Занимательная физика давление. Интересные опыты с атмосферным давлением. Природный ядерный реактор
Какая наука богата на интересные факты? Физика! 7 класс - это время, когда школьники начинают изучать её. Чтобы серьезный предмет не казался таким скучным, предлагаем начать учебу с занимательных фактов.
Почему в радуге семь цветов
Интересные факты о физике могут касаться даже радуги! Количество цветов в ней определил Исаак Ньютон. Таким явлением, как радуга, интересовался ещё Аристотель, а персидским учёным суть ее открылась ещё в 13-14 веке. Тем не менее мы руководствуемся описанием радуги, которое Ньютон сделал в своей работе «Оптика» в 1704 году. Он выделил цвета с помощью стеклянной призмы.
Если внимательно посмотреть на радугу, то можно увидеть, как цвета плавно перетекают из одного в другой, образуя огромное количество оттенков. И Ньютон изначально выделил только пять основных: фиолетовый, голубой, зеленый, желтый, красный. Но ученый обладал страстью к нумерологии, и поэтому захотел привести количество цветов к мистической цифре "семь". Он добавил к описанию радуги ещё два цвета - оранжевый и синий. Так получилась семицветная радуга.
Форма жидкости
Физика - вокруг нас. Интересные факты могут удивить нас, даже если дело касается такой привычной вещи, как обычная вода. Мы все привыкли думать, что жидкость не имеет собственной формы, об этом говорит даже школьный учебник по физике! Однако это не так. Естественная форма жидкости - шар.
Высота Эйфелевой башни
Какова точная высота Эйфелевой башни? А это зависит от погоды! Дело в том, что высота башни колеблется на целых 12 сантиметров. Это происходит от того, что в жаркую солнечную погоду строение нагревается, и температура балок может доходить до 40 градусов по Цельсию. А как известно, вещества могут расширяться под воздействием высокой температуры.
Самоотверженные ученые
Интересные факты об ученых-физиках могут быть не только забавными, но и рассказывать об их самоотверженности и преданности любимому делу. Во время изучения электрической дуги физик Василий Петров удалил верхний слой кожи на кончиках пальцев, чтобы ощущать слабые токи.
А Исаак Ньютон ввел в собственный глаз зонд, чтобы понять природу зрения. Ученый считал, что мы видим потому, что свет давит на сетчатку.
Зыбучие пески
Интересные факты о физике могут помочь понять свойства такой занимательной вещи, как зыбучие пески. Они представляют собой Человек или животное не могут погрузиться в зыбучий песок полностью из-за высокой вязкости, но и выбраться из него очень сложно. Чтобы вытащить ногу из зыбучего песка, нужно приложить усилия, сравнимые с поднятием легкового автомобиля.
В нем нельзя утонуть, но опасность для жизни представляют обезвоживание, солнце, приливы. При попадании в зыбучий песок нужно лечь на спину и ждать помощи.
Сверхзвуковая скорость
Вы знаете, каким было первое приспособление, преодолевшее Обычный пастуший кнут. Щелчок, пугающий коров, это не что иное, как хлопок при преодолении При сильном ударе кончик кнута движется так быстро, что создает в воздухе ударную волну. То же самое происходит с самолетом, летящим со сверхзвуковой скоростью.
Фотонные сферы
Интересные факты о физике и природе черных дыр таковы, что иногда просто невозможно даже вообразить себе реализацию теоритических выкладок. Как известно, свет состоит из фотонов. Попадая под влияние гравитации черной дыры фотоны образуют дуги, области, где они начинают вращаться по орбите. Ученые полагают, что если поместить человека в такую фотонную сферу, то он сможет увидеть собственную спину.
Скотч
Вряд ли вы разматывали скотч в вакууме, но ученые в своих лабораториях это сделали. И выяснили, что при разматывании возникает видимое свечение и рентгеновское излучение. Мощность рентгеновского излучения такова, что позволяет даже делать снимки частей тела! А вот почему это происходит - загадка. Подобный эффект можно наблюдать при разрушении ассиметричных связей в кристалле. Но вот незадача - никакой кристаллической структуры в скотче нет. Так что ученым придется придумать другое объяснение. Не стоит опасаться разматывать скотч в домашних условиях - в воздухе никакого излучения не происходит.
