Занимательные опыты по физике icon

Занимательные опыты по физике



НазваниеЗанимательные опыты по физике
Дата конвертации13.11.2012
Размер141.31 Kb.
ТипДокументы
скачать >>>

Т. В. Беляева,

СОШ № 126, г. Омск.


Занимательные опыты по физике



ВОЗДУХ ПОБЕЖДАЕТ ЖЕЛЕЗО

Материалы: жестяная банка ёмкостью не менее 0,8 л, приспособления для пайки.

Описание работы. В чистой жестяной банке по краям крышки пробейте гвоздём два отверстия. Налейте в банку на четверть водой и одно отверстие запаяйте. Банку с налитой водой поставьте на огонь, пусть вода хорошенько прокипит, чтобы из банки вышел весь воздух, а пространство над водой было бы заполнено только паром. Быстро снимите банку с огня (соблюдая меры безопасности) и запаяйте отверстие. От тщательности и быстроты пайки зависит успех опыта.

Поставьте банку под струю холодной воды. Что произошло? Объясните наблюдаемый эффект.

Такую постановку эксперимента предложил инженер Е.И. Орлов, автор многих интересных опытов по физике.


^ ОПЫТЫ С БУТЫЛКАМИ

Пластиковые бутылки из-под минеральной воды, прочно вошедшие в наш быт, пользуются большим успехом у любителей мастерить (см., например, «Наука и жизнь» № 2, 6, 9, 10 за 1998 г., рубрика «Маленькие хитрости»). Но они же могут стать прекрасным наглядным пособием. Доцент кафедры общей физики Казанского государственного университета Рустам Валиевич Даминов вместе с братом, учителем физики, Радиком Валиевичем придумали более пятидесяти простых опытов с пластиковыми бутылками. Часть их была опробована на уроках физики в 7-11-х классах трех казанских школ, на лекциях в Казанском государственном университете (КГУ) и на курсах повышения квалификации учителей. Большой интерес вызвал доклад "Демонстрационные опыты с пластиковыми бутылками" на Съезде российских физиков-преподавателей "Физическое образование в XXI веке", состоявшемся летом прошлого года в МГУ им. М. В. Ломоносова. Описания опытов были собраны в отдельную брошюру (Р. Даминова, Р. Даминов, Р. Даминов. Физический эксперимент. Это просто! - Казань: Новое знание, 2000). Вышла она мизерным тиражом 500 экземпляров, который разошелся в основном среди сотрудников КГУ.

Атмосферное давление. Все мы постоянно пребываем на дне воздушного океана под прессом тяжести его многокилометровой толщи. Но тяжесть эту мы не замечаем, как не задумываемся и о необходимости время от времени вдыхать и выдыхать этот воздух.


Для показа действия атмосферного давления нужна горячая вода, но не крутой кипяток, чтобы бутылка не деформировалась. Сто-двести граммов такой воды наливают в бутылку и несколько раз интенсивно встряхивают, прогревая тем самым находящийся в бутылке воздух. Затем воду выливают, а бутылку сразу же плотно закрывают крышкой и ставят на стол для обозрения.
В момент закупоривания бутылки давление воздуха в ней было одинаково с наружным атмосферным давлением. Со временем воздух в бутылке остывает и давление внутри нее падает. Возникшая разница давлений по обе стороны стенок бутылки приводит к ее сдавливанию, сопровождающемуся характерным хрустом.


^ ВОДОВОРОТ В БУТЫЛКЕ

В природе часто возникают вихревые явления. Вода или воздух, вращаясь, образуют гигантский изогнутый столб. Этот могучий вихрь быстро перемещается, разрушает всё на своём пути. Мы знаем это явление под названием смерч, в Америке его называют торнадо. Существует и другой вид вихревого явления – водяные воронки, водовороты, очень опасные для неосторожных купальщиков.

Поставим опыт с моделью водоворота. Возьмите прозрачную пластиковую бутылку, обрежьте дно, а в горлышко, чтобы уменьшить его диаметр, вставьте кусочек резиновой трубки, для большей герметичности можно обмотать его изолентой. Прибор готов.

