Волшебные качели

Волшебные качели

Фокусники иногда делают так, что зрителям кажется, что им помогает кто-то невидимый. Из этого опыта ты узнаешь, как это делается.
Обратите внимание: Этот эксперимент требует помощи взрослых.

Реквизит

Ножик для фруктов (им должен пользоваться только взрослый помощник) Свечка длиной 25 см Линейка 2 прямые булавки Два высоких бокала Два блюдца Спички (ими должен пользоваться только взрослый помощник) Взрослый помощник

Подготовка

Пусть твой помощник из взрослых срежет ножиком около 1, 25 см воска с нижнего конца свечки. Нижний конец должен выглядеть так же, как верхний, с торчащим фитилем. Советы учёному волшебнику помощью линейки как можно точнее определи, где у свечки середина. Отметьте это место ногтём. Воткни в свечку в этом месте по булавке с каждой стороны. Положи булавки на края двух бокалов. Свечка должна находиться в равновесии. Если один конец опускается ниже, чем другой, попроси взрослого подровнять его, отрезав ещё немного воска, пока свечка не будет держаться в строго горизонтальном (ровном) положении. Так она сможет легко качаться туда-сюда, как качели.

Начинаем научное волшебство!

Объяви зрителям: «Воздух наполнен магией! Два крохотных невидимых волшебных существа могут показать мне этот фокус. Эти двое любят поиграть, особенно покачаться на качелях». Поставь конструкцию из свечки и стаканов на стол. Позови своих волшебных помощников: «Идите сюда, волшебные человечки, я сделал для вас весёлые качели!» Когда ничего не произойдёт, объясни зрителям, что твои друзья, хоть и не видимы, но всё равно очень робкие, и им нужно место, где они смогу спрятаться. Подставь под каждый из концов свечки по блюдцу. Теперь твой взрослый помощник должен зажечь свечку с обоих концов. Объясни зрителям, что теперь твои невидимые друзья могут спрятаться в пламени и покачаться на качелях. Посмотри, что произойдёт. (Не забудь потушить свечки, когда закончишь эксперимент.)

Результат

Свечка будет качаться туда-сюда, как качели.

Объяснение

Когда свечку зажигают, жар от огня заставляет частицы воска колебаться всё сильнее и сильнее. Наконец, они отрываются от своих прочных мест и начинают перемещаться свободно. Твёрдый воск тает и превращается в жидкий.

В этом опыте тот конец свечки, который твой взрослый помощник поджёг первым, первым начинает и таять. Жидкий воск капает с конца свечки на блюдце. Этот конец становится легче и поднимается выше. Тогда пламя с другой стороны свечки оказывается ближе к воску, и этот конец начинает подниматься, пока первый конец не окажется тяжелее него и не опуститься ниже. Процесс продолжается, и свечка качается туда-сюда.

Почему люди не выпадают из качелей

Именно так спросила меня Катя, когда мы вернулись из парка. Сказала, что побоялась бы кататься на виденном ею аттракционе - больших качелях, которые переворачиваются вверх ногами, крутясь "солнышком".

И тогда я решила, что лучше сначала показать, а потом рассказать.

Вот так вот спонтанно получилось развивающее занятие на тему "Понятие силы в физике".

Для проведения эксперимента быстренько склеили с Катей из бумаги маленькую качельку, привязали веревочки, посадили туда человечков.

Эксперимент № 1.

Я попросила Катю для начала перевернуть качели вверх ногами. Человечки, конечно, выпали. А потом я попросила ее раскрутить качели как можно быстрее. Человечки остались внутри, хоть и не были ничем привязаны. Фокус? Нет, законы физики!

Эксперимент №1

Дело в том, что на все вокруг действуют какие-то силы. Машина едет, потому что ее перемещает сила двигателя. Но если бы ее не притягивала Земля (это называется сила тяжести), она бы улетела в космос. А еще на нее действует сила трения, не давая разогнаться так, как она бы хотела.

А на наши качели действует еще одна сила - центробежная. Если что-то крутить, то от центра вращения к краю она "давит". Поэтому центробежная сила как бы "прижимает" человечков к сиденьям. Чем быстрее крутится, тем больше эта сила. И она гораздо больше силы притяжения Земли, которая заставляет нас падать. Напомнила Кате, что она сама эту силу чувствует каждый раз, когда катается на качелях у нас во дворе - ее в сидение так и вдавливает.

А когда Катя в ответ спросила, а почему же тогда из "Чертового колеса" никто не выпадает, ведь оно крутиться медленно, я даже обрадовалась. Значит, уже что-то ей понятно!

Эксперимент №2.

Прикрепили качели скотчем к обручу и стали крутить как "Чертово колесо", наблюдать, что с ними происходит. Оказывается, как колесо не поверни, они свисают всегда ровно вниз! Центробежная сила тут совсем маленькая, а какая же тогда тянет их? Это сила притяжения Земли.

Эксперимент № 2

Эксперимент № 3.

Рассказала ей о Галилее и Пизанской башне, Ньютоне и его яблоке. О том, что на все-все-все вокруг действует эта сила всегда и везде. Побросали мы с Катей с высоты разные предметы, как Галилей, убедились, что все на свете падает вниз - и пушинки и железки.

А шарик, если его подбросить, куда полетит? Сначала вверх - потому что сила, с которой Катя его бросила, гораздо больше силы тяжести. Но когда Катина сила у шарика уменьшится (умышленно не стала говорить о трении, чтобы не запутать) и станет такая же, как сила притяжения, то он перестанет подниматься. А ведь Катина сила уменьшается и дальше. Поэтому сила притяжения уже тянет сильнее нее, и шарик опускается.

Так как воздушного шарика под рукой не оказалось, надули шарик из пакета для мусора. И стали кидать. Он огромный и летит медленно - можно легко увидеть тот момент, когда сила тяжести "перевешивает" силу Катиного броска.

Эксперимент № 3

Рисунок: "Какие силы действуют на воздушный шарик"

Все это я рассказывала Кате, и сразу рисовала на картинках-схемах. Катина сила - это F, сила тяжести - G. Чем длиннее стрелочка, тем сильнее действует сила.

Вот Катя сильно бросила шарик, F гораздо длиннее G, поэтому он и летел вверх дольше, а значит выше. А тут Катя слабенько бросила. F почти такое же как G, поэтому шарик сразу стал падать.

Рисунок: "Чем больше сила броска, тем выше летит шарик"

После этого Катя целых полчаса увлеченно кидала шар, требуя, чтобы я все ее силы записывала :)
Когда она с этим разобралась, я нарисовала схемы наших качелей.
Вот силы, действующие на вращающиеся качели в первом случае:

Рисунок к эксперименту № 1

А вот эти же силы для "Чертового колеса":

Рисунок к эксперименту № 2

По длинам стрелок видно, какая из сил "сильнее". Какая победит, туда и будут двигаться качели и человечки в них.

Спрашиваю: "Понятно? Теперь не будешь бояться на том аттракционе

кататься?" Катя отвечает: "Буду! Все равно страшно!"

Р. S. Я, конечно, понимаю, что с точки зрения физики мои объяснения очень упрощены и не совсем корректны. Хотя бы в том, что центробежной силы, собственно, нет. Это лишь удобное определение для суммы более сложных сил. Но, думаю, для первого знакомства с физикой и ее силами это объяснение вполне подходит.

- See more at: http://www. tavika. ru/2012/10/forse. html#sthash. cexep0K7.dpuf