Эксперименты на людях
В 1746 году французский физик и, по совместительству, священник Жан-Антуан Нолле исследовал природу электрического тока. Ученый решил узнать, какова скорость электрического тока. Вот только как это сделать в условиях монастыря…
Физик пригласил на эксперимент 200 монахов, соединил их с помощью железных проводов и разрядил в бедняг батарею из недавно изобретенных лейденских банок (они являются первыми конденсаторами). Все монахи отреагировали на удар одновременно, и это дало понять, что скорость тока чрезвычайно высока.
Гениальный двоечник
Интересные факты из жизни физиков могут подавать ложные надежды неуспевающим ученикам. Среди нерадивых учеников ходит легенда, что знаменитый Эйнштейн был самым настоящим двоечником, плохо знал математику и вообще завалил выпускные экзамены. И ничего, стал всемирно Спешим разочаровать: Альберт Эйнштейн начал проявлять недюжинные математические способности ещё в детстве и имел знания, намного превосходящие школьную программу.
Возможно, слухи о плохой успеваемости ученого возникли потому, что он не сразу поступил в высшую политехническую школу Цюриха. Альберт блестяще сдал экзамены по физике и математике, но в других дисциплинах нужное количество баллов не набрал. Подтянув знания по нужным предметам, будущий ученый успешно сдал экзамены в следующем году. Ему было 17 лет.
Птички на проводе
Вы замечали, что птицы любят сидеть на проводах? Но почему же они не погибают от удара током? Все дело в том, что тело - не очень хороший проводник. Птичьи лапы создают параллельное соединение, через которое протекает малый ток. Электричество предпочитает провод, который является лучшим проводником. Но стоит птице коснуться ещё какого-либо элемента, например, заземленной опоры, как электричество устремляется через её тело, приводя к гибели.
Люки против болидов
Интересные факты о физике можно вспомнить даже во время просмотра городских гонок "Формулы 1". Спортивные болиды движутся с такой большой скоростью, что между днищем машины и поверхностью дороги создается низкое давление, которого вполне хватит, чтобы поднять в воздух крышку люка. Именно так и произошло на одной из городских гонок. Крышка люка столкнулась со следующей машиной, возник пожар, гонка была остановлена. С тех пор во избежание несчастных случаев крышки люка привариваются к ободу.
Природный ядерный реактор
Один из самых серьезных разделов науки - ядерная физика. Интересные факты есть и здесь. Вы знали, что 2 миллиарда лет назад в районе Окло действовал самый настоящий природный ядерный реактор? Реакция протекала 100 000 лет, пока урановая жила не истощилась.
Интересен тот факт, что реактор был саморегулируемый - в жилу попадала вода, которая играла роль замедлителя нейронов. При активном ходе цепной реакции вода выкипала, и реакция ослабевала.
Здравствуйте, уважаемые читатели.
В проекте «Играем в физику» идёт сезон игр и знакомства с понятием . Первый обзор опытов из интернета был посвящен . А сегодня посмотрим, какие эксперименты с давлением воды ставят, как с ним играют.
Первое, что я нашла это статья о давлении на сайте «Классная физика «. Много интересных задачек — вопросов о давлении жидкости. А опыт на рисунке очень показательный и интересный, как мне кажется. Сразу видно и четко показано, что на разной глубине, давление жидкости разное.
Закон Бернулли мы в школе (или в институте?) выводили долго по формулам. В результате никто смысла не запомнил. Я тоже. А оказывается всё, в принципе, просто. Но парадоксально. И это особенно интересно как взрослым, так и детям). На фото опыт с воздухом по этому закону, а можно и с водой.
Интересная игра мне попалась. Это , но, конечно, это не для малышей. А вот школьникам должно быть очень интересно так поиграть.
А вот видео с демонстрацией физического закона. Почти мультик)
Можно поэкспериментировать с шаром Паскаля . В принципе — это обычная брызгалка. А какой оказывается научный прибор) Мы в школе просто визжали при демонстрации этого опыта. Хотя, кажется, это уже девятый класс был)
Опыт с сообщающимися сосудами очень интересный. Мне всегда казалось, что тема это очень простая и скучная. Ан, нет. В ней довольно много занятных и важных моментов.
