Том Тит - Веселые научные опыты и эксперименты
Та же столовая ложка из нержавеющей стали с гладкой блестящей поверхностью дает возможность познакомиться с любопытными свойствами вогнутых и выпуклых зеркал. Поставив ложку вогнутой стороной перед собой, вы увидите в ней небольшую фигурку, стоящую вверх ногами. Это ваше отражение в вогнутом зеркале. Как вы заметили, оно обратное, то есть нижняя сторона отражаемого объекта изображается вверху, а верхняя – соответственно внизу. Аналогично правая сторона меняется местами с левой.
Теперь поверните ложку к себе другой стороной – выпуклой. В этом случае вы увидите прямое изображение, то есть верх вверху, а низ – внизу. Правда, вид получается довольно карикатурный – сильно растянутый. Если вам такая фигура не нравится, поверните ложку горизонтально – фигура сильно уменьшиться в длину, но в то же время так расширится, что будет напоминать какого-то толстяка. Во всем виновата продолговатая форма ложки. Будь ложка равномерно выпуклой, подобно части шара, она давала бы (на значительном расстоянии) небольшое отражение, сходное с вашей фигурой.
Станьте перед выпуклой стороной ложки на значительном расстоянии и попробуйте протянуть к ней палец или приблизить лицо. Ваш палец будет выглядеть длиннее и больше всей руки, а нос достигнет таких размеров, которые смогут рассмешить даже очень грустного человека!
Когда вы свыкнетесь с веселенькой формой вашего носа, обратите внимание на то, что предметы, расположенные ближе к выпуклому зеркалу, уменьшаются не в такой степени, как более удаленные.
Подобные эксперименты можно проводить и со стеклянными елочными украшениями, они, как правило, обладают прекрасными светоотражающими свойствами. Разнообразные формы этих предметов позволят вам здорово повеселиться над причудливыми отражениями, вы как будто посетите аттракцион «Комната кривых зеркал».
Вращающаяся булавка
Оборудование и материалы:
• булавка или скрепка;
• резинка длинною 30–40 см.
Согните булавку, придав ей любую форму, и вколите ее посередине длины в резиновый шнурок плоской или круглой формы. Каждый конец резинки возьмите двумя пальцами и крутите так, чтобы булавка пришла в быстрое вращательное движение (рис. 22). Если этот опыт проводить в темноте и подсветить булавку, например, фонариком, то вращающаяся булавка будет иметь вид стеклянного сосуда, форма которого зависит от изгибов самой булавки.
Если вследствие центробежной силы булавка отклоняется перпендикулярно по отношению к резинке, то конец булавки можно подтянуть к резинке с помощью белой нитки, которая никак не повлияет на общую картину явления.
Попробуйте изогнуть булавку или скрепку таким образом, чтобы кажущийся стеклянный сосуд имел желаемую форму, например бокала, вазы, бутылки и т. п.
Рис. 22
Трехцветная звезда
Оборудование и материалы:
• лист картона;
• лист белой бумаги;
• два карманных фонарика;
• цветные стекла или пластиковые светофильтры.
Возьмите кусок картона (например, от обложки альбома для рисования) и согните его вдвое, на одной его половине нарисуйте и вырежьте четырехлучевую звезду, сориентированную двумя лучами по вертикали и двумя – по горизонтали. Сложите вместе обе половинки и очертите карандашом контуры прореза на другой половине картона. Через вершины второй нарисованной звезды проведите две диагонали и через полученный центр проведите еще две такие же диагонали, но под углом 45° к первой паре. Пусть концы этих диагоналей будут вершинами новой, также четырехлучевой, звезды, которую вам нетрудно будет начертить и вырезать на второй половине картона.
Как видно из рис. 23, для успешного проведения этого эксперимента вам необходимо прикрепить к вертикальной поверхности экран – лист белой бумаги (например, лист из альбома для рисования), а затем расположить перед ним изготовленную вами картонную конструкцию так, чтобы между ее половинками образовался тупой (больше 90°) угол.
Том Тит предлагал расположить перед картонкой свечи, по правую и по левую сторону, но сегодня рациональнее использовать маленькие лампочки накаливания для карманных фонариков на 1,5 или 3 В, работающие от батареек. Изменяя угол между половинками картона, увеличивая или уменьшая его, добейтесь полного сливания просвечивающегося изображения звезд в одном месте экрана. Так как лучи этих двух звезд различно направлены, то, следовательно, они не сольются, и поэтому световое пятно на экране будет иметь форму восьмиконечной звезды.
