Научные забавы. Физические эксперименты, геометрические задачи, фокусы, игры и самоделки

Смешная дуэль

Вбей рядом два гвоздя, подвесь к ним на нитках яблоко и грушу. Если, держа нитку натянутой, ты отведёшь в сторону яблоко и отпустишь его, оно стукнется о грушу и остановится. А его движение передастся груше; теперь груша качнётся, как маятник, и, в свою очередь, ударит по яблоку; так будет продолжаться до тех пор, пока движение постепенно не затихнет.

Этот простой прибор поможет нам изучить закон инерции; кроме того, мы воспользуемся им, чтобы сделать забавную игрушку.

Согнём два куска достаточно упругой проволоки под прямым углом так, чтобы у нас на сгибе получилось колечко. Колечки эти наденем на наши гвозди; нижние концы проволок воткнём в грушу и яблоко и загнём их внизу, чтобы наши гири не соскользнули с проволоки. К верхним концам приклеим сургучом фигурки фехтовальщиков, как показано на рисунке. Толкнём теперь яблоко и будем любоваться потешной дуэлью двух врагов. Они будут яростно нападать друг на друга, но никому из них не удастся ни разу задеть шпагой своего противника.

Маятник-художник

Если мы выведем маятник из вертикального положения и отпустим, он совершит ряд колебаний, причём каждый раз будет проходить через прежнее своё вертикальное положение. Но если мы не просто отпустим, а толкнём его вбок, чтобы он не проходил через вертикаль, он опишет более или менее сплюснутый эллипс, причём этот эллипс и сам будет медленно поворачиваться вокруг своего центра в том же направлении, в котором двигается груз. В этом можно убедиться на очень простом опыте.

Подвесим на крепкой нитке тяжёлую книгу. Рядом с ниткой на столе укрепим две соломинки АВ и ВГ, соединённые булавкой в точке В. Конец А одной из соломинок приколот к столу булавкой. Булавка В только скрепляет соломинки, она не вколота в стол. Соломинка ВГ слегка расщеплена на конце Б, чтобы в щель можно было ввести нитку, на которой подвешена книга; после того как нитка введена, конец щели заклеивается капелькой сургуча. В точке Г эта соломинка проколота тонкой иголкой, остриё которой опирается на закопчённое стекло, положенное на стол.

Теперь толкнём книгу так, чтобы нитка описывала в воздухе конус. Наш маятник приведёт в движение соломинки, и остриё иглы станет чертить по копоти пути, проходимые в воздухе нашим маятником. Мы приводим здесь уменьшенную копию пути; этот рисунок вычертила игла по копоти на стекле.

Ещё несколько опытов по механике

Вверх по скату

Этот опыт с первого взгляда противоречит законам тяжести.

Склей основаниями два картонных конуса. Устрой наклонную плоскость, положив две палки на две книги разной высоты. Не забудь их раздвинуть, чтобы расстояние между палками на большой книге было больше, чем расстояние между палками на маленькой книге.

Положи теперь свою картонную фигуру на палки. Зрителю покажется, что конусы катятся кверху.

Он ошибётся, конечно, потому что палки раздвинуты под углом, и ось конусов, на которой находится их центр тяжести, не повышается, а понижается. Так что на самом деле конусы будут катиться не кверху, а книзу.

Вверх по линейке

Сейчас два конуса катились у нас вверх по наклонным палкам. Давай проведём ещё один опыт, который на первый взгляд противоречит законам тяжести. Из плотной бумаги или из тонкого картона склей кольцо; на внутреннюю сторону его приклей пломбу или просто кусочек сургуча. Поставь кольцо вертикально на наклонную плоскость так, чтобы пломба находилась около вертикального диаметра кольца со стороны, обращённой к приподнятому краю наклонной плоскости. Отпусти кольцо, и благодаря дополнительному грузу твоё кольцо покатится вверх по скату. Когда пломба опустится до наклонной плоскости, кольцо остановится в этом положении. Если ты склеишь круглую коробку и груз упрячешь внутрь, зрители будут ахать и охать, не понимая, почему эта коробка катится вверх по склону.

Послушная груша

На нитке к потолку подвязана груша.

Как поставить под ней нож так хитро, чтобы груша, упав, рассеклась о лезвие ножа на две половинки?

Для этого достаточно окунуть грушу в стакан с водой и быстро убрать стакан. Несколько капель упадёт на стол или на пол, а мы приметим, куда они упали. Никто не должен знать о нашей хитрости. Зрители придут, увидят грушу, подвешенную к потолку, а о капле воды мы им не скажем. Просто в нужную минуту мы подставим под грушу нож, а кто-нибудь пережжёт нитку. И нож рассечёт грушу на две равные части.

