Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №2

Журнал «Домашняя лаборатория»

Остается измерение гравитационной или инертной массы тела. Измерение гравитационной массы — общий прием измерения массы на Земле: ставите на чашку весов измеряемую массу и уравновешиваете ее образцовой массой — это коромысловые/рычажные весы, ставите на чашку весов измеряемую массу и силу притяжения ее к Земле уравновешиваете силой калиброванной пружины — привычный динамометр.

Однако, в вашем корабле невесомость (сила притяжения к Земле исключена свободным падением корабля). Поэтому мы можем попытаться измерить массу, измеряя силу притяжения к ней известной пробной массы на известном расстоянии (аналог опыта Кавендиша). Это сложный эксперимент, требующий тонкой методики и чувствительного

оборудования, но в таком измерении (активной) гравитационной массы порядка килограмма и более с вполне приличной точностью сегодня ничего невозможного нет. Просто это серьезный и тонкий опыт, подготовить который вы должны еще до старта вашего корабля. В земных лабораториях закон Ньютона проверен с прекрасной точностью для относительно небольших масс в интервале расстояний от одного сантиметра примерно до 10 метров.

Другой способ взвешивания тела — измерение/сравнение его инертной массы. И именно такой способ очень часто используется в физических измерениях (и не только в невесомости). Как вы, вероятно, помните из личного опыта и из курса физики, грузик, прикрепленный к пружинке, колеблется с вполне определенной частотой: w = (k/m)•1/2, где k — жесткость пружинки, m — масса грузика. Таким образом, измеряя частоту колебаний грузика на пружинке, можно с нужной точностью определить его массу. Причем совершенно безразлично — есть невесомость, или ее нет. В невесомости удобно держатель для измеряемой массы закрепить между двумя пружинами, натянутыми в противоположном направлении. (Можете для развлечения определить, как зависит чувствительность весов от предварительного натяжения пружинок).

В реальной жизни такие весы используются для определения влажности и концентрации некоторых газов. В качестве пружинки используется пьезоэлектрический кристалл, частота собственных колебаний которого определяется его жесткостью и массой. На кристалл наносится покрытие, селективно поглощающее влагу (или определенные молекулы газа или жидкости). Концентрация молекул, захваченных покрытием, находится в определенном равновесии с концентрацией их в газе. Молекулы, захваченные покрытием, слегка меняют массу кристалла и, соответственно, частоту его собственных колебаний, которая определяется электронной схемой (помните, я сказал, что кристалл пьезоэлектрический)… Такие "весы" очень чувствительны и позволяют определять очень малые концентрации водяного пара или некоторых других газов в воздухе.

Воробьев П.В.

_{ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ}

_{Новосибирского государственного университета приглашает абитуриентов}

_{На факультете имеются два отделения: общефизическое и физико-технической информатики.}

_{Выпускники факультета получают специальность физика. В дипломе о высшем образовании выпускников-бакалавров после 4 лет обучения указывается квалификация физик. В дипломе выпускников-магистров после 6 лет обучения указывается квалификация магистр физики и одна из более узких специальностей, приобретаемых на выпускающих кафедрах.}

_{Для поступления на физический факультет НГУ необходимо сдать письменные экзамены по физике, математике и русскому языку. Приемные экзамены проводятся с 4 по 14 июля. Прием документов осуществляется с 21 июня по 3 июля.}

_Наш

адрес: НГУ, ул. Пирогова 2, гл. корп., к. 335, Новосибирск, 630090.

_{Телефон деканата: (383-2) 39-78-00, факс: [phone],}

_{электронная почта: [email protected]}

_{Телефон приемной комиссии: (383-2) 39-73-77.}

_{Самую свежую информацию о физическом факультете НГУ, включая варианты вступительных экзаменов за прошлые годы, можно получить, посетив наш сайт в Интернете по адресу http://www.phys.nsu.ru .}

_{* * *}

_{НАУЧНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ ШКОЛЬНИКОВ}

_{Избранные темы для исследований (1992-99):}

_{БЛИКИ Как возникают блики света на дне водоема?}

_{МОЛОКО Почему сбегает молоко?}

_{ЧАСЫ От чего зависит скорость хода песочных часов?}

_{ОКНО Каким должен быть оптимальный зазор между стеклами в оконной раме?}

_{ТРАМБОВКА Что эффективнее при трамбовке: один раз ударить сильно или много раз слабо?}

_{ФОНАРЬ С какого расстояния свет от уличного фонаря становится мерцающим?}

_{БРЫЗГИ Как бежать по лужам, чтобы не забрызгаться?}

_{ПЕНА Как шарик тонет в пене?}

_{СИГНАЛ Как лучше передать звуковой сигнал: криком или свистом?}

_{ГРИБ Почему после взрыва клубы пыли часто имеют грибовидную форму?}

_{РИСУНОК Как возникает рисунок при отдирании листа бумаги от стекла, покрытого водным раствором краски?}

_{ЦЕПОЧКА Цепочка соскальзывает с края стола. Какую форму она будет иметь во время полета и на полу, когда упадет?}

_{БЕРЕГ Исследуйте, в каких случаях берег моря будет размываться, а в каких, наоборот — намываться.}

_{ИЗОЛЯЦИЯ Если поджечь спичкой полиэтиленовую изоляцию обычного провода, то падающие капли расплавленного полиэтилена издают характерный звук. Исследуйте явление.}

_{ПЫЛЬ Что можно сказать о количестве пыли в воздухе, зная скорость ее оседания на экран телевизора?}

_{ГОРЯЩАЯ БУМАГА Опишите процесс горения падающей горящей бумаги.}

_{ЛУЖА Как зависит время испарения лужи от скорости ветра?}

_{ЕЗДА ПО ПЕСКУ Как зависит скорость езды по песку от его влажности?}

_{СКОТЧ Как зависит скорость разматывания мотка липкой ленты от силы, приложенной к краю ленты?}

_{ЧАЙНИК От чего зависит время, на которое стихает шум воды в чайнике перед ее закипанием?}

_{ЧАШКА Воду размешивают в чашке не круглого сечения. Исследуйте, какая будет форма воронки?}

_{ЛИСТ Горизонтально расположенному недалеко от поверхности стола листу бумаги сообщили горизонтальную скорость. Сколь далеко он улетит?}

_{МОРЕ Как зависит цвет моря от его глубины?}