Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2014 № 10

Что же касается понятий «инерция» и «инертность», то многие опять-таки полагают, что они идентичны. Мы же все-таки советовали бы их различать. Инерция — это явление сохранения телом состояния покоя или равномерного прямолинейного движения при отсутствии действия других тел. Инертностью же называется свойство тел изменять свою скорость не мгновенно, а в течение некоторого времени. Чем больше инертность, тем медленнее происходят эти изменения.

Разобравшись более-менее с понятиями, давайте теперь проведем некоторые опыты, которые позволят нам проследить за свойством каждого массивного тела реагировать, откликаться определенным ускорением на приложенную к нему силу.

Подвесьте на нитках на какой-либо перекладине две одинаковые коробки из картона. Одна коробка пусть будет пустой, а другую давайте наполним песком или глиной. После этого она сразу станет куда массивней.

Привяжите к нижней части каждой коробки по такой же нитке, на каких они висят. Если вы с силой дернете нижнюю нитку, привязанную к пустой коробке, то может оборваться любая из ниток — та, на которой коробка висит, или же та, за которую вы дернули.

Почему? Да потому, что инертность пустой картонной коробки невелика, поэтому рывок воспринимается обеими нитками одинаково. И какая из них порвется — дело случая.

Иное произойдет со второй коробкой, заполненной песком или глиной. При резком рывке за нижнюю нитку, скорее всего, порвется именно она. Хотя, казалось бы, должно произойти наоборот — ведь верхняя нитка уже нагружена массой заполненной коробки. Так, кстати, и произойдет, если вы натянете нижнюю нитку плавно, без рывков.

А вот если дернуть резко, то наполненная коробка, обладающая большой инертностью, не успеет передать усилие рывка верхней нитке, поэтому нижняя нитка порвется.

Эти опыты немного похожи на опыт с двумя коробками. Кирпичи использованы лишь потому, что обладают большей массой. Подвесьте на той же перекладине, что и в первом опыте, на бечевке один кирпич, а рядом два кирпича, связанных вместе.

Перед вами два «физических тела». Причем у одного из них инертность вдвое больше, чем у другого. Чтобы в этом убедиться, привяжите и к одному, и к двум кирпичам по одинаковой тонкой резинке. Когда вы потянете по очереди за резинки, вы увидите, что кирпичи начинают двигаться при разных растяжениях резинок.

Два кирпича приходят в движение, когда резинка растянулась сильнее, значит, и сила была приложена большая.

По идее, она должна была бы растянуться сильнее в 2 раза. Однако на самом деле это не совсем так. Дело в том, что подвешенные кирпичи не только сдвигались с места, они немного приподнимались.

Чтобы провести такой эксперимент чисто, нам пришлось бы вместе с кирпичами отправиться на МКС, где все предметы находятся в невесомости. Там наши кирпичи просто бы повисли в воздухе и привязанная к более массивной паре кирпичей резинка растянулась бы вдвое сильнее, чем та, что привязана к одиночному кирпичу.

Но такой опыт обошелся бы нам очень дорого. Ведь доставка каждого килограмма груза на орбиту обходится примерно в 20 000 долларов или 600 000 рублей! А потому вернемся на Землю и займемся куда более дешевыми экспериментами.

Для следующего опыта нам понадобятся монеты одинакового размера. Причем лучше всего взять 5-рублевые — они наиболее массивны. Попросите на время у родителей и сразу успокойте их — с монетами ровным счетом ничего не произойдет.

На гладкую, лучше всего пластиковую, поверхность стола поставьте монеты столбиком. Возьмите металлическую линейку и быстрым скользящим ударом линейки по нижней монете выбейте ее из-под столбика. Если удар был достаточно резок, то столбик остается на месте — вылетит лишь нижняя монета. Здесь проявилась опять-таки инертность массы всего столбика. Выскользнувшая из-под столбика монета не успела передать всему столбику сообщенную ей скорость.

Этим опытом забавлялись любители занимательных опытов еще в конце позапрошлого века.

С тех же времен сохранилось описание и такого эксперимента (правда, для удачного его выполнения нужна предварительная тренировка).

На край гладкой столешницы положите узкую полоску бумаги шириной 2–3 см. Конец полоски должен свешиваться с края стола. На другой конец полоски, лежащий на столешнице, аккуратно поставьте на ребро вдоль полоски 5-рублевую монету. Для этого нужна новая монета, с нестертыми краями. Иначе она стоять не будет.

Резким рывком выдерните бумажную полоску из-под монеты.

Если движение было достаточно быстрым, монета даже не дрогнет. Монета, как и всякое материальное тело, обладает инертностью, и быстрый рывок не успел сообщить ей ускорение, привести ее в движение.

Этим свойством, кстати, часто пользуются фокусники. Резким рывком они могут сдернуть со стола скатерть, оставив всю посуду на столе. Но мы бы вам с посудой экспериментировать не советовали. Получится опыт с первого раза или нет, еще не известно, а вот от мамы может нагореть за разбитую посуду — это совершенно точно!

Создать «химические часы», а точнее, воспроизвести реакцию Белоусова-Жаботинского, в принципе, может каждый человек, хоть немного знакомый с химией. Рецепты некоторых колебательных реакций таковы.

Рецепт 1.

Необходимо приготовить растворы перечисленных веществ из расчета их конечных концентраций: малоновая кислота 0,2 М; бромат натрия 0,3 М; серная кислота 0,3 М; ферроин 0,005 М. Ферроин можно заменить сульфатом двухвалентного марганца или трехвалентного церия, но при этом интенсивность окраски раствора будет существенно слабее.

Около 5 мл раствора всех компонентов нужно налить в чашку Петри так, чтобы толщина слоя жидкости была 0,5.1 мм. Через 3.8 минут, после окончания переходного периода, можно наблюдать колебания и химические волны.

Рецепт 2.

В плоскую прозрачную кювету слоями (по 1 мл) налить следующие растворы: KBrO 3(0,2 М/л), малоновую кислоту (0,3 М/л), ферроин (0,003 М/л), H 2SO 4(0,3 М/л).

Кювету поставить на лист белой бумаги. Темп реакции можно менять, добавляя щелочь или кислоту.

Рецепт 3.

Необходимы растворы: лимонной кислоты (40 г в 160 мл воды), серной кислоты (1:3). А также навески: KBrO 3(16 г), Ce 2(SO 4) 3(3–3,5 г).

Раствор лимонной кислоты нагреть до 40–50 °C, затем высыпать навеску KBrO 3. Стакан поставить на лист белой бумаги и внести навеску Ce 2(SO 4) 3и несколько миллилитров серной кислоты. Сразу начинает происходить чередование цветов: желтый — бесцветный — желтый, с периодом 1–2 минуты.

Рецепт 4.