Теперь возьмите цветное стекло или стакан с подкрашенной водой (в принципе, подойдет любой светофильтр) и поставьте его так, чтобы им закрыть один из прорезов. На экране получится белый восьмиугольник с лучами, попеременно окрашенными в дополнительные цвета.
Одновременно перекрывая прорезы разными светофильтрами, вы сможете наблюдать на экране эффекты наложения и смешивания разных цветов, что несомненно вас развлечет.
Рис. 23
Исчезновение монеты
Оборудование и материалы:
• стакан с гладкими стенками;
• ложка;
• монета достоинством 25 или 50 копеек;
• трубочка для коктейля.
Когда мы смотрим на предмет, погруженный в воду, то нам кажется, что он находится несколько выше от действительного положения. Это явление объясняется преломлением света[1]. Иначе говоря, сквозь воду мы видим не сам предмет, а только его образ, который в физике называют изображением предмета. Чем глубже под поверхностью воды находится предмет или какая-нибудь его точка, тем выше получается изображение. Этот эффект вы можете наблюдать в стакане с водой, в которую наклонно опущена ложка. Она кажется как бы сломанной на уровне поверхности воды.
Вот еще один опыт, основанный на том же явлении. Положите монету на дно сосуда с водой, стоящего на столе, и предложите кому-нибудь сесть перед столом и смотреть на монету. Попросите участника вашего опыта сохранять свое положение, а сами отодвиньте от него сосуд с водой и монетой по столу на столько, чтобы он видел через край сосуда только половину монеты. Повторите помощнику свою просьбу не менять положение головы и глаз и начните уменьшать количество воды в сосуде, например, высасывая через трубочку или отливая сифоном, откачивая насосом или шприцем (рис. 24), главное при этом, чтобы не сдвинулись с места сосуд или монета. С уменьшением глубины погружения монеты ее изображение понизится и монета как бы исчезнет, скроется за краем сосуда. Потихоньку добавляйте воду обратно в сосуд – и монета появится снова.
Рис. 24
Домашняя лотерея или кинотеатр
Оборудование и материалы:
• большая тарелка;
• тарелка поменьше или блюдце;
• картон;
• клей или пластилин.
Пересмотрите внимательно тарелки, которые есть в вашем доме, и выберите из них такую, у которой в середине обнаружите некоторую выпуклость. Затем возьмите тарелку поменьше и поставьте на первую. Проведите предварительный тест: крутните маленькую тарелку, если она свободно вращается на выпуклости нижней тарелки, то эта пара тарелок пригодна для проведения дальнейшего опыта. Если же вам не удалось подобрать подходящую пару, поступите следующим образом: возьмите любую глубокую тарелку, налейте в нее воду и опустите на водную поверхность блюдце – так, чтобы оно свободно плавало и не касалось дна. Если вы резко крутнете блюдце, то оно должно некоторое время сохранять вращательное движение.
Завершив пробные испытания, приступайте к изготовлению дальнейших приспособлений на блюдце. Вырежьте из плотной бумаги или картона 5–8 штук различных фигурок и наклейте их по внутреннему краю блюдца (рис. 25). Можно использовать фигурки из киндер-сюрпризов, их легко закрепить пластилином. Фигурки могут быть в наклонном или в вертикальном положении. На краю нижней тарелки в произвольном месте делается метка (пластилином, маркером или кусочком изоленты) – ну вот, лототрон готов! Можно приступать к лотерее.
Участники игры садятся вокруг, и каждый выбирает себе одну из фигурок на блюдце. Назначается какой-нибудь приз, и блюдечко приводится во вращение. Фигурки быстро проносятся мимо метки на тарелке, но по мере замедления напротив метки или рядом с нею замирает одна из фигурок. Чья фигурка остановилась ближе всего к метке, тот и считается победителем.
Во избежание споров выработайте точные правила, когда считать игру ничьей, то есть когда одна фигура прошла метку, а другая не дошла до нее.
Приведем пример, как этой игре можно сообщить некоторый научный интерес. Придайте, например, рукам вырезанных фигурок различные положения и разместите их на вращающемся блюдце – так, чтобы они представляли последовательность разнообразных моментов движения, которые проделывает человек, поднимая и опуская руки. У первой фигурки руки опущены, у следующей несколько отдалены от туловища, далее они находятся на уровне плеч, затем постепенно достигают вертикального положения над головой.
