Как понять сложные законы физики. 100 простых и увлекательных опытов для детей и их родителей - Дмитриев Александр Сергеевич
Поскольку рубин очень твердый и гладкий, из него делают, например, опоры для маятников в механических часах. Если вы посмотрите на часы, на многих написано «семнадцать камней» или «одиннадцать камней». Вот эти-то «камни» и есть рубиновые кристаллы, из которых делают опоры для осей. Движущиеся части в часах трутся о рубин, но не стирают его и не тратят слишком много энергии на трение. Так драгоценности служат в механизмах.
58
Копия монеты за две минуты
Для опыта нам потребуются: монетки, фольга, клей.
У любого из нас есть возможность достать несколько мелких монет. Если мы посмотрим на монету, у нее всегда есть «лицевая» сторона и «обратная» сторона. Обычно их называют «орел» и «решка». Говорят, что эти названия произошли потому, что на одной стороне всегда был изображен герб России – орел. А на другой – решетка (на старинных монетах).
Теперь же орла можно увидеть, а решетки нет. Вместо нее бывают разные изображения, особенно на юбилейных монетах.
Интересно, можно ли сделать копию монеты за пару минут?
Мы воспользуемся таким физическим свойством материалов, как пластичность. Разные вещества обладают разной пластичностью. Это способность материала изменять свою форму и не «рваться» на части. Понятно, что пластилин – очень пластичный (даже название происходит от этого же слова). А вот камень – не пластичный. Попытаешься его «смять» – в лучшем случае он расколется…
Металлы более пластичны, чем многие другие материалы. Например, медь очень пластична, ее можно ковать, мять, сгибать. Кстати, чтобы медь сделать ну очень пластичной, ее надо накалить в пламени (костра, например), а потом, нагретую докрасна, сунуть в воду. Тогда ее можно сильно мять, растягивать, ковать – и она не треснет.
Алюминий менее пластичный, чем медь, но, если его расплющить в очень тонкую пленку, фольгу, он будет достаточно хорошо принимать любую форму. У алюминия есть еще одно хорошее свойство: он не ядовит и не окисляется (не ржавеет). Именно поэтому фольгу для заворачивания продуктов делают из алюминия.
Возьмем же кусочек фольги, положим на монетку и разгладим сверху ногтем или тупым карандашом. Надо только делать это аккуратно, чтобы не порвать фольгу. Мы увидим, что алюминиевая фольга приняла форму монеты и на ней проступил рельеф, например двуглавый орел!
Можно быстро наделать таких монеток, вырезать их ножницами и использовать в играх как «деньги для игр».
Кстати, таким же образом можно делать копии и с других барельефов, то есть выпуклых изображений. Положил сверху фольгу, поводил ногтем, прижимая поплотнее, – и вот, готово изображение, формочка. Другое дело, что она очень непрочная. Но можно снимать такие модельки, заливать с обратной стороны клеем и собирать коллекцию копий монет. Не всегда же удается приобрести монету, а копию – запросто!
59
Как растут барханы в пустыне, или Про зыбучие пески
Для опыта нам потребуются: немного разных сухих сыпучих продуктов – манка, соль, сахар, гречка, растворимый кофе.
Не у всех есть возможность побывать в настоящей пустыне. Но все знают, что в песчаной пустыне ветер гонит горы из песка – барханы. Эти барханы могут вырастать довольно большими – сотня метров в высоту. Такая «горка» может завалить целую деревню!
Мы все играли в детстве в песочнице и строили куличики. И все знают, что из сухого песка куличик сделать сложно. Для этого песок надо намочить. А какие законы физики лежат в основе этого и как это можно использовать?
Оказывается, тут работает все та же сила трения, с которой мы уже встречались в наших опытах. Песчинки трутся друг об друга и поэтому не рассыпаются ровным слоем, а могут насыпаться в горку. Оказывается, что сила трения между песчинками определяет, каким будет угол подъема такой горки. Чем больше сила трения, тем «круче» горка. Если песчинки намочить, сила трения очень сильно возрастает, и горка может стать почти отвесной. Именно поэтому куличики легче делать из сырого песка.