Зажмите пальцем конец трубки и наполните бутылку водой. Отнимите от трубки палец – вода будет спокойно вытекать из бутылки. Но если перед тем, как отнять палец, быстро помешать палочкой воду, заставив её вращаться, то вода, вытекая, образует в бутылке длинную красивую воронку, своим узким концом уходящую в горлышко бутылки.


^ МОДЕЛЬ ПЛАНЕТОХОДА

Материалы: круглая фанера диаметром около 12 см пластмассовые катушки от любительской киноплёнки 2  8 мм диаметром около 5см, круглые палочки (карандаш), большая шестерёнка от старого будильника, микроэлектродвигатель с редуктором, 3 дощечки, батарейка от карманного фонаря, червячная шестерня («червяк») от старой игрушки, металлическая или пластмассовая шайба.

^ Описание работы. Сделайте из фанеры круглую платформу диаметром около 12 см. На ось из круглой палочки насадите самую большую шестерёнку от старого будильника, предварительно сняв её со стальной оси.






Под платформой маленькими шурупами укрепите два подшипника – вырезанные из тонкой доски стоечки с отверстиями для оси с колёсами. Затем просверлите отверстие в платформе против шестерёнки. В него будет проходить червячная шестерня, надетая на ось микроэлектродвигателя, поставленного на платформу сверху. Обеспечьте хорошее зацепление «червяка» с шестерёнкой.

Перейдём к изготовлении рулевого устройства. Изготовьте из трёх дощечек рулевую вилку. Укрепите её на деревянной оси, поставьте на место колесо, пропустите через подшипники и отверстие в колесе коротенькую ось. В платформе просверлите отверстие и над ним приклейте стоечку с таким же сквозным отверстием. Наденьте на поворотную ось руля металлическую или пластмассовую шайбу, чтобы она уменьшала трение между вилкой и платформой. Наверху к вертикальной оси руля приделайте деревянную планку (румпель). Концы румпеля должны растягиваться пружинками в противоположные стороны.

Теперь поставьте на платформу батарейку от карманного фонаря и произведите соединение электрической цепи. В качестве контакта можно использовать английскую булавку.


«Поющая» струя

Этот прибор придумал в 19 веке физик Чичестер Белл.


Материалы: стеклянная трубка диаметром 1 см и длиной 20 см, согнутая под острым углом (можно заменить медной или железной трубкой диаметром 2 см), деревянная подставка, резиновая плёнка от воздушного шарика, картон, пипетка с очень маленьким отверстием (0,3–0,5мм) (можно также использовать утолщённый металлический стержень от шариковой ручки), резиновая трубка, липкая лента.


^ Описание работы. Установите трубку на деревянной подставке. На её вертикальный конец натяните резиновую плёнку, крепко перевязав её ниткой. На другой конец наденьте склеенный из тонкого картона рупор (диаметр раструба 20–25см). К его узкому ободку приклейте картонный ободок для того, чтобы рупор хорошо держался на трубке.

Теперь нужно получить очень тонкую струю, для чего используйте пипетку с маленьким отверстием. Стеклянный наконечник соедините с резиновой трубкой, хорошо обмотав место соединения липкой лентой. Другой конец трубки надёжно укрепите на водопроводном кране. Напор воды отрегулируйте, слегка открыв кран. Струю нужно направить вертикально вниз на мембрану – резиновую плёнку, натянутую на конец стеклянной трубки. Отрегулируйте расстояние между наконечником и мембраной (при небольшом расстоянии никакого звука нет, при увеличении расстояния из рупора донесётся грохот – колебания, происходящие в струе, возбуждают колебания резиновой мембраны. Регулируя напор струи и высоту её падения на мембрану, добейтесь чистого музыкального звука. Если приставить к стеклянному наконечнику будильник и отрегулировать силу струи, то вы услышите из рупора громкое тиканье.

^ РЕАКТИВНЫЙ КОРАБЛЬ

Материалы: деревянные шарики диаметром 3 см (можно заменить целлулоидными от настольного тенниса, проколов их булавкой и наполнив водой), тонкий лёгкий непромокаемый картон (например, пакеты из-под молока), тонкие круглые палочки длиной 10 см и толщиной 0,5 см, деревянный брусочек размером 4  1,2  1 см, пипетка, английская булавка, канцелярская скрепка, кусочек прессованного сахара, деревянные дощечки размером 4 

4 см и 4,5  7 см.





