Текст книги "Юный техник, 2011 № 03"
Автор книги: Юный техник Журнал
Жанры:
Технические науки
,сообщить о нарушении
Текущая страница: 5 (всего у книги 5 страниц)
НАУЧНЫЕ ЗАБАВЫ
Физика без приборов
ВЫРАЩИВАЕМ КРИСТАЛЛЫ
Для эксперимента вам понадобятся: стеклянный стакан, чайник, ложка, вода, цветная хлопковая нить, поваренная соль.
Вскипятите воду в чайнике. Аккуратно, чтобы не обжечься, налейте кипяток в стакан. Чтобы стакан не лопнул, сначала налейте в него немного кипятка и подождите 1–2 минуты, пока стекло прогреется, а потом можете долить воды в стакан.
Насыпьте в стакан соль (на 1 стакан воды 0,5 стакана соли) и размешайте. Положите на стакан ложку. Намочите цветную хлопковую нить и намотайте ее на ложку. Опустите нить в стакан и оставьте его в покое на несколько часов. Проверьте, как выглядит нить спустя указанное время.
Для успеха очень важно, чтобы вся соль растворилась в воде и получился насыщенный раствор. Тогда он будет склонен к кристаллизации. А кристалл соли может вырасти, если имеется так называемое зерно кристалла. Оно возникает на инородном теле, попавшем в солевой раствор. В нашем опыте таким телом выступает нить. Первый возникший на нити кристалл сам становится зерном, на который в дальнейшем оседают новые молекулы соли.
Попробуйте также вырастить цветные кристаллы, капнув в солевой раствор йод или бросив несколько крупинок марганцовки. Можно использовать и другие соли (например, медный купорос, хлорид меди), которые продаются в аптеке или хозяйственном магазине.
СДЕЛАЙ ДЛЯ ШКОЛЫ
Генератор Ван де Граафа
Этот электростатический генератор способен выдавать электростатические потенциалы в сотни тысяч вольт. Такие установки имеются во многих лабораториях и политехнических музеях, где их используют в самых различных опытах, связанных с электричеством. Правда, там используются генераторы высотой в два человеческих роста. Мы же попробуем построить компактную настольную установку.
Р. Дж. Ван де Грааф
Назван генератор по имени голландского физика Р. Дж. Ван де Граафа, который в 1931 году сконструировал его для своих опытов по электростатике. С той поры установки, сыплющие искрами, можно найти даже в школьном кабинете физики, и называются они иногда электрофорными машинами. Мы же с вами попробуем сделать примерно такой генератор, как его задумывал сам Ван де Грааф.
Для конструкции вам потребуется пустая металлическая банка из-под газировки, небольшой гвоздик, кольцевая резинка шириной примерно 0,5 см и диаметром 8 – 10 см, стеклянный электрический предохранитель размерами 5x20 мм, электродвигатель постоянного тока (например, от игрушки), зажим «крокодильчик»; держатель батареи; чашка из пенополистирола или бумажный стаканчик; клеящий термопистолет или тюбик клея для пластика, два отрезка медного электрического провода; два отрезка 3/4-дюймовой сантехнической трубы из ПВХ; 3/4-дюймовая муфта из ПВХ; Т-образный 3/4-дюймовый сантехнический тройник из ПВХ, изолента и деревянная подставка.
Может показаться, что установка сложна, но если вы посмотрите на иллюстрации, то увидите, что смонтировать ее можно всего за один вечер. Главное – припасти все необходимые детали.
Монтаж начните с деревянного основания. К нему приклейте 5 – 7-сантиметровый отрезок пластиковой трубы диаметром 3/4 дюйма. На этом фундаменте и будет монтироваться ваш генератор с тем расчетом, чтобы в случае надобности его можно было легко снять, если, например, надо заменить в нем резиновую ленту или внести изменения в конструкцию (рис. 1).
В одно из колен сантехнического тройника (см. рис. 2) вставляется электродвигатель. Поскольку моторчик, как правило, небольшого диаметра, то его надо обернуть бумагой или изолентой, чтобы корпус входил в трубу с некоторым усилием. На вал двигателя натяните кусочек пластиковой трубки соответствующего диаметра.
