Лабораторные занятия (4)
Законы механики
1. Когда автомобиль движется, он отталкивает в обратном направлении полотно дороги. Это проявление третьего закона Ньютона можно продемонстрировать с помощью любой заводной игрушки. Установите ее на доску, свободно подвешенную на веревочках. Для того чтобы пружина игрушки не раскручивалась, привяжите ниткой заводной ключ к корпусу игрушки. После того как доска перестанет раскачиваться, пережгите нитку. Пружина освободится, и игрушка начнет двигаться вперед, а доска вследствие реакции сдвинется в обратном направлении.
2. Обвяжите бечевкой каждую из двух книг, равных по весу, и соедините 2 бечевки несколькими резинками, сложенными вместе. Положите книги на гладкую поверхность, раздвиньте их так, чтобы резинки были натянуты, и положите карандаш точно посредине. Если вы одновременно отпустите обе книги, то каждая из них притянется резинкой к карандашу на одинаковое расстояние. Этот опыт подтверждает закон о том, что действие и противодействие равны. Если одна книга тяжелее другой, то более тяжелая книга сдвинется на меньшее расстояние, но количества движения, сообщенные обеим книгам, от этого не изменятся. Они одинаковы.
3. Законы падения распространяются на тела, катящиеся по наклонной плоскости. Эти законы можно продемонстрировать, имея шарик и картонный желоб. Один конец желоба приподнимают, чтобы шарик мог катиться. Опустив шарик на приподнятый конец желоба и отсчитывая время его качения по тиканью настольных часов, вы обнаружите, что первую четверть пути он пройдет за такое же время, как и остальные три четверти пути. За 3 секунды шарик пройдет расстояние в 9 раз большее, чем за первую секунду; за 4 секунды он пройдет путь в 16 раз больше, чем за первую секунду, и т. д. Сила тяжести заставляет шарик скатываться по наклонному желобу и проходить путь, прямо пропорциональный квадрату времени.
4. Если на систему материальных тел не действуют внешние силы, то геометрическая сумма количеств движения частей системы остается постоянной. Этот принцип, называемый законом сохранения количества движения, является следствием третьего закона Ньютона. Его можно наглядно продемонстрировать на игрушечной пушке, сделанной из картона и резинки. «Снарядом» может служить резиновая пробка, свободно скользящая в трубке. Оттяните в заднее крайнее положение резинку с помещенным на нее «снарядом»-пробкой. Во взведенном положении пробка будет удерживаться петлей с гвоздиком (см. рисунок). Положите «пушку» на несколько круглых карандашей и «выстрелите» из нее, поднеся зажженную спичку к бечевке в том месте, где она накинута на гвоздик. И как только «снаряд» полетит вперед, «пушка» откатится назад. Количество движения, сообщенного «пушке», равняется количеству движения, сообщенного «снаряду», а их сумма (геометрическая, конечно) будет равна нулю.
«Твое свободное время», В.Н.Болховитинов, Б.И.Колтовой
Химический гигрометр Диапозитив легко превратить в химический гигрометр, который довольно точно будет предсказывать погоду. Сфотографируйте какой-нибудь ландшафт, в котором было бы много воды и растительности. Позитивный отпечаток сделайте на фотопластинке. Получится диапозитив. После промывки опустите диапозитив на 15 минут в 10-процентный раствор азотнокислого кобальта и, не промывая его, высушите. Когда он высохнет, закрасьте изображенные на…
Апельсин и свеча Это очень эффектный опыт. Возьмите корку свежего апельсина и выдавите сок, направив его в пламя свечи. Эфирные масла, содержащиеся в апельсиновой корке, легко воспламеняются и сгорают. (См. цветной рисунок).Цветные кольца Начертите черной тушью на листе плотной бумаги фигуру, изображенную на цветном рисунке. Наклейте ее на картон и сделайте волчок. При вращении этого…
Резонанс Укрепите 50-сантиметровую железную проволоку поперек 2 деревянных подставок, как показано на рисунке. Железный болт, обмотанный несколькими сотнями витков звонкового провода, будет электромагнитом. Включите его обмотку в сеть переменного тока последовательно с электрической плиткой и начинайте натягивать проволоку, вращая гвоздь (см. рисунок). Когда натяжение достигнет некоторой величины, проволока начнет сильно вибрировать. Это произойдет тогда, когда…
Флотация и отсадка. Не всегда уголь, добытый из земли, можно сразу сжигать в топке: часто он бывает перемешан с пустой породой. Для очистки угля от породы используют различие их свойств: разницу в удельном весе, способность смачиваться водой и т. п. Удаление из угля всего «пустопорожнего», очистка его от вредных минеральных примесей называется обогащением. Разделение угля…
«Пустая» бутылка Вставьте воронку в горлышко бутылки и «вмажьте» ее пластилином так, чтобы воздух не мог проходить между воронкой и горлышком. Быстро влейте в воронку полчашки воды. Вода не выльется в бутылку. Почему? Потому что воздуху, который находится в бутылке, некуда деться, и он преградил дорогу воде. Значит, чтобы влить воду в бутылку, из нее…
Плотность масла Отношение плотности масла и воды можно измерить с помощью прямой стеклянной трубки, поддерживаемой вертикально в стакане воды, как показано на рисунке. Наливайте масло в трубку, пока оно не вытеснит воду со дна и давления не уравновесятся. Это случится тогда, когда масло начнет просачиваться в воду. Чтобы найти плотность масла, измерьте высоту уровня двух…
Утонет ли рыба? Оказывается, щука, и другие мелководные рыбы вполне могут утонуть в глубоководных местах озер, океанов и морей. В подтверждение сказанному можно поставить опыт. Налейте воды в стеклянный цилиндр диаметром 4—5 см и высотой 30—40 см и опустите в него флакон, на горлышко которого надет тонкостенный резиновый мячик. Если воздуха в мячике мало, а…
Форма и прочность Как сильно влияет форма изделий на его прочность, видно из опыта, представленного на рисунке. Пустая коробка из-под спичек, состоящая из взаимно перпендикулярных тонких пластинок, которые сами по себе в отдельности очень непрочны, выдерживает нагрузку на сжатие, превышающую в 1000 раз ее собственный вес. Волчок-перевертыш На рисунке 1 показан шарик, из которого торчит…
Механизм пресса Следующий механизм — модель пресса. Работает такой пресс не хуже гидравлического. Сложное движение шатуна А`А» (ведущее звено) преобразуется в поступательное движение ползуна Т. Оси С` и С» неподвижны. Размеры звеньев: А`С` = А» С» = 1; КМ = 0,211; А`А» = 0,198. Расстояние С`С» = 1,105. Чем длиннее свободный конец шатуна, тем меньшее…
Механизмы П. Л. Чебышева Здесь пойдет речь об очень интересных механизмах. Они называются шарнирно-рычажными, потому что составлены из разных рычагов, соединенных шарнирами. Такие механизмы в технике можно встретить везде. Тепловоз, экскаватор, швейная машина, автомобиль, станок-автомат — да, пожалуй, любая сложная машина включает в себя какой-либо рычажный механизм. Много замечательных механизмов было изобретено П. Л. Чебышевым,…