Текст книги "Здравствуй, физика!"

Автор книги: Леонид Гальперштейн

сообщить о нарушении

Текущая страница: 11 (всего у книги 14 страниц)

Как он работает?

В самом деле, как передается звук в нашем телефоне? Ты можешь это выяснить, когда с веревки во дворе снимут белье. Отвяжи веревку с одного конца и натяни ее не слишком туго. Ребром ладони ударь по веревке. А теперь смотри! От твоего удара образовалась словно впадина. И эта впадина не исчезла, когда ты отнял руку. Нет, она побежала по веревке, все дальше и дальше, до самого столба. Добежала… Исчезла? Нет! Превратилась в горб, и теперь уже горб бежит от столба к твоей руке!

Можешь и наоборот сделать. Ударь по веревке снизу. Тогда на ней образуется горб и убежит к столбу, а обратно вернется впадина. Так веревка передает колебания. Сама она остается на месте, не уходит ни к столбу, ни от столба. А волна бежит!

Звук – это тоже колебания. Воткни в дощечку перышко или лезвие от безопасной бритвы. Дерни за конец. Дрын-н! Запело! А видишь, как оно колеблется? Конечно, каждое отдельное колебание здесь не разглядишь – они слишком быстрые. Но свободный конец лезвия или перышка словно расплылся, стал туманным. Звук слабеет– и конец лезвия делается все тоньше, все отчетливее. Колебания уменьшаются.

Посмотри, как колеблется звучащая струна гитары или другого струнного инструмента. Если есть у тебя барабан, можешь убедиться, что его натянутая кожа тоже колеблется.

Для этого поставь барабан на ребро, ударь палочкой и поднеси шарик из пробки, бузинной мякоти или пенопласта на тонкой ниточке. Только он коснется кожи – щелк! Тут же отлетит в сторону.

Пользуясь нашим игрушечным телефоном, ты говорил в коробочку от зубного порошка. От звуков твоего голоса дно коробочки дрожало, колебалось. Эти колебания бежали по шнурку, словно волна по бельевой веревке. Только колебания были частые и слабенькие, их нельзя было увидеть глазом. Но все равно, добежав до другой половины коробочки, они заставляли и ее дно колебаться, а значит – звучать.

Колокольный звон из… ложки!

Если есть метра два хорошего шнурка, такого, какой ты брал для телефона, можешь сделать колокол из столовой ложки.

Только другие ничего не услышат, этот колокол будет звонить тебе на ушко, по секрету.

Прочно привяжи шнурок серединой к столовой ложке, а концы шнурка прижми пальцами к закрытым ушам. Наклонись немного, чтобы ложка могла свободно раскачиваться, и ударь ею о плиту или о ножку стола. Бам-м! И правда, в ушах словно колокол загудел.

Бам-м! Бам-м! Ложка от удара колеблется, и эти колебания бегут по шнурку прямо к твоим ушам. Только алюминиевая ложка для этого опыта не годится. Лучше уж вместо нее взять металлический предмет потяжелее. Например, большие клещи, кочергу, пестик от ступки.

Бутылкофон

Слово не очень складное. Впрочем, если существуют патефон, телефон, магнитофон, если играют на саксофонах и ксилофонах, почему бы не назвать бутылкофоном наш музыкальный инструмент? Тем более, что сделан он именно из бутылок. Их надо подвесить в ряд, как показано на рисунке, и наполнить водой до разного уровня, чтобы при ударе издавали различные ноты.

Лучше всего, конечно, подобрать фортепьянную гамму: семь тонов и пять полутонов. Для настройки бутылкофона придется пригласить человека с хорошим музыкальным слухом и снабдить его ведром воды и воронкой.

Играют на бутылкофоне двумя палочками. А если повесить бутылки в два яруса, можно будет и в четыре руки играть!

Рупор

Сейчас на спортивных соревнованиях, при киносъемках и на кораблях для переговоров с соседним судном пользуются обычно электрическим мегафоном – прибором, усиливающим звук. А раньше, когда мегафонов еще не было, команды отдавались в обычный рупор. Ты тоже можешь сделать себе рупор, только бумажный.

Выкройка для рупора дана на рисунке.

Возьми лист чертежной бумаги и прочерти вдоль края прямую линию длиной 350 мм. В один конец этой линии поставь ножку циркуля и проведи две дуги: одну радиусом 70 мм, а другую – 350 мм. С помощью транспортира или угольника отложи от прямой линии угол в 60°. Если ни транспортира, ни угольника у тебя нет, можешь угол в 60° построить другим способом. После того как проведешь дугу радиусом 350 мм, перенеси ножку циркуля в правый конец линии и этим же радиусом сделай на дуге засечку. Соединив эту засечку с левым концом линии, получишь угол в 60°. Под этим углом проведи вторую прямую линию.

