Текст книги "Здравствуй, физика!"

Автор книги: Леонид Гальперштейн

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 14 страниц)

Весы из палки

Для этих весов понадобится высокая стеклянная банка. Подбери круглую палку длиной 20–30 см из какого-нибудь легкого дерева: сосны, липы, тополя, осины. Чтобы палка в воде стояла, приладь к одному ее концу грузило: гайку, болт, кусок свинцового кабеля. Вес грузила подбери так, чтобы палка стояла ровно, но не погружалась глубже, чем на две трети.

К верхнему концу палки прибей одним гвоздиком кружок из картона. Это будет чаша весов. Осталось нанести деления.

Отметь, до какого места на палке доходит вода. Это будет нулевое деление: вес груза равен нулю. Теперь положи на весы пятикопеечную монету. Она весит 5 г. (Вообще запомни, что вес наших бронзовых монет составляет 1 г за каждую копейку. Их можно использовать в качестве гирек. А у кондукторов и у продавцов газированной воды выручку принимают не по счету, а по весу монет, только рассортировав их на «желтые» и «белые»).

Палка опустится немножко глубже. Нанеси второе деление. Так, продолжая нагружать весы монетами, делай отметки через каждые пять граммов.

Интересные получились весы! Жаль, что они годятся только для очень малых грузов.

Глава тринадцатая. НАУКА О ПУЗЫРЯХ

Есть ли у воды кожа?

«Что за странный вопрос? – скажешь ты. – Конечно, нет!»

Но попробуй проделать несколько простых опытов с водой – и твоя уверенность поколеблется.

Налей в стакан воду до самых краев. Полон он или не полон? Давай проверим. Набери монет и опускай их в стакан одну за другой. Если погружать монеты осторожно, без всплеска, немало их поместится в «полном» стакане, прежде чем вода начнет переливаться через край.

Куда же девается излишек воды? Опустив в стакан несколько монет, присядь так, чтобы твои глаза оказались на уровне краев стакана. Ты увидишь удивительную вещь. Поверхность воды стала выпуклой, поднялась горбом! И чем больше ты опустишь монет, тем выше поднимется водяной горб. Он вздувается, словно воздушный шарик. Но у шарика есть «кожа». Это его резиновая оболочка.

А у воды?

У нее ведь кожи нет?

И все-таки вода ведет себя так, будто у нее тоже есть оболочка. Упругая, словно резиновая. На какой-то монете эта невидимая оболочка разрывается. Струйка воды сбегает по стенке стакана, и водяной горб сразу опадает. Словно лопнул шарик…

Сделай еще один опыт. Смажь иголку каким-нибудь жиром и осторожно положи ее на поверхность воды. Легче всего класть при помощи вилки. Уложи иголку на вилку и погружай вилку в воду, понемногу поворачивая ее на ребро.

Когда уберешь вилку, иголка останется на поверхности! Но разве она может плавать? Сталь ведь тяжелее воды. Снова присядь и посмотри на «плавающую» иголку против света. Ты увидишь, что поверхность воды вогнулась под тяжестью иголки. Значит, иголка не плавает. Она лежит на поверхности воды, как на упругой пленке. Достаточно одного неосторожного движения, толчка – и пленка разрывается. Иголка падает на дно. Очень уж непрочная у воды «кожа». Непрочная, а все-таки она есть. Невидимая, упругая пленочка.

На поверхности воды может лежать и лезвие от безопасной бритвы. Его тоже лучше слегка смазать жиром. Укладывать можно с помощью вилки, тем же приемом, что и иголку. Только стакан здесь не совсем удобен. Он маловат (трудно будет убрать из-под лезвия вилку). Лучше взять суповую тарелку или миску.

Ты, наверное, видел, как снуют по поверхности пруда жучки-водомерки. Они тоже скользят по поверхностной пленке. Можно даже увидеть, как она прогибается.

