Опыты с воздушным шариком

Наука начинается с удивления
Аристотель
    Эта работа является пособием, основная цель которой – помочь провести увлекательные опыты.
   Выполнение опытов поможет каждому не только усвоить знания по физике, но и приобщиться к «магии» науки. Понимание того, что наука не ограничена рамками школьного курса, поможет создать более полное представление об окружающем мире, научится объяснять явления окружающего нас мира, утвердится в мысли, что наука – это все, что существует вокруг нас.
1.  Воздушный шарик и иппликатор Кузнецова
Мы настолько привыкли к тому, что надутый шарик, попав на остр, с  шумом лопается, что шарик на гвоздях под тяжестью груза воспринимается нами как сверхъестественное явление. Тем не менее это факт…
Оборудование: иппликатор Кузнецова или доска  с равномерно набитыми гвоздями (каждый сантиметр)

• Надуваем воздушный шарик и кладем его на острия иппликатора Кузнецова.
• Осторожно сверху надавливаем на шарик. Увеличиваем нажим. Хватит ли у вас сил нажать так, чтобы он лопнул?

Наблюдение. Самое удивительное, что шарик, лежащий на остриях, только сплющивается под нажимом, но не лопается!

1. Из-за большого количества остриев, с которыми соприкасается, с которыми соприкасается шарик, давление на оболочку шарика оказывается незначительным, допустимым для тонкой резины. Воздушный шарик на гвоздях выдерживает 50Н (груз массой 5 кг).

2. Качественное сравнение плотностей воды: горячей и холодной, соленой и пресной – без ареометра. Эксперимент «Три поросенка».
Три порции разной воды (горячей, холодной, соленой холодной)наполняем в воздушные шарики.Например, красный, синий, желтый.

• Для этого  синий шарик  наполняем холодной водой до размера чуть больше теннисного мяча. Завязываем шарик ниткой. Это самый ответственный момент - внутри не должно оставаться и пузырька воздуха!  Синий «поросенок»  - с холодной водой.
• В желтый шарик  насыпаем столовую ложку соли и  наполняем холодной водой. Смотри, чтобы в шарике не оказалось воздушных пузырьков. Желтый «поросенок» - соленый.
• Третий красный «поросенок» - с горячей водой. Чтобы вода не остыла раньше времени, держим его в кастрюле с горячей водой.
• Наливаем в большую емкость горячую воду и бросаем в нее  шарики. Записываем, как ведет себя каждый «поросенок» в горячей воде (плавает на поверхности, посередине или тонет).
• Заменим горячую воду в емкости на холодную. Описываем поведение каждого шарика в холодной воде.
• Крепко солим воду в емкости. Описываем поведение шариков в соленой воде.

ДЕЛАЕМ ВЫВОДЫ о плотности воды – горячей, холодной,пресной и соленой.

- Если в шариках окажется пузырек воздуха, то результат эксперимента будет ложным.
- Нельзя шарики долго держать как в холодной, так и в горячей воде.
- Плотность оболочки шарика чуть меньше плотности воды (проверьте, тонет или плавает не надутый шарики сделайте вывод). Этот факт следует учесть при выводах.
3. Изучение условий плавания тел.
В соленой воде плавает шарик с соленой водой. НО в зависимости от соотношения концентрации соли в шарике и емкости, этот «поросенок» может плавать и внутри жидкости , и на поверхности, и даже пойти ко дну. Всегда тонут: шарик с холодной водой в горячей воде, шарик с соленой водой в холодной и горячей воде.
ДЕЛАЕМ ВЫВОДЫ о зависимости выталкивающей силы от соотношения плотностей жидкости и тела.
4. Изучение действия закона Архимеда в воде.
Эти эксперименты лучше проводить на берегу водоемав хорошую теплую погоду или в ванной комнате. Понадобятся несколько шаров, желательно из толстой резины.

