Монетка, шарик и стакан: 10 простых экспериментов, которые можно провести в домашних условиях

Родители решают: надо провести выходной с пользой! Но желания выходить на улицу совсем нет: там серо, мокро и холодно. Лучший выход — эксперименты. Это весело, просто и уж точно полезно. В блоге Московского дворца пионеров сделали подборку самых увлекательных.

1. Гонки по вертикали

Иногда дети слышат от родителей: «Ты бы ещё по потолку побегал!» Наверное, они думают, что это невозможно. Проверим? Для эксперимента нам потребуется обычный воздушный шарик и монетка достоинством десять рублей.

• Аккуратно, стараясь не порвать шарик, помещаем в него монетку.
• Шарик надуваем и завязываем.
• Берём шарик двумя руками и начинаем совершать энергичное круговое движение.

Через некоторое время монетка встанет на ребро и начнёт катиться по внутренней поверхности шарика как колесо. Немного потренировавшись, можно добиться того, что монетка будет с одинаковой лёгкостью прокатываться и в горизонтальной плоскости, и в вертикальной, и при этом не падать! А сможет ли она остановиться в верхней части шарика и не упасть? Нет, не сможет. Остановившись, она потеряет центробежную силу, которая прижимала её во время движения к внутренней поверхности шарика.

2. Любопытные шарики

Этот эксперимент можно провести, если ваш ребенок позвал к себе друзей и внезапно понял, что все заскучали. Готовим реквизит:

• Надуваем два одинаковых по размеру шарика и подвешиваем их вместе на нитях длиной около метра. Важно, чтобы они находились на уровне лиц стоящих зрителей.
• Шариковой ручкой изображаем на каждом шарике глаз, объектив камеры или что-то подобное.
• Шерстяной тканью натираем место с рисунком.

Вскоре вы заметите, что до натирания шерстяной тканью шарики висели, соприкасаясь друг с другом. После натирания они отлетели друг от друга, повернулись друг к другу «спиной» и «смотрят» в разные стороны. Попробуйте приблизиться к ним или поднести руку — они повернутся и начнут двигаться вам навстречу.

Что стало причиной такого «любопытства» шариков? При помощи шерстяной ткани мы наэлектризовали поверхность шарика с одной стороны, и там возник положительный заряд. Потому этот участок притягивается к объектам с отрицательным зарядом.

3. Шоколадный лифт

Наполните высокий прозрачный стакан сладким газированным напитком и опустите в него небольшой кусочек шоколада.

Плотность шоколада больше плотности напитка, поэтому шоколад оказывается на дне. Через некоторое время его поверхность покрывается пузырьками газа, и он всплывает. Когда кусок достигает поверхности, пузырьки лопаются и шоколад вновь погружается на дно. Так повторяется много раз подряд.

В чём причина работы этого «лифта»? Шоколад вместе с пузырьками газа имеет меньшую плотность, чем газировка, поэтому вместе они всплывают к поверхности. Потеряв часть пузырьков, шоколад вновь погружается на дно, там его снова облепляют пузырьки газа, и так по кругу.

4. Шарик не тонет

Реквизит для этого эксперимента несложно сделать своими руками.

• Возьмите бамбуковую шпажку длиной около 20 сантиметров (острый конец притупите) и 3 отрезка прочной нити той же длины.
• Одну нить привяжите к шпажке по центру, другие — по краям.

• Из обычного пластилина сделайте два одинаковых по размеру шарика диаметром два сантиметра.
• Шарики закрепите на концах боковых нитей.

Берём получившуюся конструкцию за центральную нить — у нас в руках оказываются импровизированные весы. Перемещая центральный узелок по палочке, уравновешиваем грузики. Теперь нам понадобится высокий стакан, наполненный водой почти доверху. Проверяем пластилиновые шарики на плавучесть: держа палочку весов как удочку, по очереди опускаем шарики в воду и они, как мы и ожидали, легко погружается в воду.