Наука о мыльных пузырях

Ты, конечно, пускал мыльные пузыри. Дело это очень нехитрое, доступное даже совсем маленьким детям. Была бы мыльная вода да соломинка!

Но теперь ты уже не так мал и даже начинаешь знакомиться с физикой. Пора тебе научиться пускать пузыри не как-нибудь, а солидно, научно. Это сложнее, чем просто дуть в соломинку, Зато пузыри получатся очень интересные!

Мыло для мыльных пузырей годится не всякое. Самая плохая мыльная вода получается из лучших сортов туалетного мыла. Так что мыло нужно брать хозяйственное.

Самое подходящее для пускания пузырей так называемое 72-процентное, светлое. Хорошо и 70-процентное мыло. Но, на худой конец, годится и самое обычное – 65-процентное. Оно все же больше подходит для нашей цели, чем туалетное.

Мыло нужно растереть и развести в мягкой, а еще лучше в дистиллированной воде. Не разводи очень жидко: от этого пузыри скоро лопаются. Процеди раствор через чистую тряпочку, чтобы в нем не осталось нерастворившихся кусочков мыла.

Чтобы пузыри были прочнее, хорошо прибавить глицерина, две ложки на каждые три ложки мыльного раствора. Хорошенько взболтай эту смесь и дай постоять, пока на ее поверхности не образуется белая пенка. Пенку сними, а готовый раствор сохраняй в плотно закупоренной бутылке. Он может храниться несколько дней.

Трубка для пузырей тоже годится не всякая. С помощью соломинки, настоящей или пластмассовой, или стеклянной трубки можно выдувать только маленькие пузыри. Если расщепишь соломинку или на конец трубки наденешь кружок из пробки или школьной резинки, это будет служить пузырям поддержкой. Можно будет выдувать пузыри побольше. Для самых больших пузырей понадобится воронка или же игрушечная детская труба. С помощью воронки можно выдуть пузырь-великан диаметром до 30 см. Конечно, дуть придется с перерывами, каждый раз зажимая отверстие. «Единым духом» такой пузырь не надуешь: в него входит почти ведро воздуха!

Края трубки или воронки хорошенько смочи раствором. Иначе пузыри лопаются при спускании. И слюна, попавшая в трубочку, тоже враг пузырей. И даже капля мыльного раствора, повисшая на пузыре снизу, очень опасна. Осторожно удали ее смоченным в растворе пальцем, чтобы неженка пузырь не лопнул!

Ну, вот и вся наука о пузырях. Теперь принимайся за дело!

Пузырь летает

Выдуй большой пузырь, диаметром сантиметров 20. Легким толчком отдели его от трубки. Пузырь сначала поднимется немного кверху и только потом, переливаясь всеми цветами радуги, начнет опускаться. Наконец он лопнет, прикоснувшись к полу.

Почему же сначала пузырь поднялся? Да потому, что он был наполнен твоим горячим дыханием. Теплый воздух в пузыре был легче воздуха в комнате. Но потом он остыл, и шар опустился.

Очень красивый опыт с летающим пузырем можно сделать в большой стеклянной банке. На дно банки поставь маленькую чашечку с кусочками мела. Полей мел раствором соляной кислоты (1 часть кислоты на 10 частей воды). Попав на мел, раствор зашипит, забурлит, запузырится. Подожди, пока кипение в чашечке закончится. Тогда и воздух в банке станет спокойным.

Выдуй небольшой пузырь, только без капли внизу, и стряхни его в банку. Сначала он упадет почти на самое дно, а потом остановится и начнет подниматься. Поднимется немного, потом опять вниз, и опять не до дна, и снова поднимется… Пузырь ныряет, словно поплавок в пруду. Наконец он остановится на небольшой высоте над дном банки.

Здесь пузырь начнет менять цвета. Смотри, вот он светло-голубой, потом зеленый, желтый, вот делается красным, малиновым… Наконец, пузырь становится лиловым, опускается все ниже и… конец! Пузырь лопается, обычно не достигнув дна.