Нужно оставить кромку для склейки рупора. Для этого с наружной стороны выкройки проведи еще одну прямую линию. Готовую выкройку вырежь и склей из нее конус. Чтобы склейка не разошлась, положи конус на ровную дощечку и приколи сквозь шов пятью-шестью чертежными кнопками через равные промежутки. Не снимай рупор с дощечки, пока не высохнет окончательно. Можешь еще приклеить к нему бумажную ручку, чтобы удобнее было держать, но это не обязательно.

Поднеси рупор ко рту – и звук твоего голоса заметно усилится. Думаешь, потому, что рупор не дает звуку расходиться во все стороны, а собирает и направляет на слушателя? Это не совсем верно. Ведь звук, как ты скоро и сам сумеешь убедиться, усиливается не только впереди рупора, но и с боков и даже сзади.

Дело здесь в том, что звук – это колебания воздуха. Но воздуха вокруг очень много, а глотка у тебя не так уж велика. Трудно сразу весь воздух раскачать, привести в движение. А приставишь ко рту рупор, надо будет сначала только в его горловине воздух раскачать. Это нетрудно. Дальше уже воздушные волны побегут по рупору, как бежала волна по веревке. Рупор постепенно расширяется – и волны будут расширяться. Добегут до конца, а выходное отверстие вон какое большое. Словно широченная глотка!

Почему поет граммофон?

Раньше, пожалуй, придется ответить на другой вопрос: а что это такое граммофон? Ведь ты едва ли видел эту машину. Зато все хорошо знают патефон. Так вот, граммофон – почти то же самое. Только с виду он был другой. У граммофона сверху торчал большой жестяной рупор с раструбом.

Потом придумали переносный граммофон. Вместо ящика сделали удобный закрывающийся чемоданчик с ручкой для переноски. Рупор свернули улиткой и спрятали внутрь чемоданчика. Получилось гораздо красивее и удобнее. Впервые такой переносный граммофон выпустила французская фирма «Братья Патэ». Они назвали его своей фамилией «Патэ-фон», или «Патефон». А пластинки для патефона до сих пор называются граммофонными!

Сейчас патефон нас нисколько не удивляет. Поет, что же в этом особенного? Радиоприемник тоже поет. А телевизор и кино куда интереснее. Там не только слышно, но и видно все как на ладони. Но предок патефона – граммофон – появился давно, больше восьмидесяти лет назад. Тогда еще не было ни кино, ни радио, ни телевидения. Пели только живые люди. Никому и в голову не приходило, что машина тоже сможет петь. И даже сам изобретатель «поющей машины» Томас Альва Эдисон немного сомневался: запоет или не запоет?

Механик сделал по чертежу Эдисона непонятный аппарат. Собрались все сотрудники лаборатории. Надо пробовать! Эдисон поставил в аппарат валик, покрытый воском, откашлялся и неуверенно запел старинную детскую песенку:

 
У нашей Мэри есть баран,
Собаки он верней
Куда бы Мэри ни пошла —
Баран идет за ней!
 

Сотрудники хихикали. Таланта к пению у Эдисона не было. Но отступать поздно, и он допел песенку до конца. Потом поставил иглу на начало дорожки на восковом валике и завертел ручку. И тут произошло чудо. Машина запела! Не одно-два неясных слова, которые надеялся услышать Эдисон. Нет, вся песенка, с начала и до конца, лилась из черного рупора!

Сотрудники замерли. Потом закричали в восторге, затанцевали хороводом вокруг Эдисона и его чудесного изобретения. Потом все сразу, перебивая друг друга, начали говорить, кричать, петь в рупор. Всю ночь до утра они записывали и слушали свои голоса. Ведь на первом аппарате Эдисона можно было не только слушать звук, но и записывать его. Зато этот аппарат – его назвали фонографом – звучал гораздо хуже нынешнего патефона. Звук был тихий, прерывистый, местами дребезжащий. Но все равно это было неслыханным чудом!

Теперь это чудо стало самым обычным делом. Рассмотри внимательно граммофонную пластинку. Ты увидишь, что бороздки на ней неровные. Они усеяны извилинами, а у долгоиграющих пластинок – углублениями. Когда пластинка вертится, игла скользит по бороздке. Извилины или углубления заставляют ее дрожать, колебаться. Эти колебания и есть звук. Ты можешь сам сделать простейший звукосниматель – прибор, воспроизводящий граммофонную запись. Для этого понадобится только лист чертежной бумаги, патефонная игла и немного клея.

