Александр Дмитриев - Как понять сложные законы физики. 100 простых и увлекательных опытов для детей и их родителей
Раз уж мы заговорили про звезды, вспомним довольно старый, но очень занятный опыт. В темную ночь, когда небо ясное и хорошо видны звезды, выйдите на балкон или улицу и посмотрите на одну из самых ярких звезд. Как мы уже знаем, звезда для наблюдателя всегда будет виднеться как точка. Мы также знаем, что маленькая пылинка, плавающая в верхних слоях атмосферы, может перекрыть луч от звезды.
Но это если пылинка находится очень далеко, на расстоянии в сотни метров или километров от наблюдателя. А вот можно ли перекрыть луч от звезды, скажем, спичечной головкой?
Кажется, что спичечная головка достаточно большая и если поставить ее перед глазом, то она закроет свет от звезды.
Попробуйте! Закройте один глаз, а другим посмотрите на звезду «через спичку».
Оказывается, спичка становится будто бы прозрачной! Свет от звезды все равно будет ясно виден! Что же это получается? Или неправда, что пылинка закрывает свет, или…
Объяснение здесь очень простое. Все дело действительно в расстоянии до объекта, который перекрывает ход лучей. Пылинка, хоть и маленькая, но «тень» от нее, пройдя сотни метров или километры, становится достаточно большим пятном, чтобы перекрыть зрачок глаза. А вот головка спички меньше по размеру, чем расширившийся в темноте зрачок. И хотя головка спички и закрывает часть света от звезды, зрачок «шире» и все равно ловит часть лучей. Лучи попросту проходят мимо спички и попадают в глаз все равно!
Вот если бы спичку поднять высоко в атмосферу, она бы закрыла собой звезду!
57
Как делают драгоценности
Для опыта нам потребуются: стеклянная банка, горячая вода, соль, сахар.
Один из интереснейших опытов, который можно сделать дома, – это выращивание кристаллов. Если вы читаете эту книгу по порядку, то помните, что мы уже выращивали кристаллы на дому (опыт 26). Сейчас повторим наш опыт, немного видоизменив его.
Что такое кристаллы? Кристаллы – это очень интересное состояние вещества. Вещество может находиться в четырех основных состояниях – жидком, твердом, быть газом и еще плазмой. Но если вещество твердое, чаще всего оно находится в «неупорядоченном» состоянии, внутри мелкие частицы, из которых это вещество состоит, как бы слеплены просто комом, кое-как, без всякого порядка.
Но бывает, что твердое вещество внутри построено как хорошее здание – кирпичик к кирпичику. Тогда уже получается кристалл. Вот, например, обыкновенная поваренная соль. Она внутри состоит из ма-а-а-аленьких кубиков. Каждый кубик построен из атомов хлора (ядовитый газ) и натрия (это металл, который может гореть даже в воде). А вместе, если их последовательно сложить, получается обычная соль. Хлор – натрий – хлор – натрий – хлор – натрий… ну и так далее.
Интересно, что первые кристаллы исследовали так: брали кристалл и били по нему молотком. Он разбивался на множество маленьких кристаллов такой же формы, как и первоначальный, большой кристалл. После этого ученым пришла в голову мысль, что внутри все кристаллы повторяют свою внешнюю форму и эта форма связана со строением кристалла из атомов! Эта догадка оказалась верной. Вот так-то!
Даже когда кристаллы вырастают очень большими, они сохраняют форму тех маленьких «кубиков» или других фигурок, например пирамидок, из которых они состоят. Почти все драгоценные камни являются кристаллами. Но мы не будем выращивать драгоценные камни, для этого нужна специальная аппаратура, мы вырастим кристалл соли.
Для этого понадобится обычная стеклянная баночка, горячая вода и соль! Нальем горячей воды в баночку и станем добавлять соли чайной ложкой, тщательно размешивая осадок на дне. Через некоторое время соль перестанет растворяться. Добавим еще немного соли, чтобы получился перенасыщенный, то есть очень сильный, раствор соли. И поставим баночку на подоконник. Все! Ничего больше делать не нужно. Надо только ждать.
Пройдет несколько дней, неделя, может быть, чуть больше. Каждый день мы будем смотреть, как образуется сначала корка из соли, потом выпадает осадок, потом появляются более крупные кристаллы.
В конце концов, когда испарится вся вода, мы получим маленькую соляную пустыню, где все горы и холмы будут строго кубиками!
Если мы попробуем отколоть кусочек соли от нашей кристаллической пустыни, он отколется кубиком или кусочком, составленным из кубиков.