В чем здесь дело? Почему летает пузырь в банке, в волнах какого невидимого пруда он ныряет, как поплавок? Секрет в том, что при действии соляной кислоты на мел получается углекислый газ. Он бесцветен, как воздух, но тяжелее по весу и поэтому оседает на дно банки. А пузырь-то наполнен воздухом, он легче! Вот поэтому он и всплывает в невидимом пруду. Но постепенно углекислый газ проходит внутрь пузыря сквозь тоненькую его оболочку. И тогда пузырь тонет.

В пузыре пузырь

Мыльный пузырь сейчас же лопнет, если прикоснуться к нему сухим предметом. Но трубочки, смоченной в мыльном растворе, пузырь не боится. Товарищ со своей трубочкой может «подключиться» к твоему пузырю, будете выдувать вместе. Можешь пересадить пузырь с одной трубочки на другую. А можешь смоченную трубочку ввести внутрь пузыря и выдуть в нем другой пузырь. Когда вытащишь трубочку, второй пузырь упадет на дно большого и будет лежать в нем, как яблоко в корзине.

Осторожно встряхни трубку, на которой висит большой пузырь. Так можно вытолкнуть второй пузырь наружу, и он повиснет, словно корзина под воздушным шаром.

А можно выдуть и три пузыря, один в другом. Для этого поставь пробку посередине блюдца. На пробку положи новенький пятачок, к пятачку прилепи сургучом маленькую куколку, а к головке куколки прилепи копейку.

Налей в блюдце немного мыльного раствора и поставь его на стакан. Хорошо смочи раствором все, что стоит в блюдце. Теперь возьми трубку и выдуй большой пузырь так, чтобы он сидел на краях блюдца.

Готово? Введи в этот пузырь трубку и выдуй внутри второй, посадив его на пятак. Вынь трубку, снова смочи ее и осторожно проткни пленки обоих пузырей. Внутри выдуй третий, самый маленький. Он будет сидеть на копейке!

Пузыри на подставке

Скрути из проволоки подставку для пузырей: кольцо на трех ножках. Диаметр кольца примерно 7 см. Окуни кольцо в мыльный раствор и опусти на него пузырь. Теперь можешь убрать трубочку; пузырь долго будет сидеть на подставке, не лопаясь.

Сделай второе кольцо такого же диаметра с ручкой вроде ракетки. Смочи его мыльным раствором и опусти на пузырь, сидящий на подставке. Пузырь прилипнет к кольцу. Готово? Теперь поднимай верхнее кольцо. Выше, выше… Мыльный шар вытянется в цилиндр. Сдвинь кольцо в сторону – цилиндр потянется за ним и скосится. Опусти верхнее кольцо в прежнее положение – и цилиндр снова станет шаром.

Думаешь, подставку хорошо делать из гладкой проволоки, покрытой блестящей эмалевой изоляцией? Нет, это не так. Лучше брать проволоку, обмотанную шелковой или хлопчатобумажной пряжей, а то и ржавую железную. Важно, чтобы проволока не была слишком скользкой, иначе пузырь легко от нее отстанет.

Если есть у тебя проволока, изолированная пряжей или ржавая, сделай из нее куб со сторонами примерно по 7 см. Сверху к кубу прикрепи П-образную скобу-ручку, чтобы его удобно было держать.

Погрузи куб целиком в мыльный раствор и осторожно вытащи его. Ты, может быть, ожидал получить просто пузырь в виде куба?

Ничего похожего! То есть куб-то получится, но в его центре окажется еще небольшой квадратик, соединенный косыми пленками с ребрами куба!

Погрузи проволочный куб снова в раствор, но только одной нижней плоскостью. Ты увидишь новое превращение: в середине куба появится маленький кубик из мыльной пленки, а вокруг него – шесть правильных пирамид. И все это непрочное сооружение будет переливаться красным и желтым, зеленым и голубым!