Далее, просверлите небольшое отверстие в боковой части Т-образной трубки. Через него введите внутрь конец многожильного провода, «разлохмаченного» в виде кисточки или щетки таким образом, чтобы, расположив его вблизи резиновой ленты, можно было снимать с нее электростатический заряд. Закрепить провод на месте можно с помощью скотча или изоленты. Кольцевую резинку накиньте внизу на шкив, а оставшуюся часть вытащите наверх, как показано на иллюстрации.
Далее, отрежьте от 3/4-дюймовой сантехнической трубы цилиндр 5 – 7-сантиметровой длины. Его надо будет закрепить в верхней части Т-образного разъема, как показано на рисунке 3.
Протяните резинку до самого верха и закрепите положение гвоздиком. При этом надо иметь в виду, что длина трубы должна быть такой, чтобы резинка не была растянута слишком сильно. Иначе из-за повышенного трения двигатель будет работать с излишней нагрузкой.
Отрежьте от пенополистироловой чашки нижнюю часть высотой 1,5–2 см, переверните ее вверх дном и вырежьте в дне отверстие с таким расчетом, чтобы оно плотно садилось на 3/4-дюймовую трубу.
Теперь просверлите три отверстия в верхней части муфты. Два из этих отверстий должны быть диаметрально противоположны друг другу, так чтобы через них прошел небольшой гвоздь, который будет выступать в качестве мостика для резинки. Третье отверстие расположено между двумя другими с таким расчетом, чтобы продетая в него проволочная кисточка-щетка, как и нижняя щетка, почти касалась резинки в натянутом состоянии.
Щетка вставляется в муфту, а сама муфта надевается на 3/4-дюймовую трубу, выше «воротника» из чашки. Резинка заправляется в муфту и удерживается на месте гвоздиком, как и раньше (рис. 4). Кстати, отдельные проводки «кисточки» надо скрутить почти по всей длине между собой, чтобы отдельные проводки не распались.
Теперь осталось поставить на место стеклянную трубочку. Проще всего взять ее от электрического предохранителя, какие используются в радиоприборах. Аккуратно нагрейте паяльником металлический колпачок на одном из концов предохранителя и снимите его плоскогубцами с трубки. Так же поступите с другим колпачком. Затем вытащите конец гвоздика из одного отверстия в муфте и наденьте на него стеклянную трубку с таким расчетом, чтобы резинка оказалась на трубке. Снова введите гвоздь во второе отверстие (рис. 5).
Приклейте пенополистироловый «воротник» к трубе. Лучше всего сделать это с помощью термопистолета, так как клей при этом быстро застывает и не растворяет пластмассу. Но, в принципе, то же самое можно сделать и при помощи иного подходящего клея для пластика.
Теперь вы готовы к установке алюминиевой банки. Она хороша для высокого напряжения потому, что имеет закругленные края, что минимизирует «коронный разряд». Остается лишь острым ножом аккуратно вырезать верхнюю крышку (рис. 6), загладить обрезанные края, например, с помощью отвертки и, перевернув банку вверх дном, насадить ее на полистироловый воротник, пропустив внутрь свободный конец верхней проволочной «кисточки»-щетки.
Последний шаг – подключение двигателя к батарейке с помощью проводов. При этом вольтаж питания должен соответствовать тому, на которое рассчитан взятый вами электромотор.
Если кисточки-щетки в верхней и нижней частях банки установлены правильно – очень близко к резинке, но не касаются ее, вы должны почувствовать легкий электрический укол, как только поднесете палец близко к алюминиевой банке.
Если вы не обнаружили признаков высокого электростатического напряжения при работающем двигателе (нет искр, банка не притягивает к себе бумажных полосок), то вам придется заняться наладкой генератора.
Для начала попробуйте другой тип резинки. Некоторые виды резины имеют некую проводимость, а потому и не могут дать высокого потенциала. Убедитесь, что все детали установки чисты. Грязь и жир тоже могут сделать вашу установку неработающей.
Проверьте: надежно ли верхняя щетка контактирует с металлом банки. Некоторые банки имеют внутри пластиковое покрытие. Тогда лучше взять другую банку.
Проверьте, нет ли острых концов, выходящих за пределы установки. Они могут стать источником коронного разряда, и напряжение накапливаться не будет.
Убедитесь, что щетки не касаются самой резиновой ленты. Между ними должен быть некоторый зазор.
Проверьте правильность всего монтажа, сравнив то, что сделано вами, с принципиальной схемой установки (рис. 7).
