Текст книги "Веселые научные опыты и эксперименты"

Летающая монета

Оборудование и материалы:

• рюмка конической формы;

• две монеты (например, 2– и 50-копеечная).

Этот опыт весьма прост, зрелищен и абсолютно безопасен. Для его подготовки требуется минимум средств и усилий.

Возьмите рюмку конической формы. Также вам понадобится две монеты: первая (например, 1– или 2-копеечная) должна помещаться в рюмке, не достигая дна около 1 см.

Если среди современных монет вам не удается подобрать подходящую, попробуйте 3– или 20-копеечную монету СССР. Вторая монета (например, 50-копеечная) должна закрывать рюмку, входя в нее чуть ниже краев.

Когда монеты будут подобраны и уложены в рюмку, предложите присутствующим зрителям без помощи рук изъять нижнюю монету. При этом верхняя монета должна остаться на месте.

Эта задача решается следующим образом: сильно и резко дуньте сверху на ближний к вам край верхней монеты. Верхняя монета повернется вертикально, и в этот же миг нижняя монета выскочит из рюмки (рис. 17).

Том Тит считает, что в момент поворачивания верхней монеты под ней создается разрежение воздуха – вакуум и избыток давления под нижней монетой выталкивает ее наружу.

Попытайтесь провести данный эксперимент и в рюмках другой формы – нередко он удается при самых разнообразных условиях.

Рис. 17

Летающая бабочка

Оборудование и материалы:

• 5-литровая пластиковая бутылка с завинчивающейся крышкой из-под воды;

• 2-литровая бутылка из-под кока-колы;

• несколько мячиков для пинг-понга;

• лист пергамента для выпечки;

• фломастеры или карандаши;

• клей ПВА.

Изготовьте, используя бутылку из-под кока-колы, воронку высотой 12 см.

В крышке 5-литровой бутыли проделайте отверстие, главное – чтобы горлышко воронки плотно и герметично ввинчивалось в него. Если у вас возникли какие-то сомнения насчет герметичности соединения, то самое простое решение этой проблемы – перед ввинчиванием воронки намотать на ее горлышко немного мягкой целлофановой или фторопластовой пленки.

Наполните бутыль до половины водой и плотно закрутите крышку с установленной на ней воронкой. Затем возьмите по 1 столовой ложке пищевой соды и лимонной кислоты. Всыпьте их одну за другой в бутыль через воронку, при этом ее горлышко должно быть сухим.

В результате химической реакции в бутыли начнет выделяться углекислый газ, но выстрел не произойдет, так как избыточное давление газа стравливается через отверстие в воронке. Но тут вы вбрасываете в воронку заранее приготовленные мячики для пинг-понга. Один из них закрывает собой выходное отверстие в воронке и препятствует свободному выходу газа. Давление газа нарастает, и в результате мячик подбрасывается вверх, а на его место скатывается другой (рис. 18). Через несколько секунд процесс повторяется.

Рис. 18

Опыту можно добавить художественной зрелищности. Для этого нарисуйте на пергаменте крылья бабочки и вырежьте их ножницами. Вы можете проявить себя как художник-натуралист и передать в своем произведении окраску и рисунок какой-нибудь известной бабочки или малоизвестной экзотической бабочки, а можете создать бабочку, которая существует только в вашей фантазии. Посередине крыльев подклейте шарик и несколько приподымите крылья, чтобы они не мешали шарику опускаться вниз и закрывать горлышко воронки. Полеты таких бабочек будут намного эффектнее, чем простое подпрыгивание мячиков.

Если вас заинтересует этот опыт, можно изготовить подходящие по размеру шарики из пенопласта, они будут еще легче и дольше летать в воздухе. Единственное условие – их поверхность должна быть гладкой и ровной.

Куритель – водяной житель

Оборудование и материалы:

• 0,5-литровая пластиковая бутылка с завинчивающейся пробкой;

• 1,5– или 2-литровая пластиковая бутылка;

• мундштук;

• сигареты;

• спички или зажигалка.

Отрежьте дно у 0,5-литровой бутылки, а в пробке проделайте отверстие, в которое будет плотно вставляться мундштук. По правде говоря, мундштук для этой затеи не обязателен, просто в него легче и быстрее вставлять сигарету, в противном случае отверстие в пробке нужно более тщательно подогнать под сигареты.

Затем отрежьте верхнюю часть у большей бутылки, чтобы получилась высокая цилиндрическая емкость. Наполните полученную емкость водой почти до верху, а в пробку меньшей бутылки вставьте незажженную сигарету. Бутылку с сигаретой погрузите в воду так, чтобы над водой она выглядывала приблизительно на 5 см.

