Веселые научные опыты и эксперименты Тит Том

Сквозь игральную карту

Оборудование и материалы:

• игральная карта;

• ножницы.

На каком-либо дружеском вечере, где будут проводиться увеселительные мероприятия и показываться различные фокусы, вы сможете произвести фурор трюком, который предлагает вам Том Тит.

Никогда не спешите показать хороший фокус. Пусть вначале проделывают фокусы другие. Когда интерес к фокусам возрастет, а запас таковых истощится, предложите кому-нибудь пройти сквозь игральную карту, сделав в ней для этого отверстие. Вполне логично, что вам любезно предложат сделать это самому или ответят, что допускают такую вероятность, но для этого необходимо соответствующее расположение духа и смелость, а они не располагают ни тем ни другим. Возможно, вам приведут и другие отговорки. После всех подобных заявлений вызовитесь сами проделать этот финт.

Теперь возьмите игральную карту и проведите с ней следующую операцию. Посередине карты сделайте продольный разрез, несколько не доходя до краев, как показано на рис. 35 (1). По этому разрезу сложите карту вдвое и нанесите на ней разрезы по схеме, изображенной на рис. 35 (2). Далее, развернув аккуратно карту, возьмите ее за края и растяните. Согласитесь, отверстие получилось вполне достаточным для того, чтобы через него можно было свободно проникнуть, даже если перед этим вы плотно поужинали.

Итак, мы решили задачу, которую изначально казалось выполнить так же невозможно, как верблюду пройти сквозь игольное ушко.

Рис. 35

Непроизвольные движения

Оборудование и материалы:

• столовый нож;

• спички;

• картон.

Выберите из присутствующих того, кто не верит в спиритизм, вертящиеся столы, духов и т. п. Попросите его хорошо опереться рукой о стол и дайте ему обычный столовый нож.

Аккуратно расколите одну спичку с конца, не покрытого серой (Том Тит использовал фосфорные спички). Другую спичку с того же конца заострите и соедините их вместе под острым углом в форме латинской буквы V. Теперь посадите эти спички на лезвие ножа и попросите вашего скептически настроенного помощника хорошенько держать нож в горизонтальном положении – так, чтобы головки спичек все время слегка касались поверхности стола.

К глубокому изумлению присутствующих и самого недоверчивого зрителя, спички начнут двигаться вдоль лезвия. Это происходит от непроизвольного дрожания руки, в которой находится нож. Это дрожание человек, который держит нож, не ощущает, тем более оно остается незаметным для остальных зрителей.

Чтобы опыт был более эффектным, можно слегка надломить спички посередине – они будут изображать согнутые в коленях ноги наездника, а из плотной бумаги или картона вырезать его туловище и укрепить в разрезе спички (рис. 36).

Рис. 36

Если вы обладаете чувством юмора и немножко рисуете, изобразите в фигурке черты кого-нибудь, знакомого всем присутствующим, или просто известного персонажа.

Часы-свеча

Оборудование и принадлежности:

• несколько одинаковых свечей;

• линейка;

• маркер;

• секундомер или любые часы.

Этот опыт займет всего 10–15 минут, а в результате вы получите простые и надежные часы. Возьмите несколько одинаковых свечей, маркер, линейку и секундомер, например, в мобильном телефоне. Зажгите одну из свечей и зафиксируйте время. Через 5 минут горения с помощью линейки измерьте, насколько уменьшилась свеча (рис. 37).

Рис. 37

Таким образом, вы получите необходимые данные о скорости сгорания свечи. Из-за возможной неравномерности горения желательно провести несколько измерений, то есть нужно измерить остаток свечи через 10 и 15 минут, сравнить результаты и вывести среднее арифметическое значение – это значительно повысит точность будущего прибора. Теперь осталось лишь разметить свечи маркером на отрезки, соответствующие 5-минутным интервалам, и часы готовы (рис. 38).

Рис. 38

Автоматическая поливалка цветов

Оборудование и принадлежности:

• одноразовая капельница;

• пластиковая бутылка.

Неисчерпаемая инженерная мысль всегда может внести в нашу жизнь какое-то новшество, позволяющее ее разнообразить и облегчить. Всем известно, как важно регулярно поливать и подкармливать комнатные растения. Для автоматизации этих процессов предлагаем вам соорудить из подручных и вторичных материалов простой и эффективный аппарат (рис. 39).