Повторим эксперимент, но теперь весы мы будем держать не как удочку, а за центральный подвес. Мы обнаружим, что какая-то сила выталкивает шарик на поверхность. Чем энергичнее мы будем «плюхать» его в воду, тем сильнее он будет из неё выпрыгивать!

Что случилось? Почему шарик вдруг отказался тонуть? На «весах» шарики уравновешены, то есть относительно друг друга их вес (не масса) близок к нулю и Архимедова сила справляется с ними, выталкивая на поверхность.

5. Стакан на монетках

Для этого простого и наглядного эксперимента понадобятся самые обычные предметы: небольшая тарелка с плоским дном, стеклянный стакан, несколько монет и немного воды.

• Наполняем стакан водой.
• Накрываем стакан тарелкой, берём в руки и придерживая тарелку переворачиваем стакан вверх дном.
• Ставим тарелку со стаканом на стол — вода не вытекает.

Можно предположить, что край стакана плотно прилегает к поверхности тарелки и вода не может даже просочиться.

Усложняем задачу: аккуратно подсовываем монетку под край стакана. Образуется щель, но вода по-прежнему не вытекает. Добавляем ещё пару монеток, и вот уже стакан не касается поверхности тарелки, а вода на месте. Может быть получившаяся щель слишком узкая? Расширяем её, ставя монетки одна на одну. Результат остаётся тоже.

Интересно, какие силы не выпускает воду из стакана и какой высоты столбики вам удастся построить? На поверхности воды возникает сила поверхностного натяжения (она же, например, может удерживать на воде некоторых насекомых). В нашем случае эта сила удерживает воду в узкой щели между стаканом и тарелкой. Тем более, что ей помогает в этом атмосферное давление, давящее на воду.

6. Марля-полупроводник

Как известно, современная электроника работает на полупроводниках — элементах, которые в одну сторону электрический ток пропускают, а в другую — нет. В этом эксперименте мы познакомимся с обычной медицинской марлей, которая имеет схожей принцип. Нам понадобятся: стеклянный стакан, марля, канцелярская резинка, вода, зубочистка.

Приступаем:

• Складываем марлю в два-три слоя, накрываем стакан, надёжно фиксируем марлю резинкой.
• Наполняем стакан водой. Как видим, вода спокойно проникает в стакан через марлю.

• Берём стакан в руки и энергичным движением переворачиваем стакан вверх дном.
• Часть воды при переворачивании выплеснулась, но через короткое время вода перестала вытекать.

Обратите внимание на ещё один удивительный факт: марля вместо того, чтобы выгнуться под тяжестью воды, наоборот втянулась внутрь стакана!

Попробуйте проткнуть марлю зубочисткой. Вода полилась? Несколько пузырьков воздуха попало внутрь, несколько капель вышло наружу, а когда зубочистка была вынута, течь прекратилась.

Какие силы не выпускают воду из стакана? Ответ аналогичен ответу к предыдущему заданию. Между волокнами марли благодаря поверхностному натяжению образуются многочисленные линзы, которые и не выпускают воду. Но здесь намного лучше видно действие атмосферного давления, которое вдавливает марлю внутрь стакана.

7. Свечка-насос

Демонстрацию этого эксперимента можно предварить задачкой. Дано:

• Плоское и неглубокое блюдо, наполненное водой.
• Пустая стеклянная бутылка с широким горлышком.
• Свеча, спички.

Задача: нужно наполнить бутылку водой. Известно, что форма бутылки и уровень жидкости в блюде не позволяют зачерпнуть воду, а блюдо должно оставаться неподвижным — его нельзя поднимать, наклонять и вообще перемещать. Решение оказывается простым и лаконичным. В центре блюда ставим свечу и зажигаем её. Накрываем свечу перевёрнутой бутылкой. Через некоторое время свеча тухнет, а вода начинает подниматься, заполняя бутылку.

