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

Придумав этот простой опыт, я, наверное, полчаса капал масло и воду. Мыл и вытирал диск и снова капал – иногда много капель воды в масло…

Очень уж затягивает. А главное – проще некуда.

97

Магнитные поля на бумаге

Этот опыт потребовал от меня взять напильник и напилить из гвоздей, зажав их в тисках, опилок. Я пилил обычные гвозди. Постелил под тиски газету, чтобы собрать опилки, и минут двадцать напильником точил гвозди. Заодно еще раз проверил, что механическая энергия переходит в тепловую. Когда точишь гвоздь, он ужасно быстро нагревается, поэтому желательно пальцами за них не хвататься сразу, когда вынимаешь или поворачиваешь, и работать в перчатках.

После этого все, что нам нужно, – это обычный магнитик, какие вешают на холодильник, и плотный листок бумажки, чтобы он не гнулся и опилки не ссыпались. Я взял картонную коробку из-под видеоленты, она очень удобная для этого опыта.

На фото видны опилки, насыпанные на плотную бумагу. Я просто насыпал кучку и разровнял зубочисткой.

Теперь я взял магнит и поднес с обратной стороны бумаги, так чтобы она разделяла опилки и магнит. Вот что получилось.

На фото видны два центра, от которых исходят линии. Опилки выравниваются по линиям магнитного поля.

Если мы внимательно посмотрим, как идут линии магнитного поля, то заметим, что они соединяют оба полюса магнита. В центре полюсов опилки «встают дыбом». Это хорошо видно на следующей фотографии, сделанной сбоку.

На фото видно, что на магнитных полюсах опилки «встали дыбом», по направлению магнитных линий.

Такой важнейший для человечества прибор, как компас, по сути дела представляет собой кусок железа, который выстраивается вдоль линий магнитного поля. Иголка компаса всегда направлена вдоль этой линии и позволяет нам находить дорогу в тумане, в темноте, в незнакомой местности. Надо сказать, что в моем опыте я использовал сначала магнит, вынутый из поломанного жесткого диска от компьютера (не CD-ROM, а диск, на который пишется информация внутри самого компьютера).

Если усложнить опыт и взять магнит с несколькими полюсами, то мы увидим сразу это по рисунку, образуемому опилками. Кстати, магнит советую положить в маленький полиэтиленовый пакетик. Иначе замучаетесь отлеплять опилки от магнита – они иногда просыпаются и прилипают намертво. А так – вынул магнит из пакетика, опилки ссыпались в постеленную бумажку.

На фото хорошо видны несколько полюсов. Опилки ложатся так, что между полюсами образуются соединяющие линии.

Я усложнил опыт, насыпав опилки в банку с подсолнечным маслом и взболтав. Когда подносил к стенке банки сильный магнит, было видно, как опилки начинают стремиться к нему, образуя линии магнитного поля в «объеме». Это очень красиво. Только приходится встряхивать банку каждый раз после того, как опилки собираются на стенке. Мне не удалось сфотографировать этот процесс, потому что он довольно быстро происходит. Зато я сфотографировал «крабика». Когда я слил масло, намокшие опилки собрались у магнита на стенке в очень красивое образование, как на фото.

На фото виден «крабик» – слипшиеся опилки на стенке стеклянной банки. Снаружи приложен сильный магнит, который удерживает их.

Так, в этом опыте мы своими глазами увидели магнитные поля. Железные опилки помогли нам в этом!

98

Водный пенопласт

Я уже думал, что исчерпал тему невесомости и эмульсий, когда в голову пришел еще один эксперимент. Для него понадобился обычный медицинский шприц с иголкой. Он продается в любой аптеке и стоит очень дешево. Я взял банку, налил в нее подсолнечное масло и набрал в шприц воды.

На фото видны серебряные пузыри – это вода в масле! На дне скопилось множество пузырьков, а я шприцем «вдуваю» воду, наблюдая за пузырьками.

Опыт на самом деле простейший – опустить иглу шприца в масло и выдуть воду. Но на самом деле он оказался очень красивым, я сам не ожидал. Вода вылетает из шприца не струей, как можно было бы ожидать, а целым роем серебристых пузырьков. Подумав, я понял, что сильное сопротивление масла не позволяет струе двигаться сплошным потоком. К тому же вода мгновенно «сворачивается» в шарик под действием сил натяжения. Выглядит это как пули, летящие в фильме «Матрица», когда их останавливают в воздухе, просто как компьютерная графика.

Пузырьки хорошо видно, они дрожат и колеблются, но при этом стремятся сохранить форму шара, сферы.

Поскольку вода тяжелее масла, потом пузырьки медленно опускаются вниз, но не лопаются, а остаются лежать серебристой массой, как фантастическая лягушачья икра! Почему они выглядят серебряными, тоже понятно. Скорость света в воде и масле отличается, поэтому свет и отражается от поверхности водяного пузыря и преломляется. В общем, вода начинает играть как драгоценный камень. Ведь красивая переливчатость драгоценных камней зависит от количества граней, в которых отражаются и преломляются лучи света.

На следующей фотографии видны эти серебристые пузыри на просвет. Напомню, там не воздух, а вода!

На фото видно огромное количество пузырей, которые пронизывают все пространство банки с маслом, не смешиваясь.

Пузыри через некоторое время сформировали «дно», оставаясь при этом пузырями и не смешиваясь с маслом. Их держат силы натяжения, не давая им распасться. На следующем фото видно, что они уже «спрессовались» и стали похожи на пенопласт. Пенопласт – это ведь тоже застывшие пузыри специальной пены в воздухе. Но в нашем случае, если поставить банку на ночь, только к утру масло всплывет кверху, а вода объединится в единый объем и опустится вниз без пузырей.

На фото виден водный «пенопласт» внутри банки с маслом. Пузыри вминаются друг в друга, и все-таки силы поверхностного натяжения не дают им слиться.

Этот простой, но очень эффектный опыт объясняет, почему масло на сковородке шипит и брызгается, когда туда попадает вода (или сок из мяса, овощей). Вода опускается маленькими пузырьками на дно, там встречается с раскаленным жаром и мгновенно вскипает. Вскипая, маленький пузырик превращается в пар, газ и увеличивается в объеме в сотни раз за очень короткое время. Расширяясь, газ выплескивает масло – происходит маленький взрыв воды внутри масла. И разбрызганное масло летит во все стороны. А звук этих сотен микровзрывов мы слышим как шипение и треск. Кстати, поэтому масло с водой из банки я не рекомендую использовать в готовке. Как ни жалко, придется вылить его. Потому что попавшая вода и оставшиеся пузырьки могут испортить всю готовку. Но ради физики такую жертву, как банку масла, можно и стерпеть, правда?

99

Тело с перемещаемым центром тяжести