Возьмите капельницу (1) и воткните иглу (2), ближнюю к дозатору, в завинчивающуюся крышку (3) от пластиковой бутылки. Затем наполните выбранную вами пластиковую бутылку (4) водой или раствором для полива растений и плотно закрутите крышку. Теперь осталось подвесить бутылку вверх дном на некотором возвышении рядом с растением. Подведите свободный конец капельницы (5) к месту полива, и вуаля – оросительная система готова. Колесиком дозатора (6) вы сможете регулировать интенсивность полива. Проградуировав бутылку, можно будет контролировать необходимое количество подкормки растений.

Рис. 39

Если дополнить установку разветвителем, можно централизованно увлажнять почву нескольких вазонов. Подобным же образом нетрудно организовать точечный полив растений на приусадебном или дачном участке, что позволит существенно уменьшить расход воды.

Античные часы

Оборудование и принадлежности:

• три пластиковые бутылки емкостью 0,5, 1,5 и 2 л;

• одноразовая капельная система;

• маркер;

• липкая лента (скотч);

• прочные, желательно капроновые, нитки.

Надежность и точность этой конструкции проверена тысячелетиями. Еще в Древней Греции и Древнем Риме были распространены водяные часы – клепсидры, различные по исполнению, но аналогичные по конструкции.

Изначально вам может показаться, что постройка такого прибора слишком сложна, но это обманчивое впечатление. Возьмите две пластиковые бутылки (рис. 40) – 2-литровую (1) и 1,5-литровую (2), причем стенки бутылок должны быть цилиндрическими и гладкими. В днище 2-литровой бутылки проделайте отверстие, в которое плотно должна входить 1,5-литровая бутылка, а в пробку (3) аккуратно воткните иглу от капельной системы (4). Бутылку 2 вставьте в бутылку 1 без пробки, горлышком вниз. Таким образом у вас получится устройство для автоматического регулирования уровня водяного столба.

Рис. 40

Чтобы задать желаемую высоту водяного столба, проколите в стенках бутылки 2 отверстия (5) на соответствующей высоте. Вода в данном устройстве выполняет функцию, аналогичную гире или пружине механических часов. Регулятором подачи жидкости (6) установите желаемый темп падения капель. Именно капли в данных часах отмеряют время. Чем ниже темп капания, тем на дольше хватит порции воды.

Чтобы собранную конструкцию можно было подвесить, в верхней части бутылки 1 проделайте три или четыре дырочки. Через эти вспомогательные отверстия проденьте прочную нить и закрепите устройство на необходимой высоте.

Для регистрации времени подсоедините свободный конец капельницы с иглой (7) к пробке (8) прозрачной емкости (10) – это будет своего рода циферблат. Изготовить этот элемент клепсидры можно из 0,5-литровой пластиковой бутылки, хотя для более экономного расхода воды и точных показаний времени лучше использовать прозрачную пластиковую трубку диаметром около 2 см. Важно, чтобы стенки трубки или бутылочки были ровными. В бутылочке нужно отрезать дно или проделать в нем отверстие для циркуляции воздуха.

Теперь разместите все элементы смонтированных часов. Обратите внимание: верхний край «циферблата» 10 должен находиться несколько ниже, чем регулятор подачи воды 6, иначе вода не сможет равномерно поступать. Для большей наглядности воду в клепсидре желательно подкрасить.

Для сброса воды, достигшей крайней верхней метки «циферблата», его необходимо оборудовать сифоном. Решить эту задачу предлагаем следующим образом: в пробку 8 вставьте еще одну иглу с трубочкой от капельной системы. Эта игла должна быть достаточно длинной, чтобы остаточный уровень воды после перелива оставался на нулевой отметке. Если длины иглы не хватает, дорастите ее до нужных размеров кусочком трубочки от все той же капельной системы.

Для большей наглядности схема соединений в пробке 8 на рис. 40 представлена на рис. 41, где 1 – игла, подающая воду; 2 – игла от переливного сифона; 3 – трубочка, подающая воду; 4 – переливная трубочка сифона; 5 – пробка «циферблатной» емкости; 6 – нулевая отметка.

