Читаем Как понять сложные законы физики. 100 простых и увлекательных опытов для детей и их родителей полностью

Как понять сложные законы физики. 100 простых и увлекательных опытов для детей и их родителей

Это очень простой опыт, который показывает, как предметы реагируют на изменение влажности окружающей среды. Что такое влажность, скажем, атмосферы? Это, если очень упростить, количество воды в воздухе. Вокруг нас летают множество маленьких капелек и даже молекул воды. Они такие маленькие, что глаз их не видит. Но они есть. Когда их становится слишком много, например, в бане, то на более холодных предметах они оседают в виде росы.

Можно ли увидеть прямо своими глазами действие этих капелек, молекул? Убедиться, что они действительно существуют?

Проделаем простой опыт. Возьмем достаточно тонкий листочек бумаги, небольшой по размерам. Положим на сухой стол. Листочек как лежал, так и будет лежать. С ним ничего не происходит. На листочек со всех сторон воздействует одинаковый по влажности воздух.

Листок бумаги изгибается «силой воли»… Вы увидите, что листочек начнет изгибаться! Как на фотографии, где мой внук Женя держит бумажку на ладони и «гнет» ее силой воли.

А теперь пустим струю очень теплой воды, намочим руку, подержим чуть подольше, чтобы рука нагрелась и стала мокрой. Быстро вытрем руку полотенцем, чтобы воды на ней не было, но она еще оставалась чуть влажной. Положим на ладонь этот листок и будем на него просто смотреть.

Что же происходит в нашем опыте?

Остатки воды испаряются с нагретой руки и повышают влажность между ладонью и листком. Вода, невидимая глазу, впитывается в бумагу. Бумага же делается в основном из дерева, тонко-тонко перемолотого. Та сторона бумаги, которая обращена к ладони, набухает – как набухает кусок дерева, брошенный в воду. Недаром бочки после изготовления, лодки, топоры кладут в воду – чтобы дерево набухло и прочнее держалось, чтобы исчезали щели или прочнее держалась деревянная рукоять топора в железе. Набухая с одной стороны, бумага расширяется и заставляет изгибаться весь листок! Вот и вся физика. Просто и эффектно.

Можно даже показать красивый и простой фокус. Выйти из ванной, где рука будет «подготовлена» (нагрета, намочена и вытерта), и заявить, что силой мысли вы заставите сворачиваться листок бумаги на ладони. Положить листик на руку и делать вид, что вы его «гипнотизируете». Физика проделает фокус за вас!

83
Еще раз про силы сцепления

Для опыта нам потребуются: два кусочка стекла или два маленьких зеркальца.

Мы помним, как иголка плавала на воде в одном из наших опытов. Помогали ей плавать силы поверхностного натяжения. Но вот вопрос: можно ли почувствовать силу взаимодействия атомов, понять, насколько она велика? Давайте проделаем простой опыт, в котором мы буквально ощутим, насколько сильны атомарные силы, с какой мощью приходится сталкиваться, когда в действие вступают силы притяжения атомов между собой.

Для этого нам понадобятся два кусочка стекла. Чтобы не порезаться, лучше всего взять два маленьких зеркальца – у них края не такие острые и, кроме того, они достаточно толстые для опыта. Но могут подойти и просто два небольших кусочка оконного стекла, только надо аккуратно с ними обращаться. Стекла должны быть чистые, лучше всего их сначала промыть с мылом.

Намочим стекла обычной водопроводной водой. Положим одно стекло на другое. Теперь попробуем оторвать одно стекло от другого пальцами.

Оказывается, сдвинуть вбок стекло очень легко, а вот оторвать – для этого нужны довольно значительные усилия!

Дело в том, что плоскости стекол достаточно ровные и между ними пролегает тонкий слой воды. Вступают в действие силы сцепления – атомы притягивают друг друга, и возникает даже для двух небольших кусочков стекла очень большая сила сопротивления «отрыву»!

Ученые используют атомарные силы, подобные проявившимся в нашем опыте, для различных процессов. Например, есть метод холодной сварки металлов. Поверхности двух металлических деталей обрабатываются так, чтобы очень точно прилегать друг к другу. Делается эта обработка без доступа воздуха, чтобы поверхность металла не окислялась, то есть не возникала защитная пленка из окисленного металла на поверхности.

После этого достаточно приложить друг к другу две детали так, чтобы поверхности совпали, и плотно прижать – атомы двух поверхностей притягиваются с такой силой, что образуют практически единый кусок. Детали «свариваются» без всякого нагрева, клея, как бы сами собой!

Прямо как наши кусочки стекла – только наши хотя бы сдвинуть вбок можно, потому что жидкий слой воды между стеклами все-таки сохраняет свои свойства текучести.