Теперь объявите своим зрителям, что сейчас бутылка будет курить. Поднесите к сигарете зажженную спичку или зажигалку и плавно, но не очень медленно потяните бутылочку с сигаретой вверх. Внутри бутылочки образуется разрежение, и пламя от спички будет втягиваться, а сигарета закурится. Вытягивайте бутылочку до тех пор, пока в воде не останется около 1 см ее нижней кромки.

Выньте из пробки или мундштука, если он вставлен, сигарету и опустите бутылочку-курильщицу обратно в воду, при этом из отверстия в пробке будут выходить клубы дыма. Вставьте сигарету обратно и потяните вверх снова, сигарета начнет ярко тлеть, а бутылочка будет наполняться дымом. Повторяя раз за разом описанные манипуляции, вы заметите, что эта система из бутылок и воды довольно быстро «выкуривает» сигарету.

Иван Никифорович Довгочхун

Оборудование и материалы:

• установка из предыдущего опыта «Куритель-водяной житель»;

• старый резиновый мячик (который не жалко);

• фломастеры или цветные маркеры.

«Оживить» предыдущий опыт поможет небольшая творческая доработка установки водного курильщика. Возьмите небольшой резиновый мячик, можно даже дырявый, ведь он будет выполнять чисто декоративную функцию, и маркерами или фломастерами разрисуйте его в виде человеческой головы. Изобразите глаза, нос, уши и рот, пусть губы будут сложены в трубочку. Внутри рта прорежьте небольшое круглое отверстие, чтобы в него проходила сигарета. С противоположной рту стороны мячика прорежьте круглое отверстие диаметром, аналогичным диаметру маленькой бутылочки-курильщицы. Теперь, надев импровизированную голову курильщика на бутылочку – так, чтобы ротовое отверстие совпадало с мундштуком, можно заставить эту голову курить.

Еще забавнее будет, если вы попытаетесь изготовить курящую голову методом папье-маше и придадите ее формы и очертания какого-нибудь известного литературного персонажа или знакомого вам человека. Например, гоголевский Иван Никифорович Довгочхун любил пить чай, сидя в воде, а ваш Иван Никифорович в том же положении будет заниматься курением.

Чтобы процессы, происходящие в «теле» курильщика (системе из бутылок с мундштуком), были не заметны зрителям, оденьте его в костюм. Например, подвяжите под «головой» непрозрачный полиэтиленовый пакет.

Еще один курильщик

Оборудование и материалы:

• установка из предыдущего опыта «Иван Никифорович Довгочхун»;

• винная пробка;

• кусочек тонкой мягкой кожи или полиэтиленовой пленки;

• булавки.

В данном опыте предлагаем несколько усовершенствовать изготовленную ранее установку «Куритель – водный житель Иван Никифорович». Для этого вам необходимо в завинчивающейся крышечке на «курящей» бутылочке увеличить отверстие до размеров винной пробки, чтобы пробка плотно в ней держалась. Затем просверлите в пробке осевое отверстие диаметром 7 мм и наклонное боковое диаметром 2 мм, как показано в левом верхнем углу на рис. 19. В верхнюю часть осевого отверстия вставьте мундштук с сигаретой. Из старой перчатки или полиэтиленовой пленки вырежьте два кружочка несколько большего размера, чем отверстия, проделанные в пробке, и приколите их булавками к пробке так, чтобы они закрывали отверстия: один – осевое снизу, а другой – боковое сверху, как показано на рисунке. Таким образом получатся два клапана.

Во время поднимания бутылочки с установленной в ней модернизированной крышкой с клапанной пробкой давление в ней падает и атмосферное давление закрывает верхний клапан (прижимает его к краям отверстия), но при этом нижний клапан открывается, воздух проходит через сигарету и вместе с дымом по осевому отверстию поступает внутрь бутылочки. При опускании бутылочки давление воздуха в ней возрастает, нижний клапан закрывается, а верхний наоборот открывается и воздух с дымом выходит наружу через боковое отверстие. При таком устройстве вам ненужно будет вынимать сигарету каждый раз при опускании бутылочки, а при подымании вставлять обратно.

Аналогично предыдущему опыту водрузите на доработанную установку импровизированную голову Ивана Никифоровича, только дополнительно прорежьте в ноздрях головы отверстие – так, чтобы прямо под ним располагался верхний выходной клапан или же в отверстие верхнего клапана вставьте кусочек пластиковой трубочки от медицинской одноразовой капельной системы, подведите ее к ноздре и непосредственно на ней устройте выпускной клапан.