На вращающийся круг устанавливаем металлическое ведро. В него опускаем небольшой контейнер. Затем в контейнер наливаем жидкость для возгорания либо же спирт. Поджигаем жидкость для возгорания и начинаем вращать круг. Наблюдаем самое настоящее торнадо.
При раскручивании круга, пламя начинает стремиться вверх и закручивается как торнадо. Это происходит потому, что когда вращается ведро, оно увлекает за собой воздух, и внутри образуется некий вихрь, то есть там образуется некое движение воздуха, а если у воздуха есть движение, то внутри будет давление меньше по закону Бернулли и начинает насасывать воздух со всей округи. И он же и раздувает этот огонь, а так как есть восходящий поток, то внутри образуется пламя и благодаря тому, что поток закручивается, закручивается и воздух.
Заполните бутылку на 1/3 горячей водой. Аккуратно установите вареное очищеное яичко на горлышке бутылки. Подождите несколько минут и яйцо упадет на дно бутылки. Когда Вы наливаете горячую воду в бутылку, то она и весь воздух в ней нагревается. Снаружи же воздух прохладней. И пока воздух в бутылке и снаружи разный, горячий воздух стремится покинуть бутылку как можно быстрее. Из-за этих действий происходит перепад давления, что впоследствии заставляет яичко падать на дно бутылки.
3. По размеру фанерной дощечки 10x10 см вырежьте из старой волейбольной камеры резиновую прокладку и прикрепите ее кнопками к фанере. В полулитровую стеклянную банку налейте немного воды, а на воду — немного спирта. Подожгите спирт. Дав ему недолго погореть, закройте банку дощечкой. Огонь погаснет. Через 1—2 сек поднимите дощечку. Вместе с ней поднимается банка, в которую втянулась резина. Чем объяснить подъем банки с дощечкой и втягивание резины? Где на практике используется данное явление? При горении воздух нагревается. После закрытия банки процесс горения прекращается. Воздух начинает охлаждаться. В банке возникает разрежение, благодаря которому она прижимается атмосферным давлением к фанере. Втягивание резины объясняется также атмосферным давлением. На этом явлении основано лечение с помощью медицинских банок.
4. ОПЫТ СО СТАКАНАМИ (Магдебургские полушария).
Вырежьте резиновое или бумажное кольцо с учетом диаметра граненого стакана и положите его на стакан. Подожгите кусок бумаги или маленькую свечку, опустите в стакан и почти сразу закройте его вторым стаканом. Через. 1—2 сек поднимите верхний стакан, за ним поднимается и нижний.
5. Пульверизатор
Цель: узнать, как работает пульверизатор. Потребуется стакан, ножницы, две гибкие соломинки.
Налейте в стакан воды.
Обрежьте одну соломинку возле гофрированной части и поставьте ее вертикально в стакан, чтобы она выходила гофром на 1 см из воды.
Вторую соломинку расположите так, чтобы она своим краем касалась верхнего края стоящей в воде соломинки. Используйте для упора складки гофра на вертикальной соломинке.
Сильно подуйте через горизонтальную соломинку.
Вода поднимается по стоящей в воде соломинке и распыляется в воздухе.
ПОЧЕМУ?
Чем быстрее движется воздух, тем большее разрежение создается. А поскольку воздух из горизонтальной соломинки движется над верхним срезом вертикальной соломинки, то давление в ней также падает. Атмосферное давление воздуха в комнате давит на воду в стакане, и вода поднимается вверх по соломинке, откуда она выдувается в виде мельчайших капелек. Когда вы давите на резиновую грушу пульверизатора, происходит то же самое. Воздух из груши проходит через трубку, давление в ней падает, и из-за этого разрежения воздуха одеколон поднимается вверх и распыляется.
6. Вода не выливается
7. Как только свеча перестанет гореть, вода в стакане поднимается.
Положите монету на большую плоскую тарелку. Налейте столько воды, чтобы она покрыла монету. А теперь предложите гостям или зрителям достать монетку, не намочив при этом пальцев. Для проведения опьта необходим еще стакан и несколько спичек, воткнутых в плавающую на воде пробку. Зажгите спички и быстро накройте плавающий горящий кораблик стаканом, не захватив при этом монетки. Когда спички погаснут, стакан наполнится белым дымом, а затем под ним сама собой соберется вся вода из тарелки. Монета останется на месте, и вы можете взять ее, не намочив пальцев.