• Надуйте шарики до разного размера. Они легкие и плавают на поверхности воды.
• Попытайтесь утопить шарики. Это веселое, но трудное задание. У вас может не хватить силенок, чтобы утопить большой шар. Когда «победите» силу Архимеда (выталкивающую силу), проведите расчет и оцените свою силу: F_A = ρ g V = ρ g *4/3 * π R³
•  = 1000кг/м³,  π = 3,14,  g = 9,8 м/с² – ускорение свободного падения, R – радиус шарика, м. Для определения радиуса шарика  обхватите шарик ниткой и разделите полученную длину нити на 2π

(длина окружностиL = 2πR).
Изучаем электрические явления.
5. «Нога - приведение»
Потереть шелковый чулок полиэтиленовым пакетом в одном направлении или надутым наэлектризованным шариком. После уберите пакет или шарик. Проследите, чтобы чулок ничего не касался (даже тебя). Чулок «надуется». Поднеси чулок к стене, чулок прилипнетк стене, так же, как надутый воздушный шарик, если его потереть куском шерсти. Проведи еще один опыт: хорошо ли удерживается «заряженный» шарик на деревянной, металлической или стеклянной поверхности.
Объяснение  Чулок приобрел положительный заряд. Это заставило чулок «расшириться» и принять форму ноги.  Положительно заряженный чулок действует подобно отрицательно заряженному шарику и индуцирует на поверхности стены заряд противоположного знака. «+»  и «-» заряды притягиваются.
6. «Веселые пузыри»
Наполни кружку на треть мыльным раствором. Опусти в раствор трубочку. Медленно подуй в трубочку,чтобы образовалось много пузырей , которые заполнили кружку с горкой.Заряди воздушный шарик, потерев его о свои волосы. Поднеси шарик к мыльным пузырям. Форма пузырей меняется, пузыри вытягиваются.
7. Соляные столбики

• Насыпаем на лист картона небольшую горку поваренной соли.
• Надуваем и электризуем воздушный шарик.
• Подносим наэлектризованный шарик к горке поваренной соли.
• Маленькие кристаллики соли выстраиваются в вертикальные столбики, тянутся «ниточками» к шарику.

8. Электрический компас

• Вставляем иголку в ластик, сверху кладем бумажную стрелку.
• Накрываем стрелку стеклянной банкой.
• Электризуем шарик и подносим к стрелке.

Наблюдение. Стрелка поворачивается за шариком.
9. Звуковая линза

• Прижимаем шарик к уху – вы слышите звуки, которые раньше не были слышны.
• Прижимаем шарик к динамику радио, а к шарику с другой стороны  - ухо. Слышен даже тихий звук - шарик  его усиливает.
• Помещаем шарик между телефонной трубкой и ухом. Подбираем такое положение, чтобы телефонный гудок был самым громким. Если убрать шарик, гудки становятся тише.

10. Воздушный поцелуй
Одним из основных законов гидро- и аэродинамики - закон Бернулли: чем выше скорость воздушного потока, тем меньше в нем давление.

• Надуваем два воздушных шарика до одинакового размера и привязываем к каждому нитку длиной около метра.
• Берем шарики за нитки правой и левой рукой так, чтобы они висели на одном уровне на некотором расстоянии друг от друга.
• Не касаясь шариков руками, попробуйте соединить их.

Подсказка. Подуйте между шариками сверху, снизу или сбоку.

1. Из закона Бернулли следует, что давление в струе воздуха ниже, чем атмосферное. Сила атмосферного давления с боков сблизит шарики.

11. «Струя воды»
Поднесем к вытекающей из-под крана или из отверстия бутылки в нижней ее части тонкой струе воды наэлектризованный шарик.Что мы увидим? Струя воды отклоняется в сторону шарика.

 2. Методическая газета для преподавателей физики, астрономии. Издательский дом ПЕРВОЕ СЕНТЯБРЯ.
3. Перельман Я.И. Занимательная физика.- М.: АСТ, 2003
4. Специо М. занимательные опыты: Электричество и магнетизм- М.: АСТ Астрель, 2004