Как понять сложные законы физики. 100 простых и увлекательных опытов для детей и их родителей - Дмитриев Александр Сергеевич

Можно проделать очень занятный опыт летом в пруду или в бассейне – да хоть в домашней ванне! Надо на несколько секунд нырнуть под воду и постучать под водой двумя предметами друг об друга: камушками, ложками – чем угодно.

Вы услышите, что звук какой-то странный. Это потому, что ухо не так воспринимает звук под водой. Кроме того, в воздухе и в воде от одинаковых предметов звуковая волна будет различной формы и восприниматься будет по-разному.

Самое интересное, что, например, дельфины спокойно общаются на огромных расстояниях под водой, издавая звуки очень высокой частоты. То есть звуковые волны, колебания которых очень высоки, до двадцати тысяч раз в секунду и даже больше!

Мы же под водой говорить не можем, нам для создания звуков нужен воздух. Остается только изучить азбуку Морзе и перестукиваться камушками!

62

Фотоаппарат в глазу

Те, кто не знает устройства фотоаппарата, может заглянуть в объектив. Почти у каждого фотоаппарата есть специальный механизм, называемый «диафрагма». Это несколько «лепестков», которые сдвигаются или раздвигаются, делая входное отверстие для света то шире, то уже.

Понятно, зачем это нужно. Если освещение очень яркое, то дырочку надо сделать поуже, потому что света и так достаточно. А если темно – то дырочку надо сделать пошире, потому что света не хватает.

А вот наш глаз тоже имеет такой же механизм. Правда, он устроен немножко по-другому, но выполняет ту же задачу.

Чтобы посмотреть, как работает этот механизм, нам понадобятся обычное зеркало и лампочка рядом с зеркалом.

Подойдите к зеркалу, закройте глаза (для надежности прикройте ладошками) и досчитайте до трехсот. За это время ваши глаза привыкнут к темноте, и зрачки расширятся.

Мозг сам определяет, что в глаз попадает мало света и настраивает зрачки (диафрагму!) так, чтобы вход в глаз был пошире.

Теперь откройте глаза, включите лампочку и смотрите внимательно на зрачки. Вы увидите, как они резко сужаются, превращаясь в маленькие точечки! Это глаз реагирует на большое количество света, на высокую освещенность.

Значит, мы в своих глазах имеем очень интересный и сложный прибор, который позволяет глазу приспосабливаться к освещенности. И в пасмурный и в светлый день мы одинаково хорошо можем ориентироваться в обстановке и воспринимать окружающий нас мир, все благодаря такому интересному механизму.

63

Как превращается энергия

Мы не задумываемся о том, что очень много явлений вокруг связаны с постоянными превращениями энергии. Электрическая энергия превращается в тепловую, механическая в потенциальную и так далее. Пусть вас не пугают эти названия. Сейчас мы попробуем сделать очень простой опыт, который покажет, как механическая энергия превращается в тепловую. А если сказать по-простому, как движение (работа) превращается в тепло. Для этого нужны обычный насос и велосипед со спущенной шиной или футбольный мяч. Возьмите насос и начните как можно быстрее накачивать шину или мяч. Через некоторое время пощупайте резиновый шланг насоса – вы почувствуете, что он стал более теплым. Если клапан на шине старого образца, ниппельный, то нагревание может быть очень ощутимым! Что же произошло в этом простом опыте?

Наша энергия, наши движения, работа, которую мы проделали, превратилась частично в полезную работу (шина накачивается), а частично превратилась в тепло. Это тепло постепенно будет утекать в окружающую атмосферу, и через некоторое время шланг опять станет такой же температуры, как и окружающий воздух.

Значит, просто механическими движениями можно получать тепловую энергию? Да, это действительно так! И тут мы опять вспомним про добывание огня трением. Ведь там используется как раз это явление: механическая энергия превращается в тепло, причем с такой скоростью и силой, что материал (дерево, сухая трава) загорается!

Вот почему при спуске по веревке, канату надо обязательно надевать плотные перчатки или рукавицы. При быстром скольжении руки трутся о поверхность каната, и механическая энергия превращается в тепловую. При этом может резко возрастать температура – и на руке появляется самый настоящий ожог, как от пламени костра!

Точно так же в мороз, если быстро-быстро потереть ладошки друг об друга, они немного согреваются. Правда, здесь еще играет роль то, что при таком трении внутри ладошек разгоняется кровь, которая передает тепло изнутри организма, так что дело не только в трении, но тем не менее часть тепловой энергии при этом все-таки образуется!

64

Пневмопочта на дому

Во многих солидных учреждениях, например в Сберегательном Банке России, на службе стоит так называемая пневмопочта. Что это такое и какие законы физики помогают ей работать?

Когда человек приходит в Сбербанк и оформляет, например, денежный кредит или перевод, часто ему нужно проделать несколько операций в разных окошках. Чтобы быстро передать документы из одного места в другое, работник банка сворачивает документы в трубочку, закладывает в легкую, прозрачную пластиковую капсулу и закладывает в специальную трубку. Этими трубками соединены все нужные места в Сберегательном Банке. Дальше в трубку подается сжатый воздух, который гонит капсулу в нужном направлении – и вот она уже через несколько секунд попадает к другому работнику! Осталось только достать документы и подождать, пока от окошка к окошку перейдет наш клиент.

Между прочим, этот принцип, использование сжатого воздуха для перемещения предметов, использовали наши предки. Например, обычным развлечением ребят в деревнях было следующее занятие. Срезалась любая трубка от растения с достаточно плотным стволом, пустая внутри. Туда закладывалась рябина, косточка вишни, мелкий камушек. Затем в трубку с одного конца сильно дули – и из другого вылетал маленький «снаряд». Настоящее духовое ружье!

Мы же можем дома создать небольшую пневмопочту прямо как в Сбербанке. Для этого нужен кусок любого шланга, например кусок старого шланга для полива огорода. Его надо промыть и высушить.

Возьмем кусочек обычной столовой фольги, в которую хозяйки заворачивают продукты. Она продается в хозяйственных магазинах и почти всегда есть на кухне. Свернем из нее шарик. Если нет фольги – свернем шарик из бумаги. Размер шарика должен быть таким, чтобы он свободно входил в шланг и был почти такого же размера, как и отверстие.

Дунем в шланг – шарик побежит по нему и выскочит с другой стороны! Можно протянуть шланг из комнаты в комнату и передавать сообщения родителям! Написал на бумажке короткое послание, заложил в нашу пневмопочту, дунул – и с другой стороны уже его читают!

65

Может ли монета гореть в воде?

Для того чтобы определить состав монеты или другого предмета, ученые применяют различные виды анализов. Например, спектральный. Или химический… Но в далекой древности не было возможности проводить такой анализ, потому что еще не были разработаны сложные научные методы. Давайте представим, что мы живем в древнем мире и нам надо определить – есть ли в монете примесь меди? Железа? Благородных металлов? Что для этого надо сделать?

Да ничего особенного. Возьмем пластмассовую крышечку от любой банки, нальем немного воды и кинем монетки разного достоинства. Я бросил 10, 50 копеек, рубль и пять рублей. Если есть старые советские монеты, их тоже можно бросить.

Оставим все это на денек-другой стоять в таком месте, где никто не смахнет на пол. Оказывается, разные металлы окисляются (ржавеют) по-разному. Так, вокруг одной монеты (50 копеек) расходится рыжая ржавчина. А вот советские монеты дают зеленый оттенок!