«Э-э-эксперименты!» Это восклицание прозвучало у вас в голове голосом Пушного из передачи «Галилео» на СТС? Значит, вам тоже нравилась рубрика с научными опытами. Мы собрали несколько экспериментов, которые объясняют законы физики и смогут заинтересовать детей наукой. Все опыты легко провести на кухне, используя подручные предметы.
Опыт с дырявым пакетом
Что потребуется
Остро заточенные карандаши, герметичные пакеты и вода. Лучше провести опыт над раковиной на случай, если что-то пойдёт не так.
Как провести опыт
Скажите ребёнку, что вам удастся удержать воду в дырявом пакете. Возьмите карандаши и проткните ими пакет, наполовину наполненный водой. Попросите ребёнка последовать вашему примеру. Жидкость останется внутри пакета и не выльется.
Как это работает
Фокус объясняется особенностями полиэтилена и его молекулярной структуры. При разрыве пакета молекулы материала притягиваются друг к другу и обволакивают карандаши. Это создаёт дополнительное сопротивление потоку воды и удерживает её в пакете.
Опыт «шагающая вода»
Что потребуется
Несколько пластиковых прозрачных стаканчиков, вода, пищевой краситель разных цветов и бумажные полотенца или салфетки.
Как провести опыт
Расставьте стаканчики в ряд — чем больше их будет, тем зрелищнее получится эксперимент. А каждый второй стакан на треть заполните водой и растворите в ней краситель. Возьмите бумажные полотенца или салфетки и сложите из них несколько полосок. Положите один конец каждой полоски в стаканчик с водой, а другой конец в пустой стаканчик. Полоски должны быть уложены так, чтобы они касались дна пустого стаканчика и дна стаканчика с водой. Постепенно вода распределится между стаканчиками, шагая из одного в другой и смешивая цвета.
Как это работает
Этот опыт иллюстрирует явления капиллярного действия и поверхностного натяжения воды. Капиллярное действие объясняется способностью воды подниматься в узких пространствах против силы тяжести. Это происходит из-за сил притяжения между молекулами. Бумажное полотенце имеет пористую структуру и состоит преимущественно из целлюлозы, которая имеет волокнистое строение, сходное с капиллярами.
В этом эксперименте вода в стаканчиках будет стремиться распределиться таким образом, чтобы минимизировать поверхностную энергию всей системы, и в итоге заполнит все стаканчики.
Эффект домино
Что потребуется
Домино и ровная поверхность, например стол.
Как провести опыт
Расставьте костяшки домино плотно друг к другу, так чтобы они составляли длинную цепочку с минимальным расстоянием. Уроните аккуратно первую костяшку. Это приведёт к тому, что домино по цепочке будут падать друг за другом. То есть падение всего одной костяшки способно «уложить» всю цепочку домино.
Как это работает
Опыт довольно простой и известный — пример передачи кинетической энергии от одного объекта к другому в последовательности. Он демонстрирует принципы физики, связанные с движением и передачей энергии. По мере падения домино энергия передаётся от одного элемента к другому, увеличивая скорость и силу падения.
Эффект домино примечателен ещё тем, что имеет сходство с фундаментальными принципами работы АЭС: в обоих случаях существует цепная реакция. В эффекте домино каждое падение вызывает падение следующего, а в реакторе АЭС каждое деление ядра вызывает деление других ядер, что приводит к усилению ядерной реакции. При цепной реакции деления количество делящихся ядер увеличивается лавинообразно. То есть деление одного ядра вызывает деление сразу нескольких ядер.
Неньютоновская жидкость
Что потребуется
Крахмал, вода, большая миска, ложка или венчик для смешивания
Как провести опыт
Возьмите большую миску и добавьте в неё примерно половину стакана крахмала.
Постепенно добавляйте воду в миску, перемешивая содержимое ложкой или венчиком. Продолжайте добавлять воду до тех пор, пока не получится густая и текучая консистенция. Вы получили неньютоновскую жидкость!
Попробуйте резко и сильно ударить по поверхности. Вы почувствуете, будто ударили по столу. Попробуйте медленно и плавно погрузить ложку или руку в жидкость. Это получится без сопротивления, жидкость останется текучей.
Как это работает
Неньютоновская жидкость обычно состоит из крупных молекул (в нашем опыте вместо них крахмал), образующих сложные пространственные структуры. В них в состоянии покоя есть внутреннее трение. Чем сильнее мы воздействуем на неньютоновскую жидкость, тем больше сила трения и тем плотнее слои связываются между собой. Поэтому чем резче удар, тем твёрже будет поверхность.
Опыт с кипящей водой в шприце
Что потребуется
Большой шприц для наглядности, небольшой кусок пластилина и кипяток. Не давайте маленьким детям самостоятельно проводить этот опыт.
Как провести опыт
Наполните шприц только что закипевшей водой. Обычно она кипит при 100 градусах. Вода, которую наберёте в шприц, будет холоднее. Герметично закройте наконечник пластилином и оттяните поршень. Вы увидите, как вода закипает. Бурление будет интенсивным и заметным. Если опыт не получился, значит, вода была недостаточно горячей.
Как это работает
Когда мы оттягиваем поршень шприца, мы понижаем давление внутри него. Это приводит к тому, что вода начинает закипать при более низкой температуре, чем обычно. Такое явление хорошо известно альпинистам: на уровне моря вода кипит при 100 градусах, а на высоте 4 км уже при 87, так как давление ниже. Поэтому заварить чай высоко в горах не так-то просто.