Рис. 41

Теперь настал черед градуировки и калибровки прибора. Заполните подкрашенной водой бутылку 2 и вставьте ее в бутылку 1. В бутылке 1 вода должна находиться на постоянном уровне. Двигая колесиком регулятора 6, заполните емкость «циферблата» до уровня сифонной трубки 9. Затем добейтесь капельной подачи воды, желательно, чтобы интервал между каплями составлял примерно 1 с. На уровне сифонной трубки-иглы нанесите маркером метку 0.

Возьмите часы или включите на мобильном телефоне режим секундомера и через каждые 5 минут отмечайте маркером положение уровня воды в емкости «циферблата». Процесс градуировки может занять довольно много времени, но в результате у вас должен получиться тщательно отрегулированный и полностью готовый к работе прибор. Верхний уровень сифона лучше всего установить на уровне, соответствующем 12 часам, так будет удобнее следить за временем. Само собой разумеется, этот уровень должен быть ниже верхней кромки емкости «циферблата».

На выбранном вами уровне зафиксируйте липкой лентой трубочку перелива и опустите ее свободный конец в банку или бутылку. Собранную воду можно использовать многократно. Учтите, что нижний край переливной трубки должен быть несколько ниже, чем пробка циферблатной емкости.

Жидкостный манометр

Оборудование и принадлежности:

• одноразовая капельная система;

• картонная коробка;

• чернила или любой водорастворимый краситель;

• нитки.

Для регистрирования изменения давления жидкостей и газов необходим прибор манометр (свое название он получил от греческих слов «манос» – «редкий, неплотный» и «метрео» – «измеряю»). Самый простой, но, тем не менее, эффективный и надежный манометр – жидкостный. Изготовить его самостоятельно очень легко. Для этого вам необходимо лишь зафиксировать на вертикальной плоскости прозрачную трубку (1), изогнутую в форме латинской буквы U, как показано на рис. 42.

В качестве устойчивой вертикальной поверхности отлично подойдет обычная картонная коробка (2), например, из-под обуви. Трубочку можно взять от капельной системы. Пластиковые переходники (3) от все той же капельной системы, установленные на входном конце трубки манометра, облегчат подключения прибора к испытуемым объектам. Закрепить трубочку в нужном положении можно липкой лентой (скотчем), или кусочками мягкой проволоки, или нитками (4). Осталось только заполнить манометр рабочей жидкостью (5), в нашем случае это будет вода, и он готов к работе. Воду желательно подкрасить чернилами, чтобы четче видеть изменения показаний прибора. Наполнять манометр водой удобно медицинским шприцем.

Рис. 42

В неподключенном состоянии в обоих плечах манометра жидкость будет стоять на одном уровне, так как они уравновешены атмосферным давлением. Это положение нужно отметить на картоне ручкой или маркером как нулевое – 0. Подсоединив ко входному концу манометра соединительную трубку (6), вы можете убедиться в том, что он работает. Несильно втяните в себя через эту трубочку воздух, и вы тут же заметите движение жидкости вниз относительно нулевой отметки. Затем легонько подуйте в трубочку, и жидкость поднимется соответственно вверх. Таким образом, вы воочию убедитесь, как манометр реагирует на падение (разрежение) и на повышение давления.

Этот простой и надежный прибор может быть использован во многих захватывающих опытах. Кроме того, он идеально подходит для поверки горизонтальных поверхностей, так как в нейтральном (нулевом) положении оба плеча манометра находятся на одном горизонтальном уровне и точность их положения избыточна.

Вопреки закону Архимеда

Оборудование и принадлежности:

• стеклянный сосуд с гладким ровным дном;

• парафин.

На первый взгляд, предлагаемый опыт противоречит закону Архимеда. Покройте дно стеклянного сосуда тонким слоем парафина и положите на него кубик из парафина (рис. 43). Затем осторожно налейте в сосуд воды. Как ни странно, но парафин не всплывет, хотя его плотность меньше плотности воды. Слегка наклоняя сосуд, можно заставить кусок парафина передвигаться по дну, но он все равно не всплывет.

Объяснение этого парадокса заключается в том, что вследствие несмачиваемости парафина водой она не проникает между куском парафина и дном сосуда, а следовательно, на нижнюю поверхность куска парафина не действуют силы давления воды. Однако эти силы действуют на его верхнюю поверхность и прижимают парафин ко дну. Если же наклонить кусок парафина так, чтобы вода проникла под его нижнюю поверхность, то возникнет выталкивающая сила и парафин всплывет.