Объяснение. Сила, вогнавшая воду под стакан и удерживаюшая ее там на определенной высоте, - атмасфероное давление. Горящие спички нагрели в стакане воздух, давление его возросло, часть газа вышла наружу. Когда спички погасли, воздух снова остыл, но при охлаженин его давление уменьшилось, под стакан вошла вода, вгоняемая туда давлением наружного воздуха.
9. Как работает Водолазный колокол.
Опыт 1. Возьмите вантуз, который применяется в сантехнике, смочите его края водой и прижмите к чемодану, который положен на стол. Выдавите часть воздуха из вантуза, а затем поднимайте его. Почему вместе с ним поднимается чемодан? В процессе прижимания вантуза к чемодану мы сокращаем объем, занимаемый воздухом, и часть его выходит из-под вантуза. При прекращении давления вантуз расправляется и под ним образуется разрежение. Внешнее атмосферное давление прижимает вантуз и чемодан друг к другу.
Опыт 2. Прижмите вантуз к классной доске, подвесьте к нему груз массой 5—10 кг. Вантуз удерживается на доске вместе с грузом. Почему?
11. Автоматическая поилка для птиц.Автоматическая поилка для птиц состоит из бутылки, наполненной водой и опрокинутой в корытце так, что горлышко находится немного ниже уровня воды в корытце. Почему вода не выливается из бутылки? Если уровень воды в корытце понизится и горлышко бутылки выйдет из воды, часть воды из бутылки выльется.
12. Как мы пьем. Взять две соломинки, одну целую, у второй проделать небольшое отверстие. Через первую вода поступает в рот, через вторую нет. 13. Если откачивать воздух из воронки, широкое отверстие которой затянуто резиновой пленкой, то пленка втягивается внутрь, а затем даже лопается.Внутри воронки давление уменьшается, под действием атмосферного давления пленка втягивается внутрь. Так можно объяснить следующее явления: Если приложить к губам кленовый лист и быстро втянуть воздух, то лист с треском разорвется.
Оборудование: рейка длиной 50-70 см, газета, метр.
Проведение: Положим на стол рейку, на нее полностью развернутую газету. Если медленно оказывать давление на свешивающийся конец линейки, то он опускается, а противоположный поднимается вместе с газетой. Если же резко ударить по концу рейки метром или молотком, то она ломается, причем противоположный конец с газетой даже не поднимается. Как это объяснить?
Объяснение: Сверху на газету оказывает давление атмосферный воздух. При медленном нажатии на конец линейки воздух проникает под газету и частично уравновешивает давление на нее. При резком ударе воздух вследствие инерции не успевает мгновенно проникнуть под газету. Давление воздуха на газету сверху оказывается больше, чем внизу, и рейка ломается.
Замечания: Рейку нужно класть так, чтобы ее конец 10 см свешивался. Газета должна плотно прилегать к рейке и столу.
15. Занимательные опыты с атмосферным явлением
АВТОКОЛЕБАНИЯ
Механическое колебательное движение обычно изучают, рассматривая поведение какого-нибудь маятника: пружинного, математического или физического. Поскольку все они тела твердые, интересно создать устройство, демонстрирующее колебания жидких или газообразных тел.
Для этого можно воспользоваться идеей, заложенной в конструкцию водяных часов. Две полуторалитровые бутылки соединяют так же, как и в водяных часах, скрепив крышки. Полости бутылок соединяют стеклянной трубкой длиной 15 сантиметров, внутренним диаметром 4—5 миллиметров. Боковые стенки бутылок должны быть ровными и нежесткими, легко сминаться при сдавливании.
Для запуска колебаний бутылку с водой располагают сверху. Вода из нее начинает сразу же вытекать через трубку в нижнюю бутылку. Примерно через секунду струя самопроизвольно перестает течь и уступает проход в трубке для встречного продвижения порции воздуха из нижней бутылки в верхнюю. Порядок прохождения встречных потоков воды и воздуха через соединительную трубку определяется разницей давлений в верхней и нижней бутылках и регулируется автоматически.
О колебаниях давления в системе свидетельствует поведение боковых стенок верхней бутылки, которые в такт с выпуском воды и впуском воздуха периодически сдавливаются и расширяются. Поскольку процесс саморегулируется, эту аэрогидродинамическую систему можно назвать автоколебательной.