Осталось одеть водяного курильщика в непрозрачный плащ и вставить ему в рот зажженную сигарету. Теперь при подымании бутылки он будет затягиваться сигаретой, а при опускании выпускать из носа клубы сигаретного дыма.

Рис. 19

Яйцо, танцующее вальс

Оборудование и материалы:

• круглый поднос с гладким ровным дном;

• куриное яйцо.

Возьмите куриное яйцо, ровное, гладкое, без наружных дефектов, и положите его на середину перевернутого вверх дном подноса. Сообщите подносу круговое движение в горизонтальной плоскости. Движение передастся яйцу, и оно также начнет вращаться. Плавно ускоряйте движение. При некоторой скорости вращения яйца оно само собой поднимется и будет вращаться вокруг своей продольной оси (рис. 20).

Для того чтобы такие опыты легче удавались, яйцо необходимо сварить вкрутую особым образом – во время варки его нужно поддерживать в вертикальном положении острым концом вниз, тогда пустота в его тупом конце сохранит симметричное положение относительно длинной оси яйца.

Указанный способ вращения яйца на тарелке требует известной ловкости, сноровки и уверенности в движениях. Если вы сомневаетесь в своих способностях к такой эквилибристике, можете поступить следующим образом. Положите поднос на стол так, чтобы его можно было быстро и легко снова взять в руки. На середину подноса положите яйцо и с помощью большого пальца левой руки и указательного правой, размещенных у противоположных концов яйца, приведите его в быстрое вращательное движение. Яйцо завертится и выпрямится. Теперь вам останется взять в руки поднос и круговыми движениями в горизонтальной плоскости поддерживать быстрое движение яйца.

Рис. 20

Разбитое зеркало

Оборудование и материалы

• зеркало;

• кусочек мыла.

Острым краем кусочка мыла проведите по поверхности зеркала несколько прямых линий разной длины, выходящих из какой-нибудь одной точки на краю зеркала. Эти линии отражаются в зеркале так, что непредупрежденному наблюдателю покажется, что данные линии проведены не на поверхности зеркала, а проникают на всю толщину стекла, то есть создается впечатление, как будто зеркало разбито или треснуло. Когда владелец зеркала уже достаточно испуган, возьмите чистую тряпку и, как волшебник, «исцелите» зеркало, стерев следы мыла с его поверхности.

Чем темнее цвет мыла, тем эффектнее оптический обман.

Ложка-рефлектор

Оборудование и материалы:

• столовая ложка из нержавеющей стали;

• свеча или настольная лампа.

Новая столовая ложка из нержавеющей стали представляет хорошую зеркальную поверхность, подобно параболическим отражателям, вогнутую с одной стороны и выпуклую с другой. С помощью столь тривиального предмета вы сможете наблюдать особенности отражения света такими поверхностями.

Вогнутая сторона ложки может послужить хорошим рефлектором. На рис. 21 показано, как можно воспользоваться таким рефлектором, чтобы осветить горло. На нем видно, как можно держать в одной руке весь осветительный прибор, то есть источник света (в данном случае свечу) и ложку. Отраженный свет вы направляете в открытый рот и ярко освещаете любое место в глубине ротовой полости. Таким же образом можно сфокусировать отраженный свет от настольной лампы или другого источника света.

Вогнутое зеркало, подобно плоскому, отражает свет, но при этом оно еще и собирает (фокусирует) световые лучи, усиливая освещенность в определенном месте. Выпуклая отражающая поверхность, наоборот, рассеивает световой поток, распространяя свет на большую площадь, но с уменьшением освещенности.

Рис. 21

Ложка-зеркало

Оборудование и материалы:

• столовая ложка с отполированной блестящей поверхностью.

Та же столовая ложка из нержавеющей стали с гладкой блестящей поверхностью дает возможность познакомиться с любопытными свойствами вогнутых и выпуклых зеркал. Поставив ложку вогнутой стороной перед собой, вы увидите в ней небольшую фигурку, стоящую вверх ногами. Это ваше отражение в вогнутом зеркале. Как вы заметили, оно обратное, то есть нижняя сторона отражаемого объекта изображается вверху, а верхняя – соответственно внизу. Аналогично правая сторона меняется местами с левой.

