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

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.

Для опыта нам потребуются:обычный насос, велосипед со спущенной шиной или футбольный мяч.

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!

Для опыта нам потребуется:кусок любого шланга.

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!

Для опыта нам потребуются:разные монетки, крышечка от банки.

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!

Это означает, что там, где рыжая ржавчина, в состав монеты входит железо. Ученые записывают вместо слова «железо» специальный знак – Fe, от латинского слова «Ferrum», или «феррум», что означает как раз железо. А вот там, где мы увидим зеленый цвет, – в состав входит медь. Медь ученые обозначают как Cu (Cuprum). Читается как «купрум» – «медь». Если же монета не ржавеет, не окисляется, не дает осадка и не окрашивает воду – значит, в ее составе более благородные металлы. Например, никель.

Что же такое окисление (ржавение)? Очень просто – это медленное горение! Если мы разжигаем костер, то кислород из воздуха, подлетая к поверхности дерева, «выхватывает» из дерева куски углерода. Так из толпы полицейские хватают хулигана. Два кислородных полицейских (атомы кислорода) хватают один атом углерода и сразу превращаются в бесцветный и легкий газ, углекислый газ. При горении это происходит быстро, а вот при ржавении происходит то же самое, только очень медленно. Так что можно сказать про наш опыт, что монеты очень медленно «горят» в воде!