Дотронься до одной из плоскостей большого куба углом промокашки – и внутренний кубик мгновенно превратится снова в квадрат!

Мыльные цветы

Возьми лист алюминиевой фольги, в который был завернут плавленый сырок или шоколад. Хорошенько разгладь его ногтем на столе. Приложи к середине листа пробку (можно полиэтиленовую) и очерти ее карандашом, а вокруг этого кружка осторожно нарисуй и вы-режь шесть лепестков. Диаметр розетки 8—10 см.

Поставь пробку посреди блюдца, а розетку смочи в мыльном растворе и положи сверху. Лепестки опадут, обвиснут. Кажется, наш цветок увял, не успев расцвесть. Но это только кажется! Выдуй пузырь и поднеси его к центру розетки. Сейчас же лепестки пристанут к пузырю и поднимутся, натянутые упругой мыльной пленкой!

Продолжай надувать пузырь– и цветок будет раскрываться все шире и шире.

Правда, он не особенно ароматен: мыло-то хозяйственное. Но зато наш цветок очень красив: серебряные лепестки и радужный шар в середине!

С помощью мыльных пузырей можно делать и другие цветы – снежные. Мы уже говорили о снежинках. Они образуются из игольчатых кристалликов льда. Происходит это высоко в облаках. Но можно увидеть образование снежных звездочек и на земле, под самым своим носом.

В морозный, но тихий день выйди из дому и выдуй большой мыльный пузырь. Сейчас же вода в тонкой пленке мыльного раствора начнет замерзать. В ней появятся ледяные иголочки. У тебя на глазах они будут собираться в чудесные ледяные звездочки и цветы.

Секрет мыльных пузырей

В чем же секрет мыльных пузырей? В них обнаруживается то самое явление, которое создает «кожу» у воды. Только состав раствора для пузырей подобран специально, чтобы пленка была более прочной и более упругой. Эта пленка на поверхности жидкости всегда туго натянута. Поэтому и все явление называют поверхностным натяжением.

Чтобы лишний раз убедиться в упругости поверхностной пленки, сделай еще несколько опытов с мыльным раствором.

Проволочное кольцо окуни в мыльный раствор и осторожно вынь так, чтобы на нем образовалась мыльная пленка. Свяжи из кусочка нитки небольшую петельку, смочи ее мыльной водой и осторожно положи на пленку. Петелька будет лежать так, как легла, неровная, неаккуратная. Но попробуй прикоснуться углом промокашки к мыльной пленке внутри петельки. Ого, как она расправится! Внутри петли пленка лопнет, а та, что осталась снаружи, растянет нитку в правильное кольцо. Это кольцо будет растягиваться натяжением ободка пленки, оставшегося между ниткой и наружным кольцом. Поверхностное натяжение действует во все стороны одинаково. Поэтому кольцо из нитки расположится точно посередине проволочного кольца!

А вот еще один очень наглядный опыт с поверхностным натяжением. Согни из проволоки прямоугольную рамку с ручкой. Между боковыми сторонами этой рамки привяжи нитку так, чтобы она немного провисала, а к середине этой нитки – еще одну нитку, подлиннее. Пусть свисает хвостом.

Теперь опусти все сооружение в мыльный раствор с глицерином, приготовленный для пузырей. Медленно вынимай рамку – на ней образуется мыльная пленка. Нитки лежат на мыльной пленке свободно. Но если ты дотронешься кусочком промокашки до пленки в нижней части рамки, она лопнет и поперечная нитка натянется кверху дугой.

Это напоминает опыт с кольцом из нитки. Но мы недаром привязали еще нитяный «хвост». Осторожно потяни за него – и отверстие в пленке примет форму двустворчатых ворот. Отпусти нитку – и снова пленка, как резиновая, натянет поперечную нить полукругом.

