Лабораторные занятия (7)
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 короткая палочка. Если, взяв палочку в пальцы, такому шарику придать вращательное движение (лучше на гладкой поверхности), то вскоре палочка качнет описывать конус, все более широкий (рис. 2). Затем палочка своим концом начнет описывать круги по поверхности стола (рис. 3). И вдруг шарик перевернется, встанет на палочку и в этом положении закончит свое вращение (рис. 4). Только когда скорость вращения сильно уменьшится, шарик снова ляжет набок. Чем можно объяснить, что шарик переворачивается и становится на палочку?
Дело в том, что, как видно из последнего рисунка, центр тяжести шарика Т ниже его геометрического центра. Этого можно достичь различными способами. Например, на шарике, выточенном из дерева, можно сделать кольцеобразный желобок вокруг основания палочки почти до центра шарика. На рисунке 5 дан продольный разрез шарика и указаны его приблизительные размеры в миллиметрах. Не думайте, однако, что вам сразу удастся «напасть» на правильную величину — расстояние А от центра тяжести Т до геометрического центра шарика. Эта любопытная физическая игрушка — волчок Томсона — наглядно показывает сложные соотношения между силами и моментами сил при вращении. Если вначале (палочкой вверх) шарик вращается по часовой стрелке, то палочкой вниз он вращается также по часовой стрелке.
Опыты с трением
- Трение покоя больше трения движения. Тяжесть длинного конца полотенца не в состоянии преодолеть силу трения покой и заставить полотенце соскользнуть с руки. Но вот мы наклонили руку, и полотенце сползает с кисти. Трение покоя заменилось трением движения и резко уменьшилось. Теперь длинный конец легко перетягивает, и полотенце не только сползает вниз по руке, но и соскальзывает с руки в сторону длинного конца.
- Трение качения много меньше трения скольжения. Привяжите к утюгу резиновую «нитку» и попробуйте протащить его сначала волоком, а потом поставив на катки (их роль вполне могут сыграть 2 круглых карандаша). Резинка будет действовать как силомер, измеряющий силу, с которой тянут утюг. Сравните растяжение резинки в том и в другом случае, и вы узнаете, во сколько раз трение скольжения больше трения качения.
«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…
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,…
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….