ТЕПЛОВОЙ ФОНТАН
В этом опыте демонстрируют водяную струю, вылетающую из бутылки под действием избыточного давления в ней. Основной деталью конструкции фонтана является жиклер, установленный в бутылочной крышке. Жиклер представляет собой винт, вдоль продольной оси которого имеется сквозное отверстие малого диаметра. В опытной установке удобно
использовать жиклер от выработанной газовой зажигалки.
Мягкая пластиковая трубка плотно надета одним концом на жиклер, а другой ее открытый конец располагается близ дна бутылки. Примерно треть объема бутылки занимает прохладная вода. Крышка на бутылке должна быть герметично закручена.
Для получения фонтана бутылку обливают из кувшина теплой водой. Заключенный в бутылке воздух быстро прогревается, его давление повышается, и вода выталкивается наружу в виде фонтанчика на высоту до 80 сантиметров.
Этот опыт можно использовать для демонстрации, во-первых, зависимости давления газа от его температуры и, во-вторых, работы по поднятию воды, совершаемой расширяющимся воздухом.
АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ
Все мы постоянно пребываем на дне воздушного океана под прессом тяжести его многокилометровой толщи. Но тяжесть эту мы не замечаем, как не задумываемся и о необходимости время от времени вдыхать и выдыхать этот воздух.
Для показа действия атмосферного давления нужна горячая вода, но не крутой кипяток, чтобы бутылка не деформировалась. Сто—двести граммов такой воды наливают в бутылку и несколько раз интенсивно встряхивают, прогревая тем самым находящийся в бутылке воздух. Затем воду выливают, а бутылку сразу же плотно закрывают крышкой и ставят на стол для обозрения.
В момент закупоривания бутылки давление воздуха в ней было одинаково с наружным атмосферным давлением. Со временем воздух в бутылке остывает и давление внутри нее падает. Возникшая разница давлений по обе стороны стенок бутылки приводит к ее сдавливанию, сопровождающемуся характерным хрустом
И вновь я позволю себе коснуться старых книжек, на этот раз двухтомника «Занимательная физика». Автор этой замечательной во всех отношениях книги Яков Исидорович Перельман, который был самым крупным и известным популяризатором науки в СССР.
Его перу принадлежит целая плеяда научно-популярных книг, среди которых «Занимательная физика» является всего лишь самой известной. Она выдержала более 20 переизданий (я точно не могу сказать, но если в последнее время ее вновь переиздавали, то это уже будет около 30 переизданий). Этот двухтомник в тогдашнем Союзе пользовался бешенной популярностью и теперь его назвали бы бестселлером.
Я долгое время хотел его себе приобрести и он таки был приобретен (это было несколько лет назад, и искал я этот двухтомник годами). Написан он очень простым и понятным языком, и для того, чтобы понять эту книгу знаний школьного курса физики за 7-9 класс хватает за глаза. Даже более того, при помощи этой книги можно в домашних условиях поставить ряд очень поучительных и серьезных опытов.
Плюс ко всему прочему в ней же подробно рассмотрены самые типичные ошибки писателей-фантастов, специализирующихся на научной фантастике (особо любимы автором Герберт Уэллс и Жюль Верн), впрочем и других авторов и другие же произведения Яков Исидорович не обходит стороной. К примеру взять того же Марка Твена, который подарил миру уйму сатирических произведений.
Давайте я попросту приведу один из параграфов этого замечательного двухтомника?
«Суп из барометра»
В книге «Странствия за границей» американский юморист Марк Твен рассказывает об одном случае своего альпийского путешествия – случае, разумеется, вымышленном:
Неприятности наши кончились; поэтому люди могли отдохнуть, а у меня, наконец, явилась возможность обратить внимание на научную сторону экспедиции. Прежде всего я хотел определить посредством барометра высоту места, где мы находились, но, к сожалению, не получил никаких результатов. Из моих научных чтений я знал, что не то термометр, не то барометр следует кипятить для получения показаний. Который именно из двух, – я не знал наверное и потому решил прокипятить оба.
И все-таки не получил никаких результатов. Осмотрев оба инструмента, я увидел, что они вконец испорчены: у барометра была только одна медная стрелка, а в шарике термометра болтался комок ртути...