Известны случаи, когда подводные лодки, легшие на мягкий грунт, не могли оторваться от него, даже освободив от воды балластные цистерны. Это также объясняется тем, что вода не может проникнуть под корпус лодки, плотно прилегший к грунту.

Рис. 43

Послушные молекулы

Оборудование и принадлежности:

• емкость с кипятком;

• парафин;

• пипетка или шприц.

На поверхность чистой горячей воды поместите небольшой кусок парафина (воска, нафталина). Парафин расплавится и растечется по поверхности воды тонкой пленкой. Теперь дайте воде и парафину остыть. Парафин застынет в виде тонкой пластинки. Осторожно выньте эту пластинку, стараясь не касаться ее поверхности, и разделите на две части. Поместите их на горизонтальную поверхность, причем одну из них переверните. Теперь при помощи пипетки нанесите на поверхности пластинок капли чистой воды.

В результате мы сможем наблюдать несколько противоречивое явление: капли одной и той же жидкости на поверхности одного и того же материала ведут себя совершенно по-разному. На поверхности парафина, которая во время застывания соприкасалась с воздухом, капли воды не растекаются и имеют форму, аналогичную той, которую принимает ртуть на стекле, то есть в этом случае вода не смачивает парафин. На поверхности парафина, которая соприкасалась с водой, капли медленно растекутся, образуя тонкую пленку, то есть в этом случае вода смачивает парафин.

Почему же одно и то же твердое вещество в одном случае не смачивается жидкостью, а в другом смачивается?

Объясняется этот феномен так. Молекулы многих веществ, особенно органических, довольно сложны, и благодаря этому разные части таких молекул способны проявлять различные силы сцепления при взаимодействии с другими молекулами. Если каким-либо образом расположить подобные молекулы так, что в одну сторону будут обращены концы молекул, сильно взаимодействующие с водой, а в другую – слабо взаимодействующие, то из оного и того же материала получится пластинка с различными свойствами поверхности: одна не смачиваемая, а другая смачиваемая.

Итак, что же происходило в начале эксперимента? Парафин на горячей воде плавился, и молекулы жидкого парафина переориентировались, притягиваясь своими сильно взаимодействующими с водой концами к поверхности воды. Застыв в таком положении, они образовали двухстороннюю пластинку, свойства которой мы обнаружили в данном опыте.

Наиболее сильно влияние определенного расположения молекул в поверхностном слое у маслянистых веществ, обладающих смазочным действием.

«Дерни за веревочку»

Оборудование и принадлежности:

• обычная хлопковая нить;

• грузик массой 100–200 г

(груз и подвес можно изготовить из деталей детского металлического конструктора).

Несмотря на кажущуюся простоту, предлагаемый опыт (рис. 40) весьма показателен, поскольку объединяет в себе действие нескольких физических законов – упругих деформаций и инерции.

Если нижнюю нить натягивать медленно, то оборвется верхняя нить (рис. 44, а).

Если же за нижнюю нить резко дернуть, можно ее разорвать, но при этом верхняя нить останется целой (рис. 44, б).

Рис. 44

Чтобы объяснить, почему разрушение нити произошло в том или ином месте, следует рассмотреть процессы, предшествующие этому. Итак, тяжелый груз подвешен на нити, а снизу к грузу прикреплена нить той же прочности.

Следовательно, верхняя нить уже растянута до определенной длины и ее сила натяжения уравновешивает гравитационную силу притяжения груза. Медленно натягивая нижнюю нить, мы вызываем перемещение груза вниз.

При этом растягиваются обе нити, однако верхняя нить оказывается растянута сильнее, поскольку уже была частично растянута, и поэтому рвется верхняя нить.

Если же резко дернуть за нижнюю нить, то вследствие большой массы и инертности груза он даже при значительной силе, действующей со стороны нити, лишь незначительно ускоряется; за короткое время рывка груз не успевает приобрести заметную скорость и сколько-нибудь заметно переместиться.

Следовательно, верхняя нить практически не удлиняется и остается целой, а нижняя нить испытывает критические и запредельные деформации и рвется.

