6 устройств для понимания физики

Как управлять энергией на расстоянии без проводов, откуда берется северное сияние и при каких условиях может закипеть вода комнатной температуры? «Мел» совместно с Лабораторией физики Политеха собрал 6 удивительных устройств, при помощи которых школьники поймут и полюбят физику.

Качели с полиспастом

Для кого: 7 — 8 классы

Занятие: «Статика»

Для чего: Для того, чтобы узнать, как при помощи хитрой системы из веревок и блоков, можно получить выигрыш в силе. Чтобы уравновесить массу 40 кг на весах, необходимо приложить усилие 40 кг. Однако если смастерить полиспаст, можно уравновесить груз массой 40 кг грузом массой 10 кг. В эксперименте на занятии «Статика» один ребенок садится на качели, сидение которых привязано к стойке через полиспаст, а другой тянет за конец веревки, — и сидение поднимается. При этом тянущий затрачивает в 4 раза меньшую силу. Конечно же, ничего не достается бесплатно: мы проигрываем в расстоянии. Чтобы поднять качели с ребенком на метр, необходимо вытянуть 4 метра веревки.

Визуализация механических напряжений

Для кого: 7 — 11 классы

Занятие: «Практическая физика» и «Волновая оптика»

Для чего: Чтобы увидеть, что происходит с физическим телом, если попытаться его деформировать. В нем образуются механические напряжения. В Лаборатории физики есть специальное устройство, которое позволяет наблюдать этот процесс. В устройство помещается объект из пластика, если его начать изгибать, на поверхности появятся радужные полосы. Они и укажут на места, где накапливаются напряжения и где, если продолжать изгибать, случится разлом. Этот эффект достигается при помощи поляризации света. Подробнее об этом можно узнать в кружке «Практическая физика» и на занятии «Волновая оптика».

Пушка Гаусса

Для кого: 7 — 11 классы

Занятие: «Электричество и магнетизм»

Для чего: Чтобы собрать своими руками оружие будущего — электромагнитную пушку. Наш вариант, конечно же, никакого вреда здоровью причинить не может. Снаряд в пушке Гаусса, а это железный гвоздь, разгоняется при помощи катушек-электромагнитов, на которые подается большое напряжение из заряженного конденсора. Такое устройство можно соорудить в кружке «Электричество и магнетизм».

Электронная пушка с катушками Гельмгольца

Для кого: 7 — 11 классы

Занятие: «Электричество и магнетизм»

Для чего: Чтобы понять, откуда берется северное сияние, и как магнитное поле нашей планеты защищает нас. При помощи пушки можно создавать поток электронов, благодаря которому газ внутри колбы начинает светиться. Если дети поднесут к колбе магниты или создадут магнитное поле при помощи катушек Гельмгольца, то траектория движения электронов меняется: из прямолинейного потока получается окружность или спираль. Как раз таким образом магнитное поле Земли ловит солнечный ветер и не дает ему попасть на поверхность планеты, защищая нас. Солнечный ветер закручивается спиралью вдоль силовых линий магнитного поля Земли и устремляется к полюсам, где врезается в атмосферу, заставляя ее светиться, — это явление известно нам как северное сияние.

Трансформатор Тесла

Для кого: 1 — 11 классы

Занятие: «Повелители электромагнетизма» и «Электричество и магнетизм»

Для чего: С его помощью дети смогут получить высокое напряжение высокой же частоты, передавать энергию на расстояние без проводов, зажигать газоразрядные лампы. При этом излучение трансформатора считается относительно безопасным для человека благодаря высокой частоте выходного тока и «скин-эффекту» (ток распределяется в поверхностном слое).

Вакуумный колокол с насосом

Для кого: 3 — 8 классы

Занятие: «Гидростатика» и «Вакуумная бомба»

Для чего: Чтобы узнать, что вода может закипеть при комнатной температуре или, например, что поднять легкий колокол, когда из-под него откачан воздух, никак не получится — атмосферное давление просто вдавит его в подставку. На занятии дети с помощью насоса могут создать пониженное давление под колоколом, чтобы затем наблюдать разные интересные явления.

«Мне частенько хочется покритиковать Джейн Остин, но ее книги доводят меня до умоисступления — и мне затруднительно скрывать свое бешенство от читателя, так что приходится тормозить всякий раз, как я вхожу в раж. Каждый раз, когда я начинаю читать „Гордость и предубеждение“, мне хочется вырыть ее из могилы и пробить ее череп ее же берцовой костью»

Марк Твен о Джейн Остин