^ Описание работы. Изготовьте корабль из молочного пакета размером 19,5  7  7 см. Пакет разрежьте вдоль на две половинки. У каждой разрезанной стенки оставьте полоску 2,5-3 см, остальное отрежьте. К той части коробки, которая будет корпусом корабля, подклейте на открытом конце, во всю ширину, картонный уголок от другой коробки. Это будет корма. Её бортик сделайте немного ниже других бортиков – высотой 1,5 см. К середине кормы (ко дну) приклейте водоупорным клеем руль из картонки длиной 10 см и шириной 6 см. Руль закрепите наглухо в положении «прямо».

К передней части корпуса приклейте острый нос с донышком. Водонепроницаемость обеспечьте липкой лентой. Другую часть разрезанной коробки вставьте в корпус корабля – это будет его палуба. В 12 см от переднего конца палубы, где сохранилась узкая полоска донышка коробки, должен начинаться уклон к корме. Для этого прорежьте углы по их длине, чтобы можно было отогнуть палубу вниз и плотно прижать к кормовой стенке корпуса.

Теперь изготовим механизм, приводящий корабль в движение. На тонкой дощечке размером 4,5  7 см в деревянных подшипниках установите «рельсы», на которые в дальнейшем положите три деревянных шарика. На том конце, где «рельсы» ближе к носу корабля, укрепите деревянную палочку. Здесь же, к дощечке, на которой смонтированы «рельсы», прикрепите вертикально деревянную дощечку с прямоугольным окошком против конца «рельсов». В окошко вставьте деревянный брусочек размером 4  1,2  1 см. Его конец, обращённый к «рельсам», должен быть скошен. Скошенный конец при движении брусочка будет поддевать поперечную планку и поднимать концы «рельсов» на 1-2 см.

На тонкой деревянной дощечке размером 4  4 см хорошо закрепите английскую булавку (её плечо с запорным замком), подвижная ножка булавки не должна быть стеснена в своих движениях. Когда булавка раскрыта до отказа, около неё укрепите на дощечке скобочку, сделанную из дужки канцелярской скрепки. Между скобочкой и ножкой булавки, если её немного сжать, положите кусочек прессованного сахара-рафинада. Под ножку булавки подложите канцелярскую скрепку, чтобы между ножкой и скрепкой был небольшой зазор. С помощью канцелярских кнопок прикрепите обе дощечки на палубе (кнопки втыкайте в дощечки с внутренней стороны палубы).

Вставьте палубу в корпус корабля и ничем её не закрепляйте. Когда всё будет готово – сахар на месте, шарики положены на «рельсы» и корабль опущен на воду, можно запустить модель. Для этого капните на сахар воду из пипетки. Сахар, намокнув, рассыплется, ножка булавки с силой разогнётся, нажмёт на деревянный брусочек, он своим клиновидным концом приподнимет «рельсы», и шарики с них скатятся на наклонную часть палубы на корме, а с неё в воду. Отрываясь от кормы, шарики последовательно сообщат кораблику три реактивных толчка, и он продвинется вперёд.

Освоив запуск с тремя шариками, проследите, как реагирует кораблик на уменьшение «заряда», запуская его двумя или одним шариком.

^

СМЕШИВАем ЦВЕТА


Смешивая разные цвета спектра, можно получить белый цвет. Правда, из-за некоторого несовершенства красок (в них есть небольшие примеси посторонних веществ, например клея) он не будет чисто белым. Проделайте простой опыт при помощи самодельного волчка - картонного кружка, проткнутого заостренной спичкой. На картонный кружок положите сверху кружок из плотной бумаги, окрашенной по секторам во все цвета радуги: фиолетовый, синий, голубой, зеленый, желтый, оранжевый, красный. Сектора на бумажном кружке (они должны быть одинакового размера) закрасьте очень слабым, почти прозрачным слоем акварельной краски. При вращении волчка получится светло-серый, близкий к белому цвет. Волчком можно смешивать разные цвета: например, желтый и голубой. Закрасьте этими красками поочередно сектора кружка. Какой цвет получится при вращении волчка? Ну, конечно, зеленый!