Так, без всяких микроскопов, мы увидим, что соль состоит из кубических кристаллов!
Можно усложнить опыт. Возьмем и растворим в горячей воде соль вместе с сахаром. Будем класть ложку соли, ложку сахара, ложку соли, ложку сахара… Дальше, после того как вода испарится, наковыряем получившихся кристаллов и попробуем их на вкус. Язык откажется воспринимать такой вкус – будет непонятно, соль это или сахар!
Еще усложним опыт. Сделаем горячий перенасыщенный раствор соли. Из предыдущего опыта с кристаллизацией соли выковырнем кусочек соли покрупнее, обвяжем его ниточкой и опустим в раствор, когда он остынет. Пусть кристаллик соли висит в соленом растворе, пока тот испаряется. Через несколько дней мы увидим, что кристаллик начал расти! Можно получить довольно большой кусок кристаллической соли таким простым методом.
Теперь уже можно понять, как делают искусственные драгоценные камни, например рубины. Расплавляют при огромной температуре вещество, из которого состоит рубин. Затем берут кристаллик рубина и дотрагиваются до поверхности расплавленной массы рубинового вещества. Конечно, это делают не руками, а специальными машинами, при высоких температурах и давлении. Атомы из вещества начинают «прилипать» к кристаллику, надстраивая его, как рос у нас кусочек соли. Рубин начинает расти. При этом его очень медленно поднимают из расплавленной массы, и снизу он все продолжает расти! Таким образом через некоторое время из массы вытягивается рубиновый столбик. Затем его остужают, режут на отдельные драгоценные камушки и используют в различных механизмах или драгоценных украшениях.
Поскольку рубин очень твердый и гладкий, из него делают, например, опоры для маятников в механических часах. Если вы посмотрите на часы, на многих написано «семнадцать камней» или «одиннадцать камней». Вот эти-то «камни» и есть рубиновые кристаллы, из которых делают опоры для осей. Движущиеся части в часах трутся о рубин, но не стирают его и не тратят слишком много энергии на трение. Так драгоценности служат в механизмах.
58
Копия монеты за две минуты
Для опыта нам потребуются: монетки, фольга, клей.
У любого из нас есть возможность достать несколько мелких монет. Если мы посмотрим на монету, у нее всегда есть «лицевая» сторона и «обратная» сторона. Обычно их называют «орел» и «решка». Говорят, что эти названия произошли потому, что на одной стороне всегда был изображен герб России – орел. А на другой – решетка (на старинных монетах).
Теперь же орла можно увидеть, а решетки нет. Вместо нее бывают разные изображения, особенно на юбилейных монетах.
Интересно, можно ли сделать копию монеты за пару минут?
Мы воспользуемся таким физическим свойством материалов, как пластичность. Разные вещества обладают разной пластичностью. Это способность материала изменять свою форму и не «рваться» на части. Понятно, что пластилин – очень пластичный (даже название происходит от этого же слова). А вот камень – не пластичный. Попытаешься его «смять» – в лучшем случае он расколется…
Металлы более пластичны, чем многие другие материалы. Например, медь очень пластична, ее можно ковать, мять, сгибать. Кстати, чтобы медь сделать ну очень пластичной, ее надо накалить в пламени (костра, например), а потом, нагретую докрасна, сунуть в воду. Тогда ее можно сильно мять, растягивать, ковать – и она не треснет.
Алюминий менее пластичный, чем медь, но, если его расплющить в очень тонкую пленку, фольгу, он будет достаточно хорошо принимать любую форму. У алюминия есть еще одно хорошее свойство: он не ядовит и не окисляется (не ржавеет). Именно поэтому фольгу для заворачивания продуктов делают из алюминия.
Возьмем же кусочек фольги, положим на монетку и разгладим сверху ногтем или тупым карандашом. Надо только делать это аккуратно, чтобы не порвать фольгу. Мы увидим, что алюминиевая фольга приняла форму монеты и на ней проступил рельеф, например двуглавый орел!
Можно быстро наделать таких монеток, вырезать их ножницами и использовать в играх как «деньги для игр».
Кстати, таким же образом можно делать копии и с других барельефов, то есть выпуклых изображений. Положил сверху фольгу, поводил ногтем, прижимая поплотнее, – и вот, готово изображение, формочка. Другое дело, что она очень непрочная. Но можно снимать такие модельки, заливать с обратной стороны клеем и собирать коллекцию копий монет. Не всегда же удается приобрести монету, а копию – запросто!
59
Как растут барханы в пустыне, или Про зыбучие пески