Рис. 7. Схема генератора Ван де Граафа:
1 – вал электромотора; 2 – стеклянная трубка; 3 – гвоздик; 4 – проволочная щетка; 5 – сфера; 6 – резинка; 7 – проволочная щетка.
После того как генератор налажен, посоветуйтесь с учителем физики, какие интересные опыты можно поставить с помощью сделанного вами генератора. Например, если навесить на алюминиевую банку при выключенном генераторе гроздь бумажных полосок, то по мере увеличения напряжения они образуют некий экзотический «букет» (рис. 8).
Рис. 8
А можно с помощью генератора попробовать получать электреты – вечные источники электрического напряжения, которые используются, например, в микроскопах.
Публикацию подготовил С. СЕРЕГИН
ЧИТАТЕЛЬСКИЙ КЛУБ
Вопрос – ответ
Я слышал, что непоседливость – это не следствие чересчур большого желания побаловаться, а чуть ли не болезнь. Правда ли это? Как можно «укротить» такого шалуна?
Н.И. Королева,
мама непоседы,
г. Саранск
Новые исследования ученых-генетиков позволили им заступиться за «непослушных мальчиков» – детей с синдромом дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), который наблюдается только у юных представителей сильного пола. Оказывается, неуемная энергия и бурный темперамент детей-непосед, которых называют шкодами и даже хулиганами, связан не столько с плохим воспитанием, сколько с генетическими особенностями, возможно, предопределяющими природную одаренность и яркую индивидуальность человека.
Исследователи из британского университета Кардиффа сравнили образцы ДНК 366 детей с синдромом дефицита внимания с ДНК 1047 их «обычных» сверстников. Оказалось, что у 15 процентов гиперактивных подростков некоторые участки ДНК или дублировались, или отсутствовали, в то время как в контрольной группе такие изменения встречались вдвое реже.
Профессор Майкл Фитцджеральд из Тринити-колледжа в Дублине считает, что если направить энергию сорванцов в мирное русло, переключить их внимание на рисование, музыку, спорт, то можно «разжечь огонь творческой гениальности». Он напомнил, что «непослушными мальчиками» были классик приключенческой литературы Жюль Верн, испанский художник Пабло Пикассо, актер Кларк Гейбл и британо-ирландский поэт, писатель и драматург Оскар Уайльд.
Слышал, что баллистическая ракета «Булава» с 10 самонаводящимися боеголовками полетела удачно только с тринадцатого раза. Почему столько неудач?
Андрей Перваков,
г. Таганрог
Да, в самом деле, из 12 предыдущих пусков только 5 можно назвать более-менее успешными. Вот как объяснил причины неудач генерал-полковник Анатолий Степнов.
В конкурсе на создание этой ракеты первоначально участвовали КБ имени Макеева, Московский институт теплотехники и НПО машиностроения из г. Реутова. В результате было признано целесообразным создать совместный проект на основе разработок КБ Макеева и Института теплотехники. Первый запуск планировался в 2003 году, и, как полагали, к 2006 году комплекс должны были сдать в эксплуатацию. Однако к тому времени многие предприятия, которые должны поставлять комплектующие для этой ракеты, благополучно развалились, пришлось передавать заказы другим производителям. Все это, конечно, потребовало времени, да и качество пострадало основательно.
Но теперь дело постепенно налаживается. В конструкции ракеты есть ряд принципиально новых элементов. Например, корпус из композитов позволил отказаться от наддува ракеты при старте, значительно упростил конструкцию. Как только был введен надлежащий контроль качества, «Булава» полетела с борта подводного ракетоносца «Дмитрий Донской».
Говорят, что вокруг нас огромное количество болезнетворных бактерий. Это ясно. А где, интересно, бактерий больше всего?
Анастасия Великанова,
г. Омск
Специалисты подсчитали, что больше всего болезнетворных бактерий на ручках тележек для покупок в супермаркетах – 1100 колоний на площади в 4 кв. см. На втором месте, по мнению медиков, компьютерные мышки в интернет-кафе (690 колоний на ту же площадь). На третьем месте – поручни в общественном транспорте (380 колоний). А вот ручки кабинок общественных туалетов, вопреки ожиданиям, оказались лишь на четвертом месте (340 колоний).