Подобным образом происходят разрывы и разрушения различных движущихся тел и в других случаях. Чтобы избежать нежелательных деформаций при резком изменении скорости, нужно применять демпфирующие (амортизирующие) устройства. Так, например, на подъемных кранах со стальными нерастягивающимися тросами между тросом и крюком устанавливают специальную пружину (амортизатор), которая может, не разрываясь, удлиняться и таким образом предохранять трос от разрыва.

Газовый термометр

Оборудование и принадлежности:

• стеклянная бутылка;

• пробка;

• одноразовая капельная система;

• кастрюля.

Трудно переоценить значение влияния температуры на физические и биохимические процессы, протекающие вокруг и внутри нас. Поэтому во все времена ученые работали над совершенствованием способов и технологий измерения температуры. Один из методов измерения температуры основан на законе Шарля (известнейшего французского физика), гласящего, что при постоянном объеме газа давление пропорционально температуре, то есть чем выше температура, тем выше давление. (Для жидкостей это соотношение также справедливо, но коэффициент температурного расширения жидкостей намного меньше, чем у газов, и, следовательно, жидкостные термометры менее чувствительны.)

Именно основываясь на этом принципе, предлагаем вам создать свой термометр (рис. 45). Возьмите стеклянную бутылку (1) (важно, чтобы она была сухой и чистой; чем больше объем бутылки, тем точнее и чувствительнее будет прибор) и герметично заткните ее пробкой (2). Предварительно вставьте в пробку толстую иглу (3) капельницы, при этом разрезать капельницу нигде не нужно – она сможет послужить и для других опытов. Затем, используя все ту же капельную систему, изготовим жидкостный манометр, который будет показывать изменения давления и соответственно температуры внутри бутылки.

Рис. 45

После заполнения рабочей жидкостью для выравнивания, то есть обнуления показаний манометра, нужно разъединить на короткое время и снова соединить трубочки между пробкой бутылки и манометром. При проведении этой операции очень выручает соединительная пластиковая муфта (4) на конце капельницы.

Таким образом мы выравниваем давление до атмосферного и в бутылке, и в манометре. В принципе, прибор уже готов к работе и будет реагировать на изменения температуры, но его еще необходимо торрировать и откалибровать (сделать его показания понятными и точными).

Для этого поместите бутылку в кастрюлю (5) с чистой водой так, чтобы из воды выглядывало 2–3 см горлышка бутылки.

Для того чтобы исключить температурное влияние металлического дна на показания прибора, подставьте под дно бутылки деревянный брусок (6) толщиной не менее 50 мм. Затем в воду добавьте лед в достаточном количестве, чтобы охладить ее до 0 °C, то есть до температуры плавления льда (для облегчения измерений можно воспользоваться обыкновенным уличным термометром). При понижении температуры давление газа в бутылке будет понижаться, и соответственно столбик жидкости на выходном конце (плече) манометра будет опускаться. Когда температура воды в кастрюли достигнет 0 °C, отметьте на манометре-термометре значение 0.

Теперь оставьте кастрюлю на плиту и доведите воду до кипения. В результате вы будете наблюдать постепенный рост давления и температуры, то есть столбик жидкости в выходном плече манометра будет подыматься, а во входном – наоборот понижаться. По достижению кипения обозначьте положение жидкости отметкой 100. Осталось разбить отрезок между метками 0 и 100 на необходимое количество равных делений – термометр готов.

Нагреть или охладить

Оборудование и принадлежности:

• автомобильная или велосипедная шина;

• насос;

• термометр.

Если вам доводилось накачивать насосом автомобильную или велосипедную шину, то вы не могли не заметить, что при этом соединительный шланг насоса заметно нагревался (рис. 46). Это и понятно, ведь, сжимая газ внешней силой, вы производите работу, в результате которой внутренняя энергия газа увеличивается, а следовательно, повышается его температура, то есть происходит нагрев.