А теперь попробуйте закрасить сектора красным и желтым цветами - и посмотрите, какой цвет даст вращающийся волчок. Проделайте то же самое с другими цветами спектра.

Главное условие успешности опытов: не прочерчивайте сектора черным карандашом, чтобы не загрязнить получаемый цвет.
^

Цвета и их свойства


Предметы имеют свойство поглощать, отражать или пропускать световые лучи. Для ощущения цвета световые лучи должны отражаться от того или иного объекта в нашем глазу. Например, если какой-нибудь предмет отражает только зеленые лучи, поглощая все остальные лучи спектра, мы видим этот предмет зеленым. Если же этот предмет поместить в свет, в котором отсутствуют зеленые лучи, он будет казаться нам черным. Красные буквы через красное стекло и вовсе будут невидимы. Предмет, пропускающий все световые лучи, кажется прозрачным.

Степень и характер отражения и поглощения света, а также прозрачность предметов разные и зависят от их физических и химических свойств.

Красные, оранжевые, желтые, зеленые, синие, фиолетовые и пурпуровые цвета со всеми переходами между ними и всевозможными оттенками называются хроматическими цветами, а черный, белый и все серые цвета - ахроматическими.

Основной, естественный, ряд цветов составляет спектр, в котором цвета расположены в строгом порядке: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый.

При смешении основных цветов - желтого, синего и красного - можно получить самые разнообразные цвета и оттенки: красный + желтый = оранжевый, желтый + синий = зеленый, синий + красный = фиолетовый, красный + зеленый = красновато-коричневый, желтый + фиолетовый = желтовато-коричневый, синий + оранжевый = синевато-коричневый. При многократном смешении цветов получаются коричневые тона. Коричневый цвет - нейтральный, как черный, белый и серый. Все цвета, полученные путем смешения основных цветов, называются смешанными.

^

МАГНИТНАЯ ЖИДКОСТЬ

Удивительную жидкость, которая притягивается к магниту, образуя что-то вроде ежа, можно получить самостоятельно.


Строго говоря, к магнитному полю неравнодушны – притягиваются или отталкиваются – все вещества. Но на большинство оно действует настолько слабо, что это удается обнаружить только приборами. А можно ли усилить магнитные свойства материала? Наш рассказ о магнитных жидкостях.

Лет пятьдесят назад была запатентована оригинальная конструкция механической муфты – устройства для передачи вращения от одного вала к другому. В муфту закладывалась смесь железного порошка и масла. Под действием магнитного поля, создаваемого электрическим током, проходящим по катушке, жидкость «твердела», и тогда два вала начинали работать как единое целое. При отсутствии же поля крутящий момент не передавался. Всё бы хорошо, не будь такая жидкость капризной: то в ней появлялись комки, то она вдруг не хотела твердеть. Потому магнитные порошковые муфты долго не находили применения .

Все изменилось, когда за дело взялись химики и создали устойчивые магнитные жидкости, обладающие хорошей текучестью. В них вводили столь мелкие магнитные частицы, что они никогда не оседали и не сбивались в комок.

Так что же это такое – магнитная жидкость? Это коллоидные дисперсии магнитных материалов (ферромагнетиков: магнетита, ферритов) с частицами размером от 5 нм до 10 мкм, стабилизированные в полярной (водной или спиртовой) или неполярной (углеводороды и силиконы) средах с помощью поверхностно-активных веществ или полимеров. Они сохраняют устойчивость в течение двух-пяти лет и обладают при этом хорошей текучестью в сочетании с магнитными свойствами ).

