Лаборатория юного физика

Окружность радиусом 40 мм начертите с помощью циркуля на листке плотной бумаги. Вырезав бумажный кружок, наложите его на дно банки снаружи. Если все сделано точно, он плотно войдет между закраинами.

На бумажном кружке центр хорошо виден. Это — след от ножки циркуля. Остается только наколоть его шилом. Поверните шило несколько раз, чтобы на дне банки остался заметный след. Он окажется точно в центре.

Теперь кружок отложите, а в найденном центре дна проверните шилом такое отверстие, чтобы в него туго входила вязальная спица. Эта спица будет осью прибора.

Сверху на банку наложите тройничок. Его можно сделать из жести от консервной банки. После того как припаяете тройничок на место, найдите его центр с помощью того же самого бумажного кружка, которым вы уже пользовались. В центре проверните шилом второе отверстие для оси.

На школьной ручке сверните из жести четыре трубки по 35 мм длиной и аккуратно пропаяйте их. На боковой стенке банки, на 10 мм выше дна, прочертите окружность и разделите ее на четыре равные части. В точках деления проделайте отверстия такой ширины, чтобы в них туго вошли заготовленные трубки. Эти отверстия можно сначала просверлить или проткнуть, а затем развернуть граненым шилом или напильником. Заусенцы можете не снимать.

Впаяйте концы трубок в отверстия банки. При этом все трубки должны смотреть швами по часовой стрелке. Свободные концы трубок запаяйте, наложив на них жестяные кружочки. Ось прибора установите так, чтобы ее нижний конец выступал из дна банки на 40 мм. В таком положении пропаяйте места прохода оси сквозь дно и сквозь тройничок.

Теперь на боковых сторонах трубок найдите места отверстий. Отверстия должны стоять напротив швов, то есть смотреть против часовой стрелки. Каждое отверстие должно быть в 30 мм от стенки банки. Просверлите отверстия или разверните их до диаметра 2 мм.

Для того чтобы с прибором удобно было работать, сделайте станину в форме рамки (рис. 13).

Материал для станины — жесть, согнутая на деревянном брусочке в форме «корыта», то есть с отогнутыми полками. В середине верхней перекладины станины просверлите отверстие, в которое должна свободно входить ось прибора. Поставьте станину на гладкий стол и с помощью отвеса найдите на нижней перекладине станины точку, лежащую как раз под отверстием. В этой точке затупленным концом гвоздя выдавите небольшое углубление — подпятник, — на него будет опираться нижний конец оси.

Чтобы ось не выскакивала из подпятника, сделайте фиксатор — скобочку из жести с отверстием, в которое ось проходит совершенно свободно.

Вставьте банку с осью в станину и добейтесь легкого ее вращения. Когда отрегулируете, поставьте весь прибор в кювету, таз или другой сосуд с низкими краями и наполните банку водой. Струйки так и брызнут из отверстий в трубках. Реакция этих струек начнет вращать сегнерово колесо сначала медленно, а затем все быстрее и быстрее.

Биметаллическая спираль

При нагревании все тела расширяются. Но одни тела при одинаковом нагревании расширяются больше, другие — меньше. Например, медь при нагревании расширяется больше, чем железо. Пользуясь этим свойством, можно построить очень интересный прибор с биметаллической спиралью. Биметаллической она называется потому, что спаяна из двух разных металлов. Слово «би» происходит от латинского слова «бис», что означает «дважды». От него происходят некоторые знакомые вам слова: «биплан» — самолет с двумя несущими плоскостями, «бинокль» — зрительная труба для двух глаз и т. п.

Одним металлом для нашей спирали будет медь или латунь, другим — железо. Проще всего взять железо от консервной банки: оно как раз подходящей толщины и уже луженое, так что его легче будет паять.

У банки диаметром 100 мм срежьте верхний бортик. Вырежьте место спайки и отрежьте от стенки полосу шириной 4 мм. Длина полосы получится около 300 мм. Вторую полосу шириной 4 мм вырежьте из листовой меди или латуни толщиной 0,2–0,3 мм. Ее длина тоже должна быть 300 мм. Если такого куска материала не достанете, можно составить эту полосу из нескольких кусков.

На листке бумаги начертите так называемую архимедову спираль. Для этого нужно провести горизонтальную линию и отметить на ней две точки, отстоящие одна от другой на 3 мм. Поставив ножку циркуля в одну из этих точек, проведите радиусом 3 мм дугу, равную половине окружности. Концы этой дуги должны опираться на горизонтальную линию.

Затем перенесите ножку циркуля во вторую из отмеченных точек и увеличьте его раствор так, чтобы карандаш попал в конец первой дуги. Снова проведите половину окружности, опирающуюся на горизонтальную линию (см. рис. 14).

Рис. 14. Схема построения архимедовой спирали.

Таким же образом, переставляя ножку циркуля то в первую, то во вторую точку и каждый раз увеличивая его раствор, продолжайте разворачивать спираль. Нужно четыре полных оборота.