Рис. 46

Теперь предоставим возможность сжатому газу расшириться и произвести работу против сил внешнего давления. Для этого дадим некоторое время остыть накаченной шине, а затем приоткроем запорный ниппель и в струю выходящего расширяющегося газа поместим термометр (рис. 47). Вы непременно заметите, что столбик термометра несколько понизится, что укажет на понижение температуры в исходящем потоке расширяющегося воздуха. Это говорит о том, что при расширении газ совершает работу – он охлаждается и его внутренняя энергия убывает (этот процесс называют дросселированием). Нагревание газа при сжатии и охлаждение при расширении являются выражением закона сохранения энергии. Именно на основе этого явления работает большинство холодильных машин и кондиционеров.

Рис. 47

Рассмотрим эти процессы подробнее. Когда молекула газа ударяется о неподвижное препятствие и отскакивает от него, скорость, а следовательно, и кинетическая энергия в среднем не изменяются. Но если молекула ударяется и отскакивает от надвигающегося на нее поршня (например, насоса или компрессора), то ее скорость и кинетическая энергия возрастают (подобно тому, как возрастает скорость теннисного мяча при встречном ударе ракеткой). Надвигающийся поршень передает отражающейся от него молекуле дополнительную энергию, следовательно, внутренняя энергия газа при сжатии возрастает. При отскакивании от удаляющегося поршня скорость молекулы уменьшается, поскольку молекула совершает работу, толкая удаляющийся поршень. Поэтому расширение газа, связанное с отодвиганием поршня или слоев окружающего газа, сопровождается совершением работы и приводит к уменьшению внутренней энергии газа.

Итак, сжатие газа внешней силой вызывает его нагревание, а расширение газа сопровождается его охлаждением.

Воздушный пистолет

Оборудование и принадлежности:

• одноразовый шприц емкостью 20 мл;

• винная пробка.

Из предыдущего опыта мы узнали, что при повышении давления повышается внутренняя энергия газа, следовательно, сжатый газ способен выполнять работу. Аналогично расширяющимся пороховым газам сжатый воздух может сообщать ускорение и метательному снаряду.

Давайте попробуем сделать примитивный однозарядный пневмопистолет. Для этой цели отрежьте от шприца емкостью 20 мл переднюю стенку, к которой присоединяется игла. В качестве снаряда будем использовать винную пробку. Кора пробкового дуба – материал мягкий и податливый, поэтому ее легко будет подогнать под необходимые формы. Отведите поршень шприца в крайнее положение, а со свободной стороны вставьте пробковый снаряд (рис. 48, а). Пробка должна входить плотно, но не слишком глубоко в ствол вашего импровизированного оружия.

Удерживая одной рукой тубу шприца, другой сильно и резко надавите на шток поршня шприца. Под действием сжатого, как пружина, воздуха пробка вылетит из шприца подобно снаряду или пуле (рис. 48, б).

Рис. 48

По такому же принципу работают все пневматические винтовки и пистолеты, разница заключается только в способе сжатия воздуха, длине ствола и удобстве пользования.

Паровая пушка

Оборудование и принадлежности:

• лабораторная стеклянная пробирка;

• кусочек сухого горючего или свеча;

• подвижная платформа (например, из детского металлического конструктора).

Перегретый пар содержит в себе гораздо больше внутренней энергии, чем сжатый воздух, и, соответственно, может выполнять большую работу. Проведите не сложный, но наглядный эксперимент. На платформе, построенной из детского конструктора, установите и закрепите стеклянную пробирку, заполненную наполовину водой и плотно закрытую пробкой (рис. 49). Под нижний край пробирки поместите источник тепловой энергии – кусочек сухого горючего или свечу. Установите на горизонтальной поверхности испытуемую установку и зажгите горючее. Через некоторое время вода закипит, и в какой-то момент пробка выстрелит из пробирки, а сама платформа откатится в противоположном направлении (рис. 50).

В данном эксперименте наблюдается выполнение нескольких физических законов: закона термодинамики, третьего закона Ньютона и закона сохранения импульса. Вначале испытуемая тележка покоится. Тепловая энергия пара превращается в кинетическую энергию пробки, и тележка откатывается. Откат «пушки» – результат отдачи. Отдача – это не что иное, как противодействие со стороны снаряда (пробки). Согласно третьему закону Ньютона сила, действующая со стороны «пушки» тележки с пробиркой на «снаряд»-пробку, равна силе, действующей со стороны «снаряда» на «пушку».

Рис. 49

Рис. 50

Простые механизмы

Бутылочный ксилофон

Оборудование и принадлежности:

• семь одинаковых стеклянных бутылок;

• два карандаша;

• вода.