Теперь поверните ложку к себе другой стороной – выпуклой. В этом случае вы увидите прямое изображение, то есть верх вверху, а низ – внизу. Правда, вид получается довольно карикатурный – сильно растянутый. Если вам такая фигура не нравится, поверните ложку горизонтально – фигура сильно уменьшиться в длину, но в то же время так расширится, что будет напоминать какого-то толстяка. Во всем виновата продолговатая форма ложки. Будь ложка равномерно выпуклой, подобно части шара, она давала бы (на значительном расстоянии) небольшое отражение, сходное с вашей фигурой.

Станьте перед выпуклой стороной ложки на значительном расстоянии и попробуйте протянуть к ней палец или приблизить лицо. Ваш палец будет выглядеть длиннее и больше всей руки, а нос достигнет таких размеров, которые смогут рассмешить даже очень грустного человека!

Когда вы свыкнетесь с веселенькой формой вашего носа, обратите внимание на то, что предметы, расположенные ближе к выпуклому зеркалу, уменьшаются не в такой степени, как более удаленные.

Подобные эксперименты можно проводить и со стеклянными елочными украшениями, они, как правило, обладают прекрасными светоотражающими свойствами. Разнообразные формы этих предметов позволят вам здорово повеселиться над причудливыми отражениями, вы как будто посетите аттракцион «Комната кривых зеркал».

Вращающаяся булавка

Оборудование и материалы:

• булавка или скрепка;

• резинка длинною 30–40 см.

Согните булавку, придав ей любую форму, и вколите ее посередине длины в резиновый шнурок плоской или круглой формы. Каждый конец резинки возьмите двумя пальцами и крутите так, чтобы булавка пришла в быстрое вращательное движение (рис. 22). Если этот опыт проводить в темноте и подсветить булавку, например, фонариком, то вращающаяся булавка будет иметь вид стеклянного сосуда, форма которого зависит от изгибов самой булавки.

Если вследствие центробежной силы булавка отклоняется перпендикулярно по отношению к резинке, то конец булавки можно подтянуть к резинке с помощью белой нитки, которая никак не повлияет на общую картину явления.

Попробуйте изогнуть булавку или скрепку таким образом, чтобы кажущийся стеклянный сосуд имел желаемую форму, например бокала, вазы, бутылки и т. п.

Рис. 22

Трехцветная звезда

Оборудование и материалы:

• лист картона;

• лист белой бумаги;

• два карманных фонарика;

• цветные стекла или пластиковые светофильтры.

Возьмите кусок картона (например, от обложки альбома для рисования) и согните его вдвое, на одной его половине нарисуйте и вырежьте четырехлучевую звезду, сориентированную двумя лучами по вертикали и двумя – по горизонтали. Сложите вместе обе половинки и очертите карандашом контуры прореза на другой половине картона. Через вершины второй нарисованной звезды проведите две диагонали и через полученный центр проведите еще две такие же диагонали, но под углом 45° к первой паре. Пусть концы этих диагоналей будут вершинами новой, также четырехлучевой, звезды, которую вам нетрудно будет начертить и вырезать на второй половине картона.

Как видно из рис. 23, для успешного проведения этого эксперимента вам необходимо прикрепить к вертикальной поверхности экран – лист белой бумаги (например, лист из альбома для рисования), а затем расположить перед ним изготовленную вами картонную конструкцию так, чтобы между ее половинками образовался тупой (больше 90°) угол.

Том Тит предлагал расположить перед картонкой свечи, по правую и по левую сторону, но сегодня рациональнее использовать маленькие лампочки накаливания для карманных фонариков на 1,5 или 3 В, работающие от батареек. Изменяя угол между половинками картона, увеличивая или уменьшая его, добейтесь полного сливания просвечивающегося изображения звезд в одном месте экрана. Так как лучи этих двух звезд различно направлены, то, следовательно, они не сольются, и поэтому световое пятно на экране будет иметь форму восьмиконечной звезды.

Теперь возьмите цветное стекло или стакан с подкрашенной водой (в принципе, подойдет любой светофильтр) и поставьте его так, чтобы им закрыть один из прорезов. На экране получится белый восьмиугольник с лучами, попеременно окрашенными в дополнительные цвета.

Одновременно перекрывая прорезы разными светофильтрами, вы сможете наблюдать на экране эффекты наложения и смешивания разных цветов, что несомненно вас развлечет.

Рис. 23

Исчезновение монеты

Оборудование и материалы:

• стакан с гладкими стенками;

• ложка;

• монета достоинством 25 или 50 копеек;

• трубочка для коктейля.