Способов получения магнитных жидкостей много. Одни основаны на размельчении железа, никеля, кобальта до сотых долей микрона с помощью мельниц, дугового или искрового разряда, с применением сложной аппаратуры и ценой больших затрат труда. А мы предлагаем воспользоваться способом, который разработали отечественные учёные М. А. Лунина, Е. Е. Бибик и Н. П. Матусевич. Запаситесь аптечными весами с разновесами, двумя колбами, химическим стаканом, фильтровальной бумагой и воронкой, хорошим (желательно кольцевым - из динамика) магнитом, небольшой электрической плиткой и фарфоровым стаканчиком на 150-200 мл. Для получения качественной магнитной жидкости необходимо иметь маленькую настольную центрифугу. У вас под рукой должны быть соли двух-и трехвалентного железа, аммиачная вода (25%-ной концентрации), натриевая соль олеиновой кислоты (олеиновое мыло), индикаторная бумага фирмы "Лахема" и дистиллированная вода. Цифры приведены в расчете на 10 г твердой магнитной фазы (магнетита) магнитной жидкости.


Рассмотрим несколько применений магнитной жидкости. Начнем с самого простого. Довольно часто разнообразные жидкости используются в технике для передачи силы или энергии. Например, ковш небольшого экскаватора приводится в действие давлением масла, поступающего в гидроцилиндры. Главные элементы гидравлической техники – краны, вентили, золотники и клапаны, способные в нужный момент прервать или, наоборот, разрешить течение жидкости. Хотя их делают уже давно, ни один кран надежным не назовешь: его детали подвержены износу. Магнитные жидкости могут перекрывать канал или регулировать расход жидкости, а также менять направление ее потока в трубопроводе ).

В расширенную часть трубы при помощи внешнего магнита вводят и удерживают там магнитную жидкость. Она играет роль перекрывающего клапана: один канал закрыт, и жидкость по нему не протекает. Если с помощью магнита перевести магнитную жидкость в другой канал трубопровода и перекрыть его, освободится первый. Таким же образом можно регулировать поток жидкости в трубопроводе, предварительно установив на заданном участке трубы электромагнит и введя небольшое количество магнитной жидкости. Поскольку труба расположена вертикально, жидкая среда, накапливающаяся над магнитно-жидкостным клапаном, удерживается до определённого уровня. Как только он будет превышен, клапан под действием силы тяжести начнёт открываться и жидкость станет просачиваться вниз. Особенность в том, что вниз проходит только избыточная часть жидкости, а определенный её объём удерживается над клапаном.

А вот ещё один вариант использования магнитных жидкостей. Инженеры считают, что автомобиль может обойтись без коробки передач, если на вал двигателя поставить маховик и кратковременно, сотни раз в секунду, подключать мотор к колёсам. Однако все попытки создать такую систему (её называют импульсной передачей) наталкивались на недолговечность переключающего устройства. Магнитно-жидкостные же муфты сцепления практически не изнашиваются и позволяют надеяться на очень низкий расход топлива. Кроме того, магнитная жидкость на основе машинных масел или смазочно-охлаждающих материалов служит прекрасным герметизатором в различного рода уплотнениях, подшипниках трения и качения, сложных узлах станков и машин. Установленные по периметру уплотнения маленькие магниты не позволяют жидкости вытекать из зазора, и работоспособность устройства увеличивается в пять раз!

А преобразовать энергию колебательного движения в электрическую позволяет устройство, представляющее собой катушку, внутри которой находится ампула с магнитной жидкостью. Малейший толчок или изменение наклона приводит к перетеканию жидкости, а значит, и к изменению магнитного потока. Катушка соединена с накопителем энергии (в данном случае - с конденсатором) через выпрямитель. Развиваемое напряжение зависит от числа витков катушки. Подобное устройство может снабжать энергией миниатюрный радиоприемник или электронные часы. Оно способно преобразовывать удары капель дождя по крыше в электрический ток и получать таким образом даровую энергию.

Магнитные жидкости используются для обогащения руд.. Неоднородное магнитное поле приводит к уплотнению магнитной жидкости, вследствие чего всплывают немагнитные частицы высокой плотности - медные, свинцовые, золотые. Поскольку неоднородность магнитного поля легко изменять в широких пределах, можно заставить плавать частицы определённой плотности. Это стало основой для создания технологии магнитной сепарации руд по плотностям. Смесь частиц различной плотности падает на слой магнитной жидкости, висящий между полюсами электромагнита. Ток в электромагните можно подобрать так, чтобы легкие частицы смеси всплывали в магнитной жидкости, а тяжелые - тонули. Если установить полюса электромагнита наклонно, легкие частицы станут двигаться вдоль поверхности слоя и процесс разделения смеси станет непрерывным: тяжелые частицы провалятся сквозь слой магнитной жидкости и попадут в один приемник, а легкие частицы скатятся по ее поверхности в другой ).