Глава четырнадцатая. ПОХОЖДЕНИЯ НЕВИДИМКИ

Невидимка и хитрая змея

Быть невидимым – как это удобно! Можно легко пройти на стадион в день самых интересных соревнований. Можно проникнуть в кино на вечерний сеанс, куда обыкновенных, видимых ребят даже с билетами не пускают. И шалить невидимка может сколько угодно: кто накажет невидимого шалуна?

Конечно, ты знаешь, что на самом деле это невозможно. И все-таки бывают невидимые шалуны. Недавно я шел по улице, и вдруг кто-то сорвал у меня с головы шляпу. Я еле успел ее подхватить. Оглянулся – никого нет. Только на другой стороне улицы видна пожилая женщина. Но ей не до меня; она обеими руками вцепилась в раскрытый зонтик, который кто-то невидимый дергает, мотает из стороны в сторону. И вдруг – трах! дзинь! – к моим ногам посыпались осколки. Это чья-то невидимая рука захлопнула окно, да так сильно, что стекло вылетело.

Кто же бесчинствует на улице? Кто этот озорник-невидимка? Ты, конечно, уже догадался. Это ветер, движение воздуха. Воздух заполняет все пространство вокруг нас. Без него мы не могли бы ни дышать, ни слышать, ни ощущать запахи. Воздух прозрачен, податлив, легок, так что мы часто о нем забываем. Но он живет своей сложной жизнью и постоянно движется. Даже в самые тихие, безветренные дни можно заметить слабое движение листьев на деревьях, мелкую рябь, временами пробегающую по поверхности воды.

Движется воздух и в комнате. Стоит оставить открытым окно или дверь, даже неплотно прикрыть форточку, в доме начинает гулять сквозняк. Многие его боятся. Замазав окна, закрыв двери и форточки, затопив печь, они сидят и радуются: наконец-то невидимый шалун усмирен!

Но есть на свете хитрая змея. Она лучше людей чувствует движение воздуха. Сейчас мы ее сделаем и проверим, действительно ли так неподвижен воздух в закрытой комнате.

Змею можно сделать из старой почтовой открытки. Годится и лист, вырванный из тетради по рисованию. Нарисуй выкройку змеи по нашей картинке и аккуратно вырежь ее ножницами. На хвосте змеи, в самой серединке, выдави острием карандаша маленькое углубление.

Проверим теперь, действует ли наша змея. Надень ее углублением на кончик остро очиненного карандаша и подними. Закинув голову, легонько подуй на змею снизу. Завертелась!

Значит, хитрая змея действительно замечает то, чего люди не видят. Она чувствует, когда воздух поднимается вверх. Попробуем воспользоваться этим свойством змеи и поищем в комнате такое место, где воздух сам поднимается вверх. Поднеси карандаш со змеей к топящейся печке или к батарее центрального отопления. Придвинь его совсем близко, так, чтобы только змея могла свободно вертеться.

Хитрая змея завертится! Она будет вертеться тем быстрее, чем горячее печка. Это потому, что печка нагревает воздух, а теплый воздух поднимается вверх. Он и вертит хитрую змею.

Вертушка на булавке

Для опытов с хитрой змеей нужна горячая печка или горячая батарея отопления. Ну, а что делать летом?

Можно, конечно, держать змею над кухонной плитой, над керосинкой, над газовой или электрической плиткой. Только повыше, чтобы руку не обжечь! Еще удобнее – над утюгом, над настольной лампой без абажура.

Но есть гораздо более чувствительный физический прибор, для работы которого вполне достаточно тепла твоего тела! Это бумажная вертушка на булавке. Сделать ее ничуть не труднее, чем змею.

Вырежь квадратик размером 4х4 см из тоненькой, лучше всего папиросной бумаги. Перегни его точно с угла на угол – сначала по одной диагонали, потом по другой. Получится колпачок в виде отлогой пирамидки. Углы этой пирамидки сложи попарно так и этак, чтобы образовались еще складки, входящие внутрь.