ДАВНЫМ-ДАВНО
Этот вид булавки почему-то называют английской, хотя правильнее было бы назвать ее американской, поскольку ее изобретатель Уолтер Хант был, что называется, стопроцентным американцем. Он родился в 1796 году в городке Мартинсбурге, штат Нью-Йорк. Здесь же он и учился вместе со своими 12 братьями и сестрами.
Его первая профессия – каменщик. Но вообще-то он в своей жизни чем только не занимался! Так, например, заинтересовавшись прядильным производством, Хант в 1826 году получил патент на новую конструкцию прядильной машины. Чтобы запустить ее в производство, он поехал в Нью-Йорк. Но вскоре продал свой патент, заинтересовавшись другими делами.
В течение последующих лет Хант изобрел аппарат для заточки ножей, колеса для мебели и угольную печку нового типа. Кроме того, он придумал ледовый плуг для судов, машину для изготовления обувных гвоздей, чернильницу-непроливайку и перьевую ручку, бумажные воротнички и взрывобезопасную лампу, а также систему для хождения по потолку цирка вверх ногами.
Все права на эти изобретения он, как и раньше, почти сразу же продавал. Даже когда в 1833 году он придумал швейную машинку, то тут же уступил идею Джорджу Эрроусмиту. Но и тот не смог начать производство из-за начавшегося кризиса. В итоге швейная машинка была изобретена заново и запатентована в 1846 году Элиасом Хоу.
Зато Хант все же оставил свое имя в истории как изобретатель безопасной булавки. Говорят, дело было так.
Однажды он увидел, как при примерке нового платья портниха и ее заказчица то и дело вскрикивали, получая уколы от обычных булавок с колечками на одном конце и остриями на другом.
Хант тут же задумался: «Как можно прикрыть острие?» И вспомнил, как конструировал застежки для поясов и подтяжек. Через четверть часа он набросал на бумаге эскиз будущей булавки, которая прятала свое жало под защитный колпачок.
ПРИЗ НОМЕРА!
Наши традиционные три вопроса:
1. Почему в дыму, облаке пыли, тумане луч света становится видимым?
2. Для чего в куполе круглого парашюта делают центральное отверстие?
3. Откуда при трении берутся электрические заряды?
ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ
«ЮТ» № 10 – 2010 г.
1. Житель страны лилипутов сможет ходить по воде при условии, что его вес (сила тяжести) будет меньше силы поверхностного натяжения воды.
2. Соки, содержащиеся в структуре древесного ствола, при сильном морозе замерзают, превращаются в лед, который имеет объем больший, чем жидкость, а потому с треском разрывает древесину.
3. Следы на Луне сохраняются очень долго, потому что там нет ветра, переносящего песок. Кроме того, свойства лунного грунта – реголита – таковы, что на нем хорошо держатся отпечатки.
* * *
Поздравляем с победой Алексея ИНОЗЕМЦЕВА из г. Челябинска.
Близки были к победе Михаил Бахтин из с. Елховка Самарской области, Алексей Танурков из г. Кишинева Республики Молдова и Эдуард Витько из г. Ставрополя.
* * *
А почему? Почему березы белые? Почему знаменитая автомобильная фирма «Пежо» начинала свою историю… с производства зонтов? Кто изобрел скороварку? Плавали ли викинги по американской реке Миссисипи? На эти и многие другие вопросы ответит очередной выпуск «А почему?».
Школьник Тим и всезнайка из компьютера Бит продолжают свое путешествие в мир памятных дат. А читателей журнала приглашаем совершить путешествие в красивый район Болгарии – Родопские горы.
Разумеется, будут в номере вести «Со всего света», «100 тысяч «почему?», встреча с Настенькой и Данилой, «Игротека» и другие наши рубрики.
ЛЕВША Одно из направления в развитии летательных аппаратов, которое до конца так и не реализовано, – это конвертопланы. Об этих любопытных конструкциях «Левша» расскажет вам и даст цветные развертки для выклейки бумажной модели английского «Ротодайна».
Юные электронщики изготовят простой и занимательный бесконтактный датчик присутствия, а любители механики смогут сделать для дома оригинальный увлажнитель воздуха.
Моделисты-авиаторы построят модель змея-вертолета В-12, который и без мотора устремится к облакам.
Для досуга Владимир Красноухов подготовил вам новые головоломки, а «Левша», как всегда, даст несколько полезных советов.
* * *
