo je rychlejší než zvuk. (Zdroj:  Cimrman, Smoljak: Vyšetřování ztráty třídní knihy.)

Při detailním posouzení Cimrmanova experimentu se však nelze vyhnout dojmu, že je nepřesný. Nevyjadřuje totiž skutečný poměr mezi rychlostmi světla a zvuku. A my se proto ptáme:

Úkol č. 2: Jestliže žák se zvonečkem uběhl 3 metry za 1,5 sekundy, jakou průměrnou rychlostí v km/h by teoreticky musel běžet žák se svíčkou, aby rychlosti žáků byly ve stejném poměru jako rychlosti světla a zvuku ve vzduchu? (20 bodů)

Cimrman byl autorem celé řady vynálezů. Měl však smůlu. Jak jsme viděli v životopisném filmu Jára Cimrman ležící, spící, na patentový úřad přicházel pravidelně o 3 až 5 minut později než Edison, Bell, Nobel, bratři Lumierové a další, kteří tak „slízli smetanu“ a našemu milému Járovi byl uznán pouze vynález dvoudílných plavek. Mnohými dalšími Cimrmanovými vynálezy se patentový úřad úplně odmítl zabývat. Připomeňme např. jeho pětitaktní motor (sání, komprese, výbuch, výfuk, odpočinek), který později zdokonalil ještě o dobu šestou (mazání).  Nyní se soustřeďme na Cimrmanův návrh zdokonalení doručování poštovních zásilek pomocí polního dělostřelectva. Adresát tak obdržel zásilku během několika sekund. Nevýhodou této metody bylo to, že adresátů kvapně ubývalo. A tady je náš soutěžní úkol:

Úkol č. 3: Dělová koule s doporučeným dopisem byla Cimrmanovou poštou vystřelena počáteční rychlostí 2160 km/h v 15 hodin, 30 minut a 20 sekund, přičemž hlaveň děla svírala s vodorovnou rovinou úhel 45 stupňů. V jakém čase s přesností na sekundy obdržel adresát zásilku? Výšku ústí hlavně nad povrchem Země a odpor vzduchu velkoryse zanedbejme. (20 bodů)

Nyní k Cimrmanově působení na poli hudby, k němuž patří neodmyslitelně i jeho tvorba písňová. Asi nejznámější Cimrmanovou písní je Elektrický valčík („Střídavý, střídavý, silný elektrický proud…“), složený u příležitosti zavedení elektrického proudu do obce Frymburk. Píseň je dnes díky Divadlu Járy Cimrmana dostatečně známá, ve své době se však nedočkala uznání. Cimrman ji přihlásil na festival Zlatá svěrací kazajka v Bohnicích, píseň však nebyla přijata, protože se nenašel zpěvák, který by vyzpíval nejvyšší tón písně. Ten byl totiž o pythagorejské koma vyšší než tříčárkované C! Cimrman poté píseň přetvořil do podoby, v jaké ji známe dnes, ale termín přihlášek do Zlaté svěrací kazajky již uplynul.

Úkol č. 4: Jakou frekvenci v hertzech měl původně nejvyšší tón Elektrického valčíku? (20 bodů)

Předchozí úlohy vás nutily vzít do ruky přítelkyni kalkulačku a počítat, tak si dejme ještě dva úkoly bez výpočtů. Dotazy se vztahují k Cimrmanovu působení nejen ve fyzice, ale v přírodních vědách vůbec.

Úkol č. 5: Přestože byl Cimrman velkým fyzikem, občas se objevují v jeho dramatické tvorbě fyzikální chyby, ba i bludy. Jaký fyzikální nesmysl obsahuje následující ukázka ze hry Dobytí severního pólu? (10 bodů)

Jak se blížíme k pólu, sužuje nás stále větší a větší mráz. Dnes ráno klesl teploměr tak hluboko, že jsme nemohli najít rtuť. Teprve po patnáctiminutovém usilovném zahřívání trubice dechem vylezla na minus padesát stupňů Celsia. Takový mráz je pro našince přímo vražedný. Proto jsme dalším dýcháním vyhnali teplotu na -42°C, což už se dalo vydržet.

Úkol č. 6: Zodpovězte těchto pět dotazů, vztahujících se k Cimrmanovu působení nejen ve fyzice, ale v přírodních vědách vůbec. Kritériem správnosti odpovědí budiž údaje uvedené ve hrách Žižkovského divadla Járy Cimrmana. (Za každou správnou odpověď 2 body, celkem 10 bodů.)

a)      Čemu podle Cimrmanova epitafu patří budoucnost?

b)      Jaký nový živočišný druh Cimrman vyšlechtil?

c)       „Toto je světlo a toto je ……..“, řekl při výuce fyziky Cimrman. Doplňte chybějící výraz.

d)      Co znamená maďarské slovo ERÖMÜ?

e)      Jaký fyzikální jev dokazoval Cimrman upuštěním svíčky na zem?

A to je všechno. Svá řešení zasílejte nejpozději do 24.2. 2020 na adresu josef.krecek@gymnp.cz nebo je odevzdávejte přímo autorovi úlohy do kabinetu č. 16. Hodně zábavy s Járou Cimrmanem vám přeje

                                                                                                               Josef Křeček

 

Start 6. kola: 11. 2. 2020
Konec kola:  24. 2. 2020
Maximální počet bodů za vyřešení úloh: 100
Maximální počet bodů za rychlostní prémii: 12
Celkový maximální bodový zisk za kolo: 112
Přírodovědná liga mistrů pro 15 nejúspěšnějších řešitelů: 11. 3. 2020

Klíč k výpočtu rychlostní prémie podle pravidel Přírodovědné ligy:

Den odevzdání

Rychlostní prémie

Den odevzdání

Rychlostní prémie

Út 11. 2.

12 %

Út 18. 2.

 6  %

   St 12. 2.

12 %

St 19. 2.

4,5  %

Čt 13. 2.

10,5 %

Čt 20. 2.

3  %

Pá 14. 2.

9 %

Pá 21. 2.

1,5 %

So 15. 2.

7,5 %

So 22. 2.

0 %

Ne 16. 2.

7,5 %

Ne 23. 2.

0 %

Po 17. 2.

7,5 %

Po 24. 2.

0 %




Comments