Нет на свете человека, которому хоть раз в жизни не хотелось поиграть на музыкальном инструменте. Да вот незадача – далеко не в каждом доме есть таковые. Но, как говорится, было бы желание, а инструмент можно сделать и самостоятельно.

Итак, возьмите семь стеклянных бутылок (желательно одинаковых) и выстройте их в ряд. Наполните водой, как показано на рис. 56. Количество воды в бутылке будет обеспечивать необходимый тон.

Каждый музыкальный инструмент нуждается в настройке. Постукивая карандашом по бутылкам и уменьшая или увеличивая в них уровень воды, вы сможете настроить ваш ксилофон. Частота звуковых колебаний (звуковой тон), издаваемых бутылкой с водой, зависит от высоты воздушного столба, поэтому с изменением количества воды меняется звучание бутылки. Принцип действия всех духовых инструментов базируется именно на изменении длины воздушного столба. Нажимая на клавиши, музыкант переключает клапаны, открывающие и закрывающие воздушные каналы, соответствующие определенной ноте.

После настройки попробуйте, ударяя по бутылкам карандашами, исполнить какую-нибудь несложную мелодию.

По мере развития ваших навыков инструмент можно усовершенствовать, например увеличив количество бутылок и «настроив» диезы, что позволит расширить диапазон звучания.

Для более звонкого звучания настроенные бутылки можно подвесить на веревочках. В фольклорных ансамблях часто применяют именно такие инструменты, в чем вы можете убедиться, например, посмотрев мультфильм «Жил-был пес». Для еще большего разнообразия звучания в качестве источника звука можно использовать наполненные водой стеклянные и хрустальные бокалы. Хрустальные бокалы дают очень чистый и мелодичный звук, но обращайтесь с ними осторожно, ведь они довольно хрупкие и могут разбиться. Пригласив своих друзей, вы сможете организовать маленький оркестр и весело провести досуг.

Рис. 56

Упругие деформации

Оборудование и принадлежности:

• кусок стрейчевой ткани 10  20 см;

• мел или маркер;

• два карандаша;

• иголка с ниткой;

• поролоновая губка;

• плотный картон;

• клей ПВА.

Все соприкасающиеся тела действуют друг на друга с некоторой силой, при этом они испытывают деформацию: изгиб, сжатие, растяжение, кручение. В зависимости от свойств материалов эти явления могут быть практически незаметными или же, наоборот, ярко выраженными. Например, стекло – очень твердый и хрупкий материал, но, тем не менее, каждый стеклянный предмет деформируется, просто пределы упругих деформаций очень малы (то есть после них предмет восстанавливается в своих размерах без всяких последствий), и, как правило, мы их не замечаем. Другое дело предметы из резины и прочих эластичных и упругих материалов: мячи, скакалки, губки, пружины и т. д.

Рассматривая рычаг как прямой стержень, мы не принимали во внимание, что при нагрузке он немного деформируется, прогибается. При точных расчетах деформациями пренебрегать нельзя. Крайне важно учитывать данные явления при проектировании домов, мостов и механизмов.

Чтобы наглядно исследовать, какие изменения происходят во время упругих деформаций, предлагаем провести серию не сложных, но показательных экспериментов.

Итак, возьмите кусок стрейчевой ткани или широкую резиновую ленту размерами 10 20 см. Для удобства проведения опытов рекомендуем по более узким краям обшить ткань вокруг двух карандашей (рис. 57).

Мелом или маркером нанесите на ткань разметку в виде сетки с квадратными ячейками.

Рис. 57

Опыт № 1. Растяжение. Разведите карандаши в противоположные стороны, растягивая ткань в длину. В результате растягивания вы заметите, что чем больше деформируется ткань, тем уже она становиться в середине. Форма квадратных ячеек наглядно меняется – они вытягиваются и худеют (рис. 58). Именно так деформируются различные предметы при растяжении.

Рис. 58

Опыт № 2. Сдвиг. Удерживая нижний карандаш неподвижно, начните сдвигать верхний карандаш вправо. По мере все большего смещения станет заметно, как изменяется форма ячеек во время деформации сдвига (рис. 59). Аналогичные явления происходят со стволами деревьев, когда они раскачиваются.