Когда мы смотрим на предмет, погруженный в воду, то нам кажется, что он находится несколько выше от действительного положения. Это явление объясняется преломлением света[1]1
  Преломление света состоит в том, что при переходе световых лучей из одной среды в другую (в рассматриваемом случае – из воды в воздух) они преломляются, то есть отклоняются от первоначального направления.


[Закрыть]. Иначе говоря, сквозь воду мы видим не сам предмет, а только его образ, который в физике называют изображением предмета. Чем глубже под поверхностью воды находится предмет или какая-нибудь его точка, тем выше получается изображение. Этот эффект вы можете наблюдать в стакане с водой, в которую наклонно опущена ложка. Она кажется как бы сломанной на уровне поверхности воды.

Вот еще один опыт, основанный на том же явлении. Положите монету на дно сосуда с водой, стоящего на столе, и предложите кому-нибудь сесть перед столом и смотреть на монету. Попросите участника вашего опыта сохранять свое положение, а сами отодвиньте от него сосуд с водой и монетой по столу на столько, чтобы он видел через край сосуда только половину монеты. Повторите помощнику свою просьбу не менять положение головы и глаз и начните уменьшать количество воды в сосуде, например, высасывая через трубочку или отливая сифоном, откачивая насосом или шприцем (рис. 24), главное при этом, чтобы не сдвинулись с места сосуд или монета. С уменьшением глубины погружения монеты ее изображение понизится и монета как бы исчезнет, скроется за краем сосуда. Потихоньку добавляйте воду обратно в сосуд – и монета появится снова.

Рис. 24

Домашняя лотерея или кинотеатр

Оборудование и материалы:

• большая тарелка;

• тарелка поменьше или блюдце;

• картон;

• клей или пластилин.

Пересмотрите внимательно тарелки, которые есть в вашем доме, и выберите из них такую, у которой в середине обнаружите некоторую выпуклость. Затем возьмите тарелку поменьше и поставьте на первую. Проведите предварительный тест: крутните маленькую тарелку, если она свободно вращается на выпуклости нижней тарелки, то эта пара тарелок пригодна для проведения дальнейшего опыта. Если же вам не удалось подобрать подходящую пару, поступите следующим образом: возьмите любую глубокую тарелку, налейте в нее воду и опустите на водную поверхность блюдце – так, чтобы оно свободно плавало и не касалось дна. Если вы резко крутнете блюдце, то оно должно некоторое время сохранять вращательное движение.

Завершив пробные испытания, приступайте к изготовлению дальнейших приспособлений на блюдце. Вырежьте из плотной бумаги или картона 5–8 штук различных фигурок и наклейте их по внутреннему краю блюдца (рис. 25). Можно использовать фигурки из киндер-сюрпризов, их легко закрепить пластилином. Фигурки могут быть в наклонном или в вертикальном положении. На краю нижней тарелки в произвольном месте делается метка (пластилином, маркером или кусочком изоленты) – ну вот, лототрон готов! Можно приступать к лотерее.

Участники игры садятся вокруг, и каждый выбирает себе одну из фигурок на блюдце. Назначается какой-нибудь приз, и блюдечко приводится во вращение. Фигурки быстро проносятся мимо метки на тарелке, но по мере замедления напротив метки или рядом с нею замирает одна из фигурок. Чья фигурка остановилась ближе всего к метке, тот и считается победителем.

Во избежание споров выработайте точные правила, когда считать игру ничьей, то есть когда одна фигура прошла метку, а другая не дошла до нее.

Приведем пример, как этой игре можно сообщить некоторый научный интерес. Придайте, например, рукам вырезанных фигурок различные положения и разместите их на вращающемся блюдце – так, чтобы они представляли последовательность разнообразных моментов движения, которые проделывает человек, поднимая и опуская руки. У первой фигурки руки опущены, у следующей несколько отдалены от туловища, далее они находятся на уровне плеч, затем постепенно достигают вертикального положения над головой.

Впоследствии, сообщив блюдцу вращательное движение, наблюдайте за происходящим одним глазом через отверстие, проделанное иголкой в листе картона. У вас создастся впечатление, что перед вами двигающаяся фигурка! Она машет руками, как живая. Для полноты иллюзии необходимо вырезать еще несколько фигурок, изображающих постепенное опускание рук.

Данный опыт можно варьировать до бесконечности, вырезая фигурки в различных позах, например в движениях дровосека, бегуна, танцовщицы и т. д.

Для облегчения процесса изготовления фигурок можно основную, неподвижную часть тела прорисовывать как шаблон, а уже к нему добавлять подвижные части, например руки и ноги.

Рис. 25