Из бумаги вырежь квадрат со стороной 30–40 см. Сверни из этого квадрата «фунтик», как показано на рисунке.

Вершина «фунтика» должна быть в одном из углов квадрата. Боковые стороны наложи одну на другую и аккуратно склей столярным или казеиновым клеем.

Надень на «фунтик» в месте склейки канцелярскую скрепку. Положи его швом на стол и придави склейку изнутри грузами. В таком положении оставь сохнуть до утра.

Иглу воткни возле конца высохшего «фунтика». Проколи обе стенки насквозь. Только сначала внимательно посмотри на рисунке, какой должен быть правильный наклон иглы. Закрепи иглу каплей клея или сургуча.

Возьми звукосниматель за выступающий угол «фунтика» и опусти иглу на бороздку вращающейся пластинки. «Фунтик» запоет!

Конечно, твой самодельный звукосниматель будет звучать гораздо хуже фабричного. Не так громко, не так чисто. Но ведь и первый фонограф Эдисона звучал примерно так же!

Глава девятнадцатая. В СТРАНЕ НАОБОРОТ

Разве есть такая страна?

Да, есть. В ней все наоборот. Правая рука в этой стране становится левой. Все надписи написаны шиворот-навыворот, так, что их очень трудно прочесть. Правая штанина, которую ты на днях порвал, играя с соседской собакой, целехонька в этой загадочной стране. Зато на левой красуется изрядная заплата, и ты не можешь вспомнить, откуда она взялась.

Ты, верно, уже догадался, о какой стране идет речь. Конечно же, эта страна находится позади зеркала. И, конечно, она кажущаяся, эта страна. Ведь ты прекрасно знаешь, что на самом деле позади зеркала находится стена или платяной шкаф. И что какой уж ты ни есть – очень ли хороший или так себе, – все равно на свете нет другого, во всем точно такого же, но только вывернутого слева направо.

Интересно, что если зеркало стеклянное, ты даже не можешь дотронуться до своего отражения. Попробуй, приложи к зеркалу палец. Или лучше палочку, чтобы на стекле не осталось жирного следа. Видишь, между концами двух палочек – настоящей и той, кажущейся, – остается промежуток. Он равен удвоенной толщине стекла. И только в том случае, если зеркало сделано не из стекла, а из полированного металла, палочка коснется своего отражения.

Секрет солнечного зайчика

Вспомни, как ты с помощью зеркальца пускал солнечных зайчиков. Кстати, почему они называются зайчиками? Наверное, потому, что здорово прыгают. Ты чуть-чуть руку повернул, а зайчик сделал вон какой скачок!

Отражение лучей от зеркала можно рассмотреть подробнее. Поставь на стул настольную лампу. Подложи книжки, чтобы лампочка была на одном уровне с крышкой стола. Расстояние от лампы до края стола должно быть метра два. Расстели на столе лист белой бумаги, а на краю поставь расческу с редкими зубьями. Смотри-ка: бумага стала полосатой! По ней протянулись длинные тени от зубьев, а между ними остались светлые полосы. Они идут прямо, как лучи света!

Теперь поставь на бумагу за расческой четырехугольное зеркальце.

Видишь, по столу побежали полоски отраженных лучей? Осторожно поворачивай зеркальце, и полоски будут поворачиваться. Да не так, как зеркальце, а быстрее. Так что, когда ты зеркальце поставишь под углом в 45° к падающим от лампы лучам, отраженные лучи отклонятся уже на 90°, на целый прямой угол. Вот почему зайчик прыгает с такой неожиданной быстротой!

Еще раз наоборот!

В зеркале ты видишь себя не совсем так, как видят тебя другие. В самом деле, если ты зачесываешь волосы на одну сторону, в зеркале они будут зачесаны на другую. Есть на лице родинки, они тоже окажутся не с той стороны. Если все это перевернуть зеркально, лицо покажется другим, незнакомым.

Как бы все-таки увидеть себя таким, каким видят окружающие? Зеркало все переворачивает наоборот… Ну что же! Давай мы его перехитрим. Подсунем ему изображение, уже перевернутое, уже зеркальное. Пускай перевернет еще раз наоборот, и все станет на свое место!

Как это сделать? Да с помощью второго зеркала!

Встань перед стенным зеркалом и возьми еще одно, ручное. Держи его под острым углом к стенному. Ты перехитришь оба зеркала: в обоих появится твое «правое» изображение. Это легко проверить с помощью шрифта. Поднести к лицу книжку с крупной надписью на обложке. В обоих зеркалах надпись будет читаться правильно, слева направо!