Но если песок намочить слишком сильно, сила трения опять падает, потому что между песчинками образуется слой воды. И песок «расплывается». Но даже у сухого песка, в зависимости от того, из какого вещества в основном «сделаны» песчинки, угол для горки будет разным. Понятно, что кварцевый песок имеет одну силу трения, а, скажем, кремниевый – другую. Поэтому по углу подъема бархана можно судить о влажности и составе песка! Мы можем провести несложный опыт. Возьмем различные сухие сыпучие вещества, которые есть под рукой: манную крупу, гречку, соль, сахар, растворимый кофе. На чистом листе бумаги попробуем аккуратно насыпать небольшие горки из этих веществ. И увидим, что у всех у них угол подъема отличается. Это потому, что различается сила трения между частицами этих веществ. В принципе, можно составить таблицу для этих углов и определять, что за вещество, с закрытыми глазами – только померив угол возвышения! Теперь становится понятно, почему существуют зыбучие пески. Это пески, которые обычно состоят из слюды, очень легких и скользких частиц. Они почти не образуют барханов, потому что сила трения между частицами очень слабая. Зато если на такой песок наступает человек или животное – он начинает тонуть, как в воде… Но об этом – в следующем опыте.
60
Зыбучие пески: почему в них тонут
(продолжение)
Для опыта нам потребуются: банка растворимого кофе, металлический шарик.
Мы можем провести дома опыт – создать зыбучие пески и пронаблюдать, как в них тонут попавшие предметы.
Вместо песка у нас будет выступать растворимый кофе в банке. Сила трения между частицами кофе небольшая, как раз то, что нам нужно.
Найдите камушек или (лучше) металлический шарик и положите в банку с растворимым кофе на поверхность. Шарик будет лежать на поверхности и не будет тонуть.
Дело в том, что сила трения покоя (когда предмет не движется) больше, чем сила трения, когда тот же предмет скользит и движется. Поэтому спокойно лежащий шарик не тонет в наших «зыбучих песках».
Но если мы начнем потряхивать банку, постукивать по ней, то шарик постепенно начнет погружаться! Частицы кофе, двигаясь при встряхивании банки, скользят по шарику, и шарик постепенно опускается под действием силы притяжения Земли.
Теперь мы понимаем, как происходит затягивание в зыбучие пески. Например, какое-нибудь животное забредает на участок песка с низкой силой трения. Его начинает затягивать. Возникает паника – зверь начинает дергаться, пытаясь вырваться из ловушки. Чем сильнее рывки и движения, тем быстрее погружается тело в песок, пока не наступает гибель.
Как же вести себя в зыбучих песках? Во-первых, надо увеличить площадь соприкосновения с песком. Для этого надо спокойно лечь плашмя. Ведь чем больше площадь опоры, тем меньше давление, тем меньше затягивает в ловушку. Во-вторых, нельзя делать резких движений – нужно очень медленно, потихонечку «выгребать» к краю ловушки. Обычно это всего несколько метров. Надо вести себя так, словно в бассейне с водой, «плыть» к краю бассейна, только очень медленно, стараясь лежать плашмя. Ползти, грести – пока не выберешься на участок обычного песка.
А еще одним из признаков зыбучих песков является то, что они «поют» или «скрипят», издают разные звуки. Я был в таких песках, это очень интересно. Хотя, конечно, немного страшно.
61
Звук под водой
Скорость распространения звука в воздухе мы уже знаем – примерно триста тридцать метров в секунду. А вот интересно, в воде звук распространяется быстрее или медленнее?
Помните, я рассказывал про прохождение звука через стену? Так вот, чем более плотным является вещество, тем быстрее распространяется звук. Поскольку вода примерно в семьсот раз плотнее воздуха, то и звук должен бежать в воде гораздо быстрее.
