Веселые научные опыты и эксперименты

Тит Том

Рис. 51

Для проведения опытов по исследованию работы рычага вам будет достаточно линейки, карандаша и три одинаковые ластиковые резинки. Положите карандаш на стол, а на нем расположите линейку таким образом, чтобы она находилась в равновесии. Вы заметите, что равновесное положение линейки точно совпадает с ее серединой (рис. 52). Затем положите на левый край линейки одну резинку на расстоянии 6 см от центра баланса О и постарайтесь уравновесить

линейку двумя резинками с правой стороны линейки. Следуя логике вышеизложенного, нетрудно предугадать, что место расположения противовеса с правой стороны будет находиться на расстоянии 3 см от точки О.

Рис. 52

Варьируя различными грузиками, вы убедитесь в том, что выигрыш в силе в данном простом механизме зависит от соотношения расстояний точек приложения усилий, то есть теоретически можно добиться любого усиления движущего момента за счет увеличения расстояния приложения (плеча) между точкой опоры и точкой приложения силы. Основываясь именно на этом факте, древнегреческий ученый и изобретатель Архимед заявил: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю!»

Вывод: выигрыш в силе происходит за счет проигрыша в перемещении, на этом базируется принцип работы всех механизмов.

Блоки

Оборудование и принадлежности:

• детский металлический конструктор;

• гирьки.

Детский металлический конструктор – неисчерпаемый источник для творческого и инженерного развития. Из его компонентов можно моделировать и создавать действующие копии различных устройств и механизмов. Продолжая тему простых механизмов, рассмотрим один из самых распространенных устройств – блок.

Используя детали конструктора или другие подходящие предметы, соберите конструкцию, подобную изображенной на рис. 53. Подвесив на противоположных концах нити одинаковые грузы, то есть уравновесив систему, убедимся, что выигрыша в силе в данном устройстве нет, но очевидно изменение направления прилагаемых усилий, что тоже немаловажно. Дополнив установку еще одним шкивом (рис. 54) и уравновесив ее, вы заметите, что такая конструкция позволяет уменьшить необходимое для уравновешивания усилие в два раза.

Рис. 53

Рис. 54

Подымая и опуская груз, измерьте расстояние, которое проходит груз А и груз В. Пропорционально увеличению силы расстояние, проходимое грузом А, в два раза больше, чем у груза В. Для получения большего подъемного усилия используют многоступенчатые блоки (полиспасты) (рис. 55). Каждая их ступень увеличивает подъемную силу.

Рис. 55

В промышленности и других отраслях применяются разные устройства для подъема

и перемещения грузов, но принцип их работы именно такой. Аналогично этому, автомобильные трансмиссии устроены так, чтобы, уменьшая или повышая передаточное число (усиление) между оборотами двигателя и колесами, получать оптимальное соотношение. Не принципиально, каким именно способом происходит изменение передаточного взаимодействия – ременным, зубчатым или гидромеханическим, главное, что все они служат одной и той же цели – изменению направления и соотношению сил.

Бутылочный ксилофон

Оборудование и принадлежности:

• семь одинаковых стеклянных бутылок;

• два карандаша;

• вода.

Нет на свете человека, которому хоть раз в жизни не хотелось поиграть на музыкальном инструменте. Да вот незадача – далеко не в каждом доме есть таковые. Но, как говорится, было бы желание, а инструмент можно сделать и самостоятельно.

Итак, возьмите семь стеклянных бутылок (желательно одинаковых) и выстройте их в ряд. Наполните водой, как показано на рис. 56. Количество воды в бутылке будет обеспечивать необходимый тон.

Каждый музыкальный инструмент нуждается в настройке. Постукивая карандашом по бутылкам и уменьшая или увеличивая в них уровень воды, вы сможете настроить ваш ксилофон. Частота звуковых колебаний (звуковой тон), издаваемых бутылкой с водой, зависит от высоты воздушного столба, поэтому с изменением количества воды меняется звучание бутылки. Принцип действия всех духовых инструментов базируется именно на изменении длины воздушного столба. Нажимая на клавиши, музыкант переключает клапаны, открывающие и закрывающие воздушные каналы, соответствующие определенной ноте.

После настройки попробуйте, ударяя по бутылкам карандашами, исполнить какую-нибудь несложную мелодию.

По мере развития ваших навыков инструмент можно усовершенствовать, например увеличив количество бутылок и «настроив» диезы, что позволит расширить диапазон звучания.

Для более звонкого звучания настроенные бутылки можно подвесить на веревочках. В фольклорных ансамблях часто применяют именно такие инструменты, в чем вы можете убедиться, например, посмотрев мультфильм «Жил-был пес». Для еще большего разнообразия звучания в качестве источника звука можно использовать наполненные водой стеклянные и хрустальные бокалы. Хрустальные бокалы дают очень чистый и мелодичный звук, но обращайтесь с ними осторожно, ведь они довольно хрупкие и могут разбиться. Пригласив своих друзей, вы сможете организовать маленький оркестр и весело провести досуг.

Рис. 56

Упругие деформации

Оборудование и принадлежности:

• кусок стрейчевой ткани 10 x 20 см;

• мел или маркер;

• два карандаша;

• иголка с ниткой;

• поролоновая губка;

• плотный картон;

• клей ПВА.

Все соприкасающиеся тела действуют друг на друга с некоторой силой, при этом они испытывают деформацию: изгиб, сжатие, растяжение, кручение. В зависимости от свойств материалов эти явления могут быть практически незаметными или же, наоборот, ярко выраженными. Например, стекло – очень твердый и хрупкий материал, но, тем не менее, каждый стеклянный предмет деформируется, просто пределы упругих деформаций очень малы (то есть после них предмет восстанавливается в своих размерах без всяких последствий), и, как правило, мы их не замечаем. Другое дело предметы из резины и прочих эластичных и упругих материалов: мячи, скакалки, губки, пружины и т. д.