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

Что же происходит в шарике?

Оказывается, при трении о шерсть (а волосы и есть шерсть) шарик теряет какое-то количество электронов. Каждый электрон имеет электрический заряд, очень маленький, конечно. Обычно электроны перетекают по веществу таким образом, чтобы примерно везде была одинаковая пропорция. Если где-то электронов больше, они будут течь туда, где их меньше, пока не уравняются. Но когда мы трем о волосы шарик, часть электронов «выбивает» из шарика, и он приобретает как бы дефицит электрического заряда. А такой дефицит электронов придает шарику свойства магнита! Он начинает притягиваться к другим предметам. Например, к потолку.

Но, повисев некоторое время, шарик «набирает» электронов и теряет свои свойства. Поэтому он перестает магнититься и падает вниз. Нужно снова его потереть.

Кстати, волосы от этого опыта встают дыбом, как у ведьмы или испуганной кошки. Тоже забавно. Для тех же, у кого с волосами проблема (скажем, голова побрита налысо), шарик вполне можно потереть о чисто шерстяную тряпку или одеяло. Эффект будет тот же, поверьте.

Для опыта нам потребуются:два воздушных шарика.

Все видели молнию.

Страшный электрический разряд бьет прямо из тучи, сжигая все, во что попадает. Зрелище это и страшно, и притягивает. Молния опасна, она убивает все живое. Мы уже проделывали опыт с шариком и волосами и поэтому можем понять, почему она возникает.

Облака как бы «трутся» друг о друга и выбивают друг из друга электроны, совсем как волосы из шарика. Только сила заряда, которую они приобретают, колоссальна. Когда заряда накапливается слишком много, он «вытекает» и устремляется в ближайший предмет, в землю, в одиноко стоящее высокое дерево, в пруд, в дом.

Пользуясь этим знанием, мы можем создать маленькую и безопасную, прирученную молнию прямо в доме. Поверьте, это совершенно безопасно.

Итак, если мы хотим увидеть молнию прямо своими глазами, то надо проделать следующее. В полной темноте потереть отдельно два шарика о волосы, а потом поднести друг к другу. Между ними проскочит синяя искра с треском! Между прочим, напряжение в этой искре огромное, может быть, десятки тысяч вольт. Я не шучу. Просто ток там очень маленький, а убивает не напряжение, а ток. Синяя искра – это и есть поток электронов, перескакивающих с шарика на шарик, как бы речка, которая существует только очень краткий миг. Молния будет синей, красивой, но о-о-очень маленькой и абсолютно безопасной!

Была такая шутка. Мальчик спрашивает папу: почему мы сначала видим молнию, а уже потом слышим звук? Папа отвечает: это потому что глаза находятся впереди ушей!

Конечно, это шутка. На самом деле так все происходит вот почему. Свет «бежит» по воздуху с невероятной скоростью, около трехсот тысяч километров в секунду. Расстояние в три километра он пролетает за одну десятитысячную секунды, то есть почти мгновенно. Молния ударяет, и мы практически сразу видим свет.

Звук же «тащится» по сравнению со светом ужасно медленно. Он ползет со скоростью каких-то триста тридцать метров в секунду. То есть расстояние в три километра он будет ползти почти девять секунд!

Таким образом, если мы увидели вспышку молнии во время грозы, надо сразу же начать отсчитывать секунды (по секундомеру или просто спокойно считая «один, два, три, четыре»). Потом – как только услышали звук грома – прекращаем считать. И вот простая формула: количество секунд делим на три и получаем примерно расстояние до молнии, или до центра грозы. Три секунды – километр; шесть секунд – два километра; девять секунд – три километра; двенадцать секунд – четыре километра… и так далее.

Каждые новые три секунды дают еще один километр расстояния. Все просто!

Кстати, от Солнца до нас свет добегает примерно за восемь минут. То есть мы видим Солнце таким, каким оно было целых восемь минут назад! Мало кто об этом задумывается. Но это так. А вот от ближайшей к нам звезды свет летит аж целых четыре года. Можно примерно посчитать, сколько это будет в километрах.

В одной минуте шестьдесят секунд. В одном часе – шестьдесят минут, то есть 60 × 60 = 3600 секунд. В сутках 24 часа, то есть 3600 × 24 = 86 400 секунд. В году 365 дней, то есть 86 400 × 365 = 31 536 000 секунд. Умножаем на четыре года, получаем 126 144 000 секунд в четырех годах. Это сто двадцать шесть миллионов сто сорок четыре тысячи секунд. За каждую секунду свет пролетает триста тысяч километров. Перемножаем 126 144 000 × 300 000 и получаем 37 843 200 000 000 или тридцать семь биллионов восемьсот сорок три миллиарда двести миллионов километров!

Понятно теперь, почему ученые для звездных расстояний измеряют время не в километрах, а в световых годах. Удобнее сказать «четыре световых года», или то расстояние, которое свет пролетает за четыре года, чем выговаривать такое огромное число. А ведь есть звезды, от которых свет летит столетиями!

Для опыта нам потребуется:нитка с иголкой.

Это старинный опыт, его придумали почти два столетия назад. Но он довольно забавный, и мы постараемся его проделать.

Если мы попробуем бросить иголку так, чтобы она воткнулась, например, в деревянную стену, то вряд ли что получится. Иголка кувыркается в воздухе, и рассчитать так, чтобы она воткнулась кончиком, не удастся ни за что.

Возьмем ниточку, вденем ее в иголку, оставим достаточно длинный хвостик (сантиметров десять). Если теперь бросить иголку, она полетит как дротик (или дартс, что по-английски как раз и означает «дротик»). И воткнется в дерево или подушечку.

Почему же с хвостом иголка летит прямо и втыкается, а без хвоста – никак?

На самом деле эту задачу решали наши далекие предки, которые изобрели лук. Мало было изобрести лук, надо было еще сконструировать стрелу. Все видели стрелу и знают, что на переднем конце у нее заостренный наконечник, а сзади – оперение. Перышки от птиц вставляли в обструганную палочку. Для чего?

Оказывается, именно хвост, или оперение, помогает стреле сохранять в воздухе свое положение и не кувыркаться. Вот что происходит. Центр тяжести стрелы находится примерно посередине. Законы физики таковы, что предметы обычно кувыркаются вокруг центра тяжести, если никакие другие силы не противодействуют этому. Значит, надо создать еще одну силу, которая бы мешала стреле кувыркаться. Что может оказывать воздействие на стрелу в полете? Воздух!

Если мы сделаем у стрелы пушистое оперение, то воздух, обтекая и почти не задевая гладкий деревянный ствол, будет «ударять» в пушистый хвост. И если стрела начнет кувыркаться, ее задний конец будет приподниматься или опускаться и «подставляться» под поток воздуха. Встречный поток воздуха будет усиленно давить на хвост и «возвращать» хвост назад. Таким образом, на стрелу все время действует набегающий поток, регулируя ее положение в пространстве. Тот центр, на который сильнее всего давит поток воздуха, называется центром аэродинамического (воздушного) давления.