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

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!

Для опыта нам потребуются:банка с подсолнечным маслом, одноразовый шприц с иголкой.

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?

Для опыта нам потребуются:коробочка от «киндер-сюрприза», металлический или стеклянный шарик.

Для этого опыта понадобится любой достаточно тяжелый шарик (можно металлический, можно стеклянный). Такие шарики продают в магазинах для украшений интерьера, аквариумов. И также пластиковая коробочка из «киндер-сюрприза».

На фото: нужные для опыта предметы. Стеклянный шарик и коробочка из-под «киндер-сюрприза».

Собственно, опыт проще некуда. Кладем шарик в коробочку и закрываем ее. Покатайте коробочку в руках. Она будет двигаться как-то странно, рывками. Будет вставать на один конец, потом перекатываться и опять вставать – словно ее дергает изнутри какая-то сила. Словно гномик или маленькое животное.

Если положить ее на наклонную плоскость, например диванную подушку, то вниз она покатится тоже довольно забавно. Почему так происходит? Шарик внутри свободно болтается и перемещается в коробочке. Поэтому центр тяжести всей системы, шарика и коробочки, постоянно перемещается. От этого движения и принимают такой странный характер. Например, можно поставить коробочку на попа́, вертикально. В таком случае шарик, находясь на дне в узкой части коробочки, своим весом придавливает ее и не дает упасть. Совсем как в игрушке «неваляшка», которая выпускалась в советское время.

Когда же коробочка начинает скатываться, шарик перемещается в другой конец и, ударяясь о стенку, заставляет коробочку рывком сдвигаться.

Теперь мы можем понять, почему управление небольшими судами с находящимся в них тяжелым грузом может стать сложной задачей. Рыбак переходит с кормы на нос небольшой лодки – лодка сдвинется! Или, например, маленький космический модуль при перемещении космонавтов внутри изменяет свой общий центр тяжести. Ведь космонавты играют роль шарика, а сам модуль – коробочки. А в космосе все движения должны быть точными, а то стыковка не получится! Но там считают компьютеры – мы пока только учимся и забавляемся.

Для опыта нам потребуются:ненужный CD-ROM, карандаш.

Великий ученый Н.Е. Жуковский, заложивший основы современной космонавтики, довольно много сделал для распространения идей физики и придумал много занятных опытов. Только его опыты требуют серьезного лабораторного оборудования. Например, колесо Жуковского представляет собой массивное железное кольцо, вращающееся на стержне. Кольцо закреплено на подшипниках и его можно довольно быстро раскрутить. Если теперь попробовать повернуть стержень в пространстве, кольцо начинает колбасить, как сказали бы сегодня. Непонятные силы начинают дергать кольцо из стороны в сторону и сопротивляться повороту.