Кнут как средство наглядности Простейшие опыты и самодельные приборы

Физика, и особенно школьная, допускает создание исключительно простых приборов для демонстрации очень многих явлений на основе тех предметов, которые буквально валяются под ногами. И эти демонстрации настолько увлекательны, что производят огромное впечатление даже на взрослых людей. У школьников же они не только пробуждают интерес к физике, но и развивают наблюдательность, сообразительность и находчивость, рождают желание повторить их дома и придумать новые варианты, найти применение другим бытовым вещам для демонстраций и проведения физических опытов.

Что может быть проще обычной швейной иглы? А вот когда самое первое домашнее задание предлагает научить иголку плавать на воде, выясняются определенные трудности. Далеко не каждому этот опыт удается. Даже знаменитый Я.Перельман в “Занимательной физике” описывает этот фокус так, что возникают сомнения, делал ли он его сам. Однако достаточно элементарного приспособления в виде согнутой из проволочки или даже из канцелярской скрепки вилочки, чтобы без труда класть на поверхность воды не то что иголку, а хотя бы ту же скрепку.
Второе домашнее задание может показаться гораздо более трудным: как заставить погрузиться на некоторую определенную глубину предмет, хорошо плавающий на воде. И есть несколько вариантов решения этой задачи, хотя школьники, скажем, девятого класса редко находят хотя бы один, даже после наблюдения известной игрушки “Декартов поплавок”. А что может быть проще – взять стеклянный стакан, перевернуть вверх дном, накрыть плавающий на воде в сосуде побольше кусочек пенопласта или пробку и опускать стакан вместе с ними в воду. Уровень воды в стакане вместе с поплавком будет ниже уровня в большем сосуде. Интересен и третий способ: из тонкой медной проволоки сгибается плоская спираль, прикрепляется к пенопластовому шарику и погружается до соприкосновения спирали с водой. После этого вода сама держит шарик на глубине (так называемый поплавок Бойса):
рис.
пенопласт или пробка
груз
Очень симпатично выглядят железные опилки в прозрачной коробочке, когда снизу к ним приближается магнит. Этот “ежик”, меняющийся при движении магнита, обычно вызывает восторг у любого зрителя. В этом году некоторые мои учащиеся слегка изменили это устройство, взяв не опилки, а мелкие кусочки тонких гвоздиков.
Если под руками есть два-три кольцевых магнита, их можно надеть на трубку или палочку, желательно стеклянную, разноименными полюсами навстречу, и они прекрасно висят друг над другом, изображая “гроб Магомета”.
В известной книге Дж.Уокера “Физический фейерверк” описано занятное движение шайбы или кольца по вертикальному стержню. Гораздо интереснее выглядит это при спуске по железной спице вращающегося кольцевого магнита. Его движение может продолжаться неограниченно долго, если вовремя переворачивать спицу. А если внизу на спицу свободно надеть картонный пропеллер, то при спуске магнитного кольца он тоже начинает вращаться в ту же сторону. Прикрепленный к спице кусочек листового пенопласта прекрасно резонирует, преобразуя механическую энергию в акустическую.
Раз уж речь зашла о звуке, нельзя не упомянуть преодоление звукового барьера кончиком кнута. Иногда пишут (физики, да и литераторы, например, И.А.Бунин), что хорошо щелкает именно длинный ременный кнут, сплетенный так, чтобы толщина его уменьшалась от кнутовища к концу. На самом деле хороший звук производит простейший кнут из бельевой веревки.
Щелкает и пластмассовый шприц, если его сопло заварить или вместо иглы надеть пробочку, которой закрываются многие так называемые гелиевые авторучки. Вытягивая поршень, создаем в шприце разрежение, и после отпускания поршня он сам резко вдвигается в шприц с громким щелчком, помогая почувствовать атмосферное давление. Можно набрать в шприц воду примерно до половины, закрыть той же пробочкой и резко потянуть за поршень. Увидим в воде массу пузырьков, говорящих, что начался процесс кипения воды (и это при комнатной температуре!).
По разделу “Электричество” интересной демонстрацией, доступной для повторения, можно считать самодельный элемент Вольта. Ведь это всего лишь две пластинки из различных металлов, например, медная (старая монета 3 и 5 копеек) и полоска цинка, вырезанная из разрядившейся батарейки. Между пластинками кладется кружочек промокашки или салфетки, смоченный раствором кухонной соли. Тот факт, что наш элемент работает и создает ЭДС, устанавливается прикосновением кончика языка к двум проволочкам, присоединенным к металлическим пластинкам, – ощутим слегка кислый вкус, значит, во внешней цепи полученного элемента идет ток. (Кстати, этот простейший элемент питания может заставить заработать даже карманный калькулятор!).
Много красивых демонстраций возможно подготовить и показать при изучении оптики. Упомяну только интерференцию света и дифракцию. Знаменитые кольца Ньютона легко получаются на двух чистых плоских стеклах, тесно прижатых один к другому, притертых. Особенно хорошо нажимать этими стеклышками на небольшой шарик, лежащий на твердой подложке, в этом случае интерференционная картина приобретает форму именно колец, прекрасно видимых в отраженном свете.
Просто наблюдается и дифракция, хотя Мякишев и Буховцев утверждают, что “наблюдать дифракцию света нелегко” (с.120). Способов на самом деле очень много. Например, можно положить на освещенный Солнцем стол маленький шарик от подшипника и посмотреть на него сквозь крохотную дырочку в листке фольги, в которую заворачивают шоколад. Отлично видны разноцветные эллипсы.
Наконец, нельзя не вспомнить камеру-обскуру, праматерь фотоаппарата. Удобно взять пустую жестянку от напитка типа пепси-колы, проколоть иглой или тонким шильцем дырочку в ее дне, а верхнюю крышку с клапаном вырезать совсем и заменить калькой, промасленной бумагой или лучше всего матовым стеклом, которое тоже легко сделать. Направив на отверстие свет настольной лампы, на матовом стекле получим изображение спирали лампы, причем оно может быть даже увеличенным, когда расстояние от дырочки до спирали меньше, чем до матового стекла, т.е. дырочка находится прямо у баллона лампочки.
Опыт показывает, что многие подобные демонстрации охотно повторяют школьники, тем самым приобретая в игре знания по физике, а также навыки ручной работы.

Михаил СТАРШОВ,
преподаватель лицея N 62
Саратов