«Самое
трудное, - говорит заслуженный учитель Азербайджанской ССР Н. Н.
Шишкин, - это придумать предельно простой опыт, наглядно и убедительно
демонстрирующий изучаемое физическое явление. Недаром самыми красивыми и
эффектными и поныне считаются опыты Галилея, Ньютона, Паскаля,
Фарадея...»
Предлагаем
вашему вниманию несколько приборов и демонстрационных пособий из
разряда «проще не придумаешь», которые сделали ребята из Клуба юных
физиков школы № 6 города Баку.
Первый
прибор (рис. 1) эффектно демонстрирует действие закона инерции —
первого закона Ньютона. В горизонтальную подставку вставлен кусок тонкой
стальной полоски, выполняющий роль пружины. Рядом на подставке
установлены: короткая стальная трубка, на ней прямоугольный кусок
гетинакса (он должен лежать строго горизонтально) и стальной шарик
диаметром немного меньше отверстия трубки. Шарик положен на гетинакс
так, что его центр лежит над отверстием. Отгибаем пальцем пружину,
отпускаем. Возвращаясь в исходное положение, стальная полоска ударяет по
ребру гетинаксовой пластинки, та улетает, а шарик... падает внутрь
трубки.
Объясняется
опыт довольно просто. Сила трения качения стали по гетинаксу очень
мала, и ее не хватает на то, чтобы сдвинуть с места тяжелый стальной
шарик. По закону инерции шарик, находящийся в состоянии равновесия,
стремится сохранить состояние покоя, и это ему прекрасно удается.
 Наглядный
и красивый опыт, иллюстрирующий закон Архимеда, изображен на рисунке 2.
Нижнюю половину мензурки заполняют водой, а верхнюю - жидким маслом
(оно, как известно, легче воды и не смешивается с ней). Затем в мензурку
бросают три шарика: стальной, дубовый и пробковый (см. рис.). На каждый
из опущенных в мензурку предметов действует выталкивающая сила, равная
весу вытесненной шариком жидкости.
И вот мы видим: сталь тяжелее всех участвующих в опыте веществ, дуб легче воды и тяжелее масла, пробка — легче и воды и масла.
Что
можно сделать из обыкновенной поролоновой губки? По крайней мере, два
физических прибора. Один из них - поролоновый «кирпичик», утыканный
канцелярскими кнопками с пластмассовыми головками (рис. 3). С помощью
такого пособия можно продемонстрировать, что происходит с атомами
кристаллической решетки при деформации кристалла, как деформируются
различные атомные слои кристаллической решетки. Вы поняли, что поролон — «кристалл», а кнопки - «атомы».
Еще
один «поролоновый» прибор поможет вам понять суть закона Бойля —
Мариотта — сжатие и расширение газов при постоянной температуре (рис.
4). Для этого опыта понадобится та же мензурка, поролоновый цилиндр,
кнопки и поршень диаметром чуть меньше мензурки.
 Что
же происходит, когда мы давим поршнем на поролоновый цилиндр?
Возрастает давление «газа» — уменьшаются, и объем, занимаемый «газом», и
межмолекулярные расстояния, хотя, как видите, общий хаотический
характер расположения молекул не меняется.
Следующий
опыт демонстрирует явление поверхностного натяжения жидкости (рис. 5).
Проволочные колечки разной формы окунают в мыльный водный раствор. На
небольших кольцах образуется мыльная пленка, на больших же она рвется
под собственной тяжестью. Сила поверхностного натяжения
пропорциональна периметру контакта жидкостной пленки с кольцом — иначе
говоря, радиусу кольца. А вес пленки пропорционален ее площади, то
есть квадрату радиуса. Следовательно, при увеличении размеров кольца
вес пленки возрастает быстрее, чем сила поверхностного натяжения.
Попробуйте сами определить критический размер кольца, при котором происходит разрыв пленки.
И последний прибор дает возможность провести остроумный опыт со свободным падением тел (рис. 6). Помните знаменитый
опыт Галилея с перышком и камнем, падающим внутри стеклянной трубки, из
которой откачан воздух? Этим опытом великий физик доказал неизменность
ускорения силы тяжести для любого падающего тела. В нашем же случае
воздух не помешает, поэтому вакуум не понадобится, и стеклянная трубка
не нужна.
На вертикальном штативе два цилиндрических груза: верхний стальной, а нижний деревянный. Рядом собрана простейшая электрическая схема, состоящая из батарейки и лампочки. Чтобы
лампочка загорелась, необходимо, чтобы грузы соприкоснулись и замкнули
контакты. Поднимаем оба груза до конца стержня штатива (лампочка в этот момент
загорается) и отпускаем. Пока они находятся в движении, лампочка не
горит, вновь загорается она лишь в момент соударения грузов с подставкой штатива. Следовательно, в состоянии свободного падения оба груза находятся в невесомости, и условия их падения одинаковы. В противном случае более тяжелый верхний груз
«догнал» бы нижний, замкнул бы контакты и зажег лампочку.
Убедительность придает опыту тот факт, что нижний груз принимает на
себя почти все сопротивление воздуха. Верхний следует за ним, как велосипедист в гонке за лидером, - и все равно лампочка не загорается!
Из журнала "Юный техник" №12 1983 год. |