Я отыскал другой барометр; он был совершенно новый и очень хороший. Полчаса кипятил я его в горшке с бобовой похлебкой, которую варил повар. Результат получился неожиданный: инструмент перестал действовать, но суп приобрел такой сильный привкус барометра, что главный повар – человек очень умный – изменил его название в списке кушаний. Новое блюдо заслужило всеобщее одобрение, так что я приказал готовить каждый день суп из барометра. Конечно, барометр был совершенно испорчен, но я не особенно жалел о нем. Раз он не помог мне определить высоту местности, значит, он больше мне не нужен.
Отбросив шутки, постараемся ответить на вопрос: что же в самом деле следовало «кипятить», термометр или барометр?
Термометр, и вот почему.
Из предыдущего опыта (этот фрагмент был изъят из основного контекста, о чем я оговаривался в самом начале. — прим. мое) мы видели, что чем меньше давление на воду, тем ниже температура ее кипения. Так как с поднятием в горы атмосферное давление уменьшается, то должна вместе с тем понижаться и температура кипения воды. И действительно, наблюдаются следующие температуры кипения чистой воды при различных давлениях атмосферы:
| Температура кипения, °C | Давление, мм рт. ст. |
| 101 | 787,7 |
| 100 | 760 |
| 98 | 707 |
| 96 | 657,5 |
| 94 | 611 |
| 92 | 567 |
| 90 | 525,5 |
| 88 | 487 |
| 86 | 450 |
В Берне (Швейцария), где среднее давление атмосферы 713 мм рт. ст., вода в открытых сосудах кипит уже при 97,5 °С, а на вершине Монблана, где барометр показывает 424 мм рт. ст., кипяток имеет температуру всего 84,5 °С. С поднятием на каждый километр температура кипения воды падает на 3 °C. Значит, если мы измерим температуру, при которой кипит вода (по выражению Твена, если «будем кипятить термометр»), то, справившись в соответствующей таблице , сможем узнать высоту места. Для этого необходимо, конечно, иметь в распоряжении заранее составленные таблицы, о чем Марк Твен «просто» забыл.
Употребляемые для этой цели приборы – гипсотермометры – не менее удобны для переноски, чем металлические барометры, и дают гораздо более точные показания.
Разумеется, и барометр может служить для определения высоты места, так как он прямо, без всякого «кипячения» показывает давление атмосферы: чем выше мы поднимаемся, тем давление меньше. Но и тут необходимы либо таблицы, показывающие, как уменьшается давление воздуха по мере поднятия над уровнем моря, либо знание соответствующей формулы. Все это будто бы смешалось в голове юмориста и побудило его «варить суп из барометра».
Интересно, многим ли читателям моего блога ответ был известен до окончания отрывка? И кто из них помнит (знает) эту загадочную формулу, упоминаемую в отрывке из книги?
Да, кстати говоря, благодаря атмосферному давлению можно показывать очень интересные физические фокусы. В свою бытность учителем физики в школе я показывал школьникам во время изучения темы «атмосферное давление» простой фокус. Брал стеклянную трубку с двумя открытыми концами длинной примерно 50 см. Сплюснутым (более узким) концом помещал трубку в сосуд с водой и ждал, когда в трубку наберется вода. Потом затыкал более широкий край трубки большим пальцем, извлекал трубку из сосуда и переворачивал. Из узкого края трубки вода фонтанировала на довольно приличную высоту. Потом, незаметно подменив сосуд с водой я давал возможность повторить фокус школьникам и у них ничего не получалось. Начинался неизбежный «разбор полетов» на котором и вскрывалась сущность этого фокуса.
Кто-то из вас уже догадался в чем был подвох?
P.S. Гипсотермометр также известен под именем термобарометр. Отметим, что при давлении вблизи атмосферного изменение температуры кипения чистой воды на 0,1 °C соответствует изменению атмосферного давления на 2,5-3 мм рт. ст. (или эквивалентному изменению высоты местности примерно на 30 м). Шкала современного термобарометра разделена на сотые доли градуса или соответствующие единицы давления в мм рт. ст. В состав прибора, кроме термометра со шкалой, входит кипятильник – металлический сосуд с чистой водой и нагреватель. Несмотря на свою простоту, термобарометр является удобным и точным прибором, годным для использования в экспедиционных условиях.