После некоторого навыка мы возьмёмся, пожалуй, подставить под грушу два ножа, крест-накрест, и в чашку, помещённую под ножами, свалится с потолка четыре равные четвертушки!

Передача толчка через ряд монет

В физических кабинетах этот опыт показывают, пользуясь рядом шаров из слоновой кости, подвешенных на тонких нитях. А нам хватит нескольких двугривенных.

Разложим их на столе рядком на одной линии так, чтобы они прикасались друг к дружке. Одну из монет отведём в сторону и толкнём так, чтобы она скользнула по столу и ударила в крайнюю монету ряда. Толчок благодаря упругости монет передастся по всему ряду, и последний двугривенный оторвётся и отъедет в сторону. Если ударим двумя монетами сразу, две монеты оторвутся от ряда.

Нужно только, чтобы стол был очень скользким и удар был направлен точно. Немножко тренировки – и опыт удастся отлично.

Упрямая звёздочка

Слепи из свежего хлеба неуклюжую звёздочку, такую, как у нас на рисунке, и примерно такой же величины.

Попробуй, брось её изо всех сил об пол. Она подпрыгнет – и ничего ей не сделается: упругие отростки спружинят и выпрямятся как ни в чём не бывало.

Можешь даже положить эту хлебную звёздочку на стол и сильно стукнуть по ней кулаком. Тебе всё равно не удастся её сплющить: её спасёт упругость.

Помни только, что звёздочку нужно слепить непременно из свежего хлеба; иначе ничего не выйдет из этого опыта.

Катапульта из перьев

Вряд ли в военном музее, среди старинных метательных машин, катапульт и баллист, ты найдёшь такое орудие. Наша катапульта стреляет комочками бумаги или катышками хлеба. Ни шума, ни дыма!

Чтобы построить эту катапульту, нам понадобятся только три пёрышка, годятся и перья, не годные для письма. Воткни два пера в стол (только, чур, не в школьную парту) вертикально, одно позади другого, на расстоянии, равном длине пера.

Осторожно, чтобы не сломать концы, отогни назад переднее перо и придержи его концом третьего пера, пропущенным в вырез второго. Пружина натянута; положи на неё свой снаряд и потяни назад третье перо. Катапульта тотчас же выстрелит. Она метнёт твой снаряд на 5–6 м!

Крепкая игла

Кажется, невозможно иголкой, да ещё тонкой, пробить трёхкопеечную монету. Между тем это совсем нетрудно.

Достаточно проткнуть пробку иголкой так, чтобы чуть-чуть показалось остриё; потом выступающее ушко надрезать напильником и отломить. Если теперь поставить пробку на монету (как у нас на рисунке) и с силой совершенно прямо ударить по пробке молотком, игла легко пробьёт монету, потому что сталь твёрже сплава, из которого отчеканена монета, а пробка не даёт игле согнуться.

Опыты с жидкостями и газами

Полный или неполный?

Налей в стакан воду до самого края. Полон он или не полон? Ты говоришь – полон. Проверим.

Возьмём два десятка гривенников и будем опускать в стакан монетку за монеткой. Если погружать гривенники в воду осторожно, без всплеска, немало их поместится в этом «полном» стакане, и вода не скоро начнёт переливаться через край; при этом поверхность воды в стакане понемногу примет выпуклую форму.

Иголки и булавки на воде

Поверхность воды представляет собой довольно упругую плёнку. Если положить на воду иголку или булавку так осторожно, чтобы их не смочила вода, эта плёнка отлично выдержит их тяжесть; иголка будет плавать, вернее, лежать на упругой плёнке, и даже невооружённым глазом можно будет видеть, как под тяжестью иголки вогнулась поверхность воды.

Вот несколько способов, которыми можно положить иголку или булавку на воду, не прорвав поверхностной плёнки.

Можно подвесить булавку на двух нитках, а потом, когда она ляжет на воду, убрать эти нитки. Трудность тут в том, чтобы, убирая нитки, не задеть ими булавку.

При известной ловкости можно, держа булавку за остриё, положить её на воду и отпустить в тот момент, когда она совпадёт со своим отражением. Тут нужна очень уверенная рука.

Гораздо легче положить булавку на вилку, потом погружать вилку в воду, понемногу поворачивая её отвесно.

Наконец, самый лёгкий способ: положить на воду листок папиросной бумаги, на него положить булавку. Бумага намокнет через минуту-другую и пойдёт ко дну; булавка же останется на поверхности воды.

Если ты намагнитишь предварительно иголку, а потом положишь её на воду, у тебя получится отличный компас: намагниченный конец иглы будет точно указывать на север.

«Русские горки»