А теперь попробуй потяни себя за чуб. Уверен, что это удастся не сразу. Изображение в зеркале на этот раз совершенно правильное, не вывернутое справа налево. Именно поэтому ты и будешь ошибаться. Ты ведь привык видеть в зеркале зеркальное изображение!

В магазинах готового платья и в пошивочных ателье бывают трехстворчатые зеркала, так называемые трельяжи. В них тоже можно увидеть себя «со стороны».

Сколько же их на самом деле?

С помощью двух зеркал ты хотел создать своего двойника, не вывернутого зеркально. Что же, ты этого добился… и даже вдвойне. Ведь ты увидел уже не одно, а сразу два «кажущихся» изображения! Теперь вас стало трое, и я даже не знаю, удобно ли по-прежнему обращаться к этому маленькому коллективу на «ты».

Имея два зеркала, можно много натворить чудес в этом же роде. Если, например, поставить их под прямым углом и в этот угол положить два яблока, ты увидишь восемь яблок. Вот это богатство!

Но не спеши радоваться: съедобными все равно останутся только два, остальные шесть мнимые.

Можно поставить зеркала одно против другого, а между ними зажечь свечу. В каждом из зеркал будет отражаться сама свеча, и ее отражение, и отражение отражения…

Свечи выстроятся бесконечной вереницей, уходящей в обе стороны. Ближайшие к середине будут гореть ярко, а чем дальше, тем все слабее, слабее… Это потому, что какая-то часть света поглощается зеркалами.

Захочу – и полечу!

Есть у тебя зеркальный шкаф? Это все, что нужно для полета! Правда, тоже не настоящего, а мнимого, как и все зеркальные «чудеса».

Стань так, чтобы половина твоего тела была спрятана за шкафом, а другая половина выступала из-за него. Товарищ, который будет стоять перед тобой, легко найдет такое место, с которого он увидит тебя как бы целиком.

Подними руку – товарищу покажется, что ты поднял обе. Но это еще не фокус. А вот если ты ногу поднимешь, товарищ увидит тебя висящим в воздухе!

Жаль, что ты сам не можешь взглянуть на себя «в состоянии невесомости». Придется поменяться с товарищем местами, чтобы увидеть это диво.

Чем чернее, тем светлее!

Возьми блестящую ложку. Если она хорошо отполирована, то даже кажется немножко зеркальной, что-то отражает. Закопти ее над пламенем свечи, да почернее. Теперь ложка ничего уже не отражает! Копоть поглощает все лучи.

Опусти ложку в стакан с водой. Смотри: заблестела, как серебро! Куда же копоть-то девалась? Отмылась, что ли? Вынимаешь ложку – черна по-прежнему…

Дело здесь в том, что частички копоти плохо смачиваются водой. Поэтому вокруг закопченной ложки образуется как бы пленка, как бы «водяная кожа», с которой ты уже знаком. Словно мыльный пузырь, натянутый на ложку, как перчатка! Но мыльный пузырь ведь блестит, он отражает свет. Вот и этот пузырь, окружающий ложку, тоже отражает.

Можешь, например, закоптить над свечой яйцо и погрузить его в воду. Оно будет там блестеть, как серебряное. Чем чернее, тем светлее!

Вот так рожа!

С помощью зеркала можешь устроить сюрприз своему товарищу. Подбери лист бумаги, чтобы закрывал все зеркало, и прорежь в нем насквозь самые безобразные косые глаза, кривой нос и страшный рот с оскаленными зубами.

Прилепи эту бумагу поверх зеркала комочками воска или стеарина.

Теперь пригласи товарища в комнату, где горит одна только настольная лампа и поставь его спиной к лампе так, чтобы на стену легла тень от его головы. Тень эта, разумеется, будет просто темным силуэтом, без глаз, без рта, без носа, только с ушами по бокам.

Ну ничего, сейчас мы ей приделаем и глаза, и рот, и нос!

Попроси товарища закрыть глаза, а сам возьми зеркало и поставь его так, чтобы зайчики, отбрасываемые сквозь прорези в бумаге, расположились на тени головы самым выгодным образом.

То-то удивится твой товарищ, когда откроет глаза!

Зеркала-дразнилки

До сих пор речь шла о «честных» зеркалах. Они показывали мир таким, каков он есть. Ну, разве что вывернутым справа налево. Но бывают зеркала-дразнилки, кривые зеркала. Во многих парках культуры и отдыха есть такой аттракцион – «комната смеха». Там каждый желающий может увидеть себя то коротким и круглым, как кочан капусты, то длинным и тонким, как морковка, то похожим на проросшую луковицу: почти без ног и с раздутым животом, из которого, словно стрелка, тянется вверх узенькая грудь и уродливо вытянутая голова на тончайшей шее!