Пламя свечи нагрело воздух, он расширился в объеме и частично вышел наружу. При остывании воздух стал снова сжиматься, и место вышедшего газа заняла вода, тоже не без помощи атмосферного давления.

8. Как работает сифон

Для этого эксперимента с водой нам понадобится пластиковый стакан, трубочка для коктейля с изгибом, герметик в тюбике, ножницы, высокий стакан, который будем использовать как подставку. Подготовка реквизита:

• Ножницами аккуратно проделываем в донышке пластикового стакана отверстие по диаметру трубочки.
• Отрезаем от трубочки прямую часть, оставив до изгиба пять сантиметров.
• Вставляем прямой отрезок трубочки в отверстие. Внутри стакана трубочка должна возвышаться над дном примерно на пять сантиметров. Соединение герметизируем.
• Ждём некоторое время, пока герметик подсохнет.

Помещаем стакан в емкость, но так, чтобы от куска трубочки до дна емкости было расстояние. Медленно наполняем стакан водой. Справедливо предположить, что вода начнёт вытекать по трубочке только после того, как её уровень станет выше трубочки и прекратит, если уровень окажется ниже.

Усовершенствуем конструкцию. Оставшуюся трубочку с изгибом плотно надеваем на трубочку внутри стакана. Для удобства можно сделать продольный разрез на одной из трубочек. Изогнутая часть должна почти касаться дна.

Вновь медленно наполняем стакан водой и наблюдаем за происходящим. Вода начинает вытекать только после того, как её уровень значительно превышает высоту трубочки, а заканчивает — когда в стакане не остаётся воды.

Сифон выпивает воду до дна. А вы встречались в быту с подобными устройствами? Вода вытекает из трубки, на всасывающей стороне возникает разряжение, и в трубочку втягивается вода.

9. Разноцветный лёд

Для этого эксперимента потребуется прозрачный лёд. Возьмите глубокую пластиковую миску и заморозьте в ней воду, на это может потребоваться несколько часов. В качестве формы можно использовать и воздушный шарик, тогда у вас получится ледяное яйцо.

Для работы подготовьте поднос или блюдо с плоским дном и бортиками, поваренную соль крупного помола, краски (акварельные или акриловые), кисточки, электрический фонарик.

Когда всё будет готово, приступаем:

• Выкладываем лёд на поднос и посыпаем его солью.
• При помощи кисточки делаем разноцветные пятна на поверхности льда.

Наблюдаем интересное и красивое явление: краски проникают вглубь льда по каналам, протопленным кристалликами соли, и образуют причудливый рисунок. Повысить зрелищность можно, подсвечивая лёд электрическим фонариком.

10. Солёный снег

Всем известно: чтобы снег растаял, его нужно нагреть. Значит, когда дворники зимой посыпают дорожки солью, лёд и снег нагреваются и превращаются в жидкость? Давайте проверим!

Приготовим поднос с плоским дном, глубокую металлическую миску, уличный или лабораторный термометр, большую ложку, поваренную соль, немного воды и чистый снег.

Приступаем:

• На блюдо наливаем тонкий слой воды и ставим на него миску.
• Наполняем миску снегом (не до верха) и измеряем его температуру. Обычно температура снега в помещении оказывается около нуля градусов.
• Подсыпаем в снег соль большой ложкой и энергично размешиваем. Постепенно снег переходит в жидкое состояние.
• Замеряем температуру жидкости и видим, что термометр показывает отрицательную температуру, она может оказаться ниже минус 18 градусов.

• Пробуем поднять миску, и она поднимается вместе с блюдом! Вода, которую мы подлили в начале эксперимента, замёрзла и превратилась в лёд.

Процесс «растапливания» снега солью происходит с поглощением энергии и понижением температуры, а температура замерзания насыщенного солевого раствора достигает минус 21 градуса.