Когда обычные смазочно-охлаждающие жидкости и способы их подачи неприменимы, магнитные жидкости можно использовать в механизированном ручном инструменте, при работе на большой высоте, в замкнутом изолированном пространстве и других особых условиях. По механизму воздействия на процесс резания магнитные жидкости аналогичны смазочно-охлаждающим материалам, но в зону резания их можно подавать магнитным полем. Под его влиянием повышается смачиваемость и усиливается расклинивающее давление, интенсифицируется смазочное действие, так как улучшаются условия проникновения магнитной жидкости на поверхности контакта. Магнитные жидкости оказывают более сильное охлаждающее действие, так как по теплоемкости и теплопроводности превосходят все смазочно-охлаждающие материалы. При сверлении отверстий в титановых и алюминиевых сплавах немагнитная стружка, смазанная магнитной жидкостью, притягивалась к намагниченному сверлу и легко удалялась из отверстия. Это явление позволяет собирать остатки немагнитных металлов и абразивной пыли, образуемой при шлифовке поверхности.

Магнитные жидкости могут найти применение и в медицине. Противоопухолевые препараты, к примеру, вредны для здоровых клеток. Но если их смешать с магнитной жидкостью и ввести в кровь, а у опухоли расположить магнит, магнитная жидкость, а вместе с ней и лекарство сосредоточиваются у пораженного участка, не нанося вреда всему организму.

Магнитные коллоиды можно применять в качестве контрастного средства при рентгеноскопии. Обычно при рентгеноскопической диагностике желудочно-кишечного тракта пользуются кашицей на основе сернокислого бария. Если учесть, что коллоидные ферритовые частицы активно поглощают рентгеновские лучи, то можно говорить об использовании магнитных жидкостей в качестве рентгеноконтрастных веществ для диагностики полых органов. Все процедуры при этом существенно упрощаются.




Похожие:

Занимательные опыты по физике iconТема: «Вечер занимательной химии» Номинация: воспитательная работа Автор: С. Д. Мухамедзянова учитель химии высшей квалификационной категории моу «Советская средняя общеобразовательная школа №2»
Предлагаемые занимательные опыты можно проводить на школьных химических вечерах в форме викторин. Для объясне­ния сущности опытов...
Занимательные опыты по физике iconВоронежская область с. Петропавловка
Цели и задачи: расширить кругозор учащихся в области истории физики и жизни её творцов; развивать у учащихся познавательный интерес...
Занимательные опыты по физике iconЗанимательные игры по физике
Мы используем игры в кружковой работе, при проведении предметных недель, во время дней «физической» культуры, метапредметных декад...
Занимательные опыты по физике iconУрок по математике и физике тема урока: «Применение производной в физике»
Повторить и обобщить знания по теме «Производная в физике и технике»», показать разнообразный спектр физических задач, решаемых с...
Занимательные опыты по физике iconИстория исследований Грегора Менделя. Объект для проведения опытов
Мендель потратил на свои опыты 10 лет, так как горох дает одно поколение в год. В 1865 году итоги его опытов были доложены на двух...
Занимательные опыты по физике iconПорядок проведения вступительного испытания по физике в традиционной форме
Испытание по физике продолжается три академических часа (2 часа 15 мин.). Билеты по своей структуре, форме и содержанию аналогичны...
Занимательные опыты по физике iconДокументи
1. /К1 КЛАССУ/troyki1.doc
2. /К1 КЛАССУ/Азбука...

Занимательные опыты по физике iconЭлективный курс «Моделирование в физике»
Знакомство учащихся со становлением и развитием понятий модели и метода моделирования в физике
Занимательные опыты по физике iconЭлективный курс по теме: «Как делаются открытия в физике» мини-проект «Сборник задач по физике: Физика в быту»

Занимательные опыты по физике iconМетодическая разработка внеклассного мероприятия по физике «Праздник Исаака Ньютона»
Цель: Расширить знания по физике по темам «Оптические явления», «Физические открытия», «Электростатика»
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы