Один из способов занять ребенка на каникулах — предложить ему провести простые опыты, например физические опыты с водой. В книге «Опыты Тома Тита. Удивительная механика» разных опытов и экспериментов собрано целых 50, и некоторые из них дети могут и проделать, и понять совершенно самостоятельно. Предлагаем два опыта по физике, которые вполне можно показывать как настоящие фокусы — если немного потренироваться.
Как налить воду с горкой
Горку можно соорудить практически из чего угодно — из песка, соли, сахара и даже из одежды. А можно ли сделать горку из воды? На первый взгляд кажется, что пример такой горки — волна. Однако она движется и существует только в движении. А соорудить горку из воды, не создавая волны, — задача сложная, но вполне разрешимая. Выполни следующий опыт, чтобы убедиться в этом!
Что потребуется:
- стеклянный стакан
- горсть монет (например, гаек, шайб или других небольших металлических предметов)
- вода (лучше холодная)
- растительное масло
Опыт. Возьми хорошо вымытый сухой стакан, немного смажь края растительным маслом и наполни водой до отказа. А теперь очень аккуратно опускай в него по одной монете (гайке, шайбе).
Результат. По мере опускания монет в стакан вода из него не будет выливаться, а начнёт понемногу приподниматься, образуя горку. Это хорошо заметно, если посмотреть на стакан сбоку.
По мере увеличения в стакане количества монет горка будет становиться всё выше — поверхность воды надуется, словно воздушный шарик. Однако на какой-то монете этот шарик лопнет, и вода струйками потечёт по стенкам стакана.
Объяснение. В этом опыте горка на поверхности воды образуется в основном за счёт физического свойства воды, называемого поверхностным натяжением. Его суть состоит в том, что на поверхности любой жидкости образуется тонкая плёнка из её частиц (молекул). Эта плёнка прочнее, чем жидкость внутри объёма. Чтобы её разорвать, необходимо приложить силу. Именно благодаря плёнке и образуется горка. Однако, если давление воды под плёнкой окажется очень большим (горка поднимется слишком высоко), она разорвётся.
Вторая причина образования горки — вода плохо смачивает поверхность стакана (холодная хуже, чем горячая). Что это значит? Взаимодействуя с твёрдой поверхностью, вода плохо к ней прилипает и плохо растекается. Именно поэтому она не стекает сразу же через край стакана при образовании горки. Кроме того, для уменьшения смачивания края стакана в опыте смазаны растительным маслом. Если бы, например, вместо воды использовали бензин, который очень хорошо смачивает стекло, никакой горки бы не получилось.
Повелитель воды
Предметы, плавающие на поверхности воды, движутся в каком-либо направлении по различным причинам: их могут подгонять ветер или волны, увлекать течение. А можно ли управлять плавающими предметами? Да, их можно подгонять рукой. А можно ли управлять, ничем их не касаясь? Конечно! Только для этого надо управлять свойствами воды. Как это можно сделать, ты узнаешь, проделав следующий опыт.
Что потребуется:
- коробок спичек
- миска с водой
- кусочек мыла
- кусочек сахара-рафинада
Опыт. В миску, наполненную водой, аккуратно положи 10-12 спичек. Расположи их в форме лучей звезды, по возможности равномерно.
Возьми кусочек мыла и погрузи концом в воду в центре спичечной звезды. Наблюдай за тем, что произойдёт со спичками. А теперь вместо мыла опусти в центр звезды кончик кусочка сахара-рафинада и посмотри, как спички поведут себя на этот раз.
Результат. Когда ты погрузишь в воду конец кусочка мыла, спички тут же начнут плыть от него к краям миски. Если заменить мыло кусочком рафинада, спички, наоборот, поплывут в обратном направлении и соберутся возле погружённого в воду сахара.
Объяснение. Такое поведение спичек обусловлен следующим: погружая в воду разные вещества (мыло и сахар), ты тем самым изменяешь одно из важных свойств воды — силу поверхностного натяжения.
Мыло сильно уменьшает поверхностное натяжение воды. Когда ты касаешься кусочком мыла поверхности жидкости, оно растворяется и смешивается с ней. Молекулы мыла проходят между молекулами воды и снижают их взаимное притяжение. Там, где ты касаешься мылом воды, поверхностное натяжение нарушается. А поверхностное натяжение в других участках тянет спички по направлению к стенкам, прочь от мыла.
Сахар действует противоположно мылу — он увеличивает поверхностное натяжение. Именно поэтому спички стягиваются в центр миски к погружённому в воду кусочку рафинада.