Ребята помирают со смеху, а взрослые, стараясь сохранить серьезность, только качают головами. И от этого отражения их голов в зеркалах-дразнилках перекашиваются самым уморительным образом!

«Комната смеха» есть не везде, но зеркала-дразнилки окружают нас и в жизни. Ты, верно, не раз любовался своим отражением в стеклянном шарике с новогодней елки.

Или в никелированном металлическом чайнике, кофейнике, самоваре.

Все эти изображения очень забавно искажены и при этом все они уменьшены. Это потому, что «зеркала» выпуклые. На руле велосипеда, мотоцикла, у кабины водителя автобуса тоже прикрепляют выпуклые зеркала. Они дают не искаженное, но несколько уменьшенное изображение дороги позади, а в автобусах – еще и задней двери. Прямые зеркала тут не годятся: в них видно слишком мало. А выпуклое зеркало, даже маленькое, вмещает в себя большую картину.

Бывают иногда и вогнутые зеркала. Ими пользуются для бритья. Если близко подойти к такому зеркалу, увидишь свое лицо сильно увеличенным. В прожекторе тоже применено вогнутое зеркало. Это оно собирает лучи от лампы в параллельный пучок.

Глава двадцатая. ПОЙМАННЫЕ ЛУЧИ

Могут ли лучи ломаться?

Ты знаешь, что луч света прямолинеен. Вспомни хотя бы луч, пробившийся сквозь щелку в ставне или в занавесе. Золотой луч, полный кружащихся пылинок!

Но… физики привыкли все проверять на опыте. Опыт со ставнями, конечно, очень нагляден. А что ты скажешь об опыте с гривенником в чашке? Не знаешь этого опыта? Сейчас мы с тобой его сделаем. Положи гривенник в пустую чашку и присядь так, чтобы он перестал быть виден. Лучи от гривенника шли бы прямо в твой глаз, да край чашки загородил им дорогу. Но я сейчас устрою так, что ты снова увидишь гривенник.

Вот я наливаю в чашку воду… Осторожно, потихоньку, чтобы гривенник не сдвинулся… Больше, больше…

Смотри, вот он, гривенник! Появился, словно бы всплыл. Или, вернее, он лежит на дне чашки. Но дно это будто бы поднялось, чашка «обмелела». Прямые лучи от гривенника к тебе не доходили. Теперь лучи доходят.

Но как же они огибают край чашки? Неужели гнутся или ломаются?

Можно в ту же чашку или в стакан наклонно опустить чайную ложечку. Смотри, сломалась!

Конец, погруженный в воду, переломился вверх!

Вынимаем ложечку – она и целая, и прямая.

Значит, лучи действительно ломаются?

Да, они ломаются

Сейчас ты в этом окончательно убедишься. Сделаем опыт, похожий на тот, что раскрыл нам секрет солнечного зайчика. Да, да, тот самый, со столом, листом белой бумаги и расческой. Здесь тоже нужно будет расположить лампочку на уровне крышки стола, в полутора-двух метрах от края, на краю поставить редкую расческу, а на стол положить белую бумагу. Только вместо зеркала мы теперь возьмем стакан с водой. Обыкновенный чайный стакан с тонкими стенками. Прорежь в бумаге отверстие по размеру стакана, вставь в него стакан, а бумагу приподними немного, подложив под нее книжки или общие тетради. Нам нужно, чтобы лучи проходили сквозь воду, а не сквозь донышко стакана.

Готово? Смотри: по бумаге протянулись длинные лучи… Они совершенно прямые… Но те, что попали в стакан, сломались! За стаканом они собрались в пучок, а потом разошлись веером! Ну да, конечно, разошлись. Ведь за стаканом они снова совершенно прямые.

Значит, преломление лучей происходит именно в стакане. Точнее, там, где лучи входят в него, и там, где выходят. А то, что они, пройдя через выпуклый, даже круглый стакан, собрались в одной точке, тебя не должно особенно удивлять. Ты ведь уже не раз выжигал узоры на палке с помощью увеличительного стекла. Оно имеет форму чечевички. Знаешь, есть такая крупа – чечевичная? Вроде гороха, только чечевички не круглые, как горошины, а сплюснуты в виде пузатых лепешечек. По-латыни чечевица называется линзой. Поэтому все увеличительные стекла, и все лупы, и вообще все круглые стекла, употребляемые в разных приборах, назвали линзами.