Каждая боковая грань пирамидки разделилась на два треугольничка. Возьми ножницы и вырежь из каждой грани левый треугольничек. Только – чур! – не до самой серединки режь, оставь по 2–3 мм, иначе все развалится.

Получилась вертушка с четырьмя косыми крылышками. Возьми в руку булавку, острием вверх, и положи вертушку на острие вершинкой. Убери вторую руку и подожди несколько секунд.

Видишь? Вертушка тихонько завертелась!

Ее крутит ток нагретого воздуха. Он поднимается от руки, в которой ты держишь булавку. Конечно, ток этот очень слабенький. Но вертушка легонькая, ей и этого хватает!

Отважный водолаз

Вырежь из бумаги человечка по нашему рисунку. Укрепи его на кружочке, отрезанном от пробки. Приклеивать опасно: ведь этот человечек будет водолазом. А вдруг он случайно намокнет и отклеится! Лучше концом перочинного ножа сделай в пробке надрез и вставь туда ноги человечка.

Теперь налей в миску воды и пусти человечка плавать. Видишь, как хорошо он плавает на пробке! А нырять он умеет еще лучше. Накрой человечка перевернутым стаканом и медленно погрузи стакан до дна миски. Водолаз будет опускаться вместе со стаканом. Глубже, глубже… И вот он уже на дне!

Осторожно подними стакан и вынь его. Водолаз вынырнет. Смотри, смельчак побывал на дне и вышел из воды сухим!

Так можно опускать на дно и живых людей. Только, конечно, не под чайным стаканом. Когда нужно бывает сделать какую-нибудь подводную работу, например построить опору для моста, на дно опускают огромный перевернутый ящик. Этот прочный ящик из металла или железобетона называется кессоном. Рабочие-кессонщики спускаются в него через двойную плотно закрывающуюся дверь. Снизу кессон открыт, и кессонщики свободно могут работать на дне.

Вода не входит в кессон потому же, почему не входит она в перевернутый стакан: воздух не впускает. Так невидимка помогает работать под водой.

Что мешает падать?

Что падает быстрее: монета или клочок бумаги? Возьми в одну руку монету, а в другую – маленькую бумажку. Выпусти их одновременно, с одинаковой высоты. Монета сразу стукнется об пол, а бумажка будет падать медленно, крутясь или рыская из стороны в сторону. Значит, тяжелые тела падают быстрее?

Давай проверим. Возьми гирю весом 1 кг и копеечную монетку и повтори опыт с ними. Они упадут в один и тот же момент! А ведь ты помнишь, что копейка весит всего 1 г, то есть в тысячу раз меньше, чем гиря. Выходит, дело вовсе не в весе!

А в чем же? Возьми две одинаковые бумажки и одну скомкай, скатай в шарик, а другую брось целой. Конечно же, скомканная упадет быстрее.

Можешь сделать и другой опыт: вырежь из бумаги два кружка размером с трехкопеечную монету. Один из них брось просто, а другой положи на пятачок и брось этот пятачок плашмя. Кружок, брошенный отдельно, будет долго порхать, а брошенный с монетой упадет с ней одновременно.

Значит, вес и в самом деле ни при чем. Бумажку задерживает что-то другое. Ей мешает падать какой-то невидимка. Ты, наверное, уже догадался, что это опять проделки воздуха! Когда ты скомкал бумажку, вес ее не изменился, но уменьшилась поверхность. И сразу же невидимке стало не во что упереться, не за что ухватиться. Бумажный шарик упал быстро.

В физических лабораториях показывают еще более наглядный опыт. В длинную стеклянную трубку кладут пушинку и свинцовую пулю.

Потом из трубки выкачивают воздух и дырочку запаивают. Невидимки больше нет, он изгнан! И теперь, если трубку резко перевернуть, пушинка и пуля падают с одинаковой скоростью!