Знакома ли вам ситуация, когда после дня рождения или какого-то другого праздника в доме появляется множество воздушных шаров? Сначала шарики детей радуют, они играют с ними, но вскоре на них перестают обращать внимание и шарики только путаются под ногами. Что с ними сделать, чтобы они не лежали без всякой цели, а принесли пользу? Конечно же, использовать в познавательной деятельности!
Вообще, воздушные шарики – прекрасный материал для демонстрации различных опытов и моделей. Было бы интересно написать книжку, в которой все физические понятия будут объяснятся через них 🙂 Ну а пока я хочу предложить вам провести больше десятка экспериментов из разных областей науки – от термодинамики до космологии, – в которых общим является реквизит: воздушные шары.
1. Фокус с протыканием шарика.
Понадобится надутый воздушный шарик, скотч, металлическая спица или длинное шило.
Обязательно предупредите ребенка, что шарик после этого фокуса хоть и не лопнет, но будет безвозвратно испорчен.
| Материалы для фокуса |
| Если воткнуть шило там, где наклеен скотч, шарик не лопнет |
2. Фокус с несгораемым шариком.
Понадобится свечка, один надутый и один новый воздушный шар (этот второй шар надо наполнить водой из-под крана, а потом надуть и завязать так, чтобы вода осталась внутри).
| Контрольный экземпляр от огня лопнул |
А теперь “поколдуйте” над вторым шариком и объявите, что он больше не боится огня. Поднесите его к пламени свечи. Огонь будет касаться шара, но с ним ничего не произойдет!
Этот фокус наглядно демонстрирует такое физическое понятие как “теплопроводность”. Секрет фокуса в том, что вода, находящаяся в шарике, “отбирает” все тепло свечи на себя, поэтому поверхность шарика не нагревается до опасной температуры.
| Шарик с водой не лопается |
3. Сколько весит воздух?
Дети часто думают, что воздух вокруг нас – это пустота, ничто.
Чтобы наглядно объяснить им, что воздух это тоже физическая субстанция, которая имеет определенные свойства, например, вес, можно провести этот опыт. Понадобятся рычажные весы и воздушный шарик. Если дома нет готовых весов, то можно использовать горизонтальную палочку, подвешенную на нитку за середину, или даже одежные “плечики”.
Убедитесь, что весы хорошо уравновешены. После этого к одному концу весов подвесьте на ниточке воздушный шарик. А другой конец уравновесьте подходящим грузом. Столько весит надутый воздухом воздушный шарик (у нас вес шарика равнялся 8 пластмассовым монеткам). После этого выпустите воздух из шарика. Равновесие весов нарушилось. Чтобы его восстановить, надо убрать часть груза (мы убрали одну монетку). Значит, воздух, который был в шарике, весил ровно столько, сколько весил груз, который нам пришлось убрать (т.е. как одна пластмассовая монетка).
| 1. Уравновешиваем грузиками весы с подвешенным воздушным шаром 2.  Выпускаем воздух – груз перетягивает3. Снова уравновешиваем весы. Разница в грузиках и есть вес воздуха в шаре |
Р.S. Как верно отметил в комментариях Igor, опыт демонстрирует не абстрактный “вес воздуха”, а разницу в весе между сжатым воздухом в шарике и воздухом в комнате. Малышам это объяснять не обязательно, а вот для более старших детей можно провести аналогичный опыт с надутым и пустым кульком и объяснить разницу в результатах (см. комментарий Игоря).
Понадобится надутый воздушный шарик и маленькие кусочки бумаги.
Потрите шарик о волосы. Поднесите к кусочкам бумаги – они прилипнут на шарик!
Опыт наглядно демонстрирует существование статического электричества. Когда мы трем шарик о волосы, он получает отрицательный электрический заряд. А так как разноименные заряды притягиваются, то к шарику притягиваются и бумажки, у которых есть кроме отрицательного и положительный заряд.
Шарик будет притягивать не только бумажки, но и волосы, пылинки, прилипать к стене и даже искривлять тонкую струйку воды из крана.
| Наэлектризованный воздушный шарик притягивает кусочки бумаги |
| Шарик притягивает волосы |
| Наэлектризованный шарик прилипает к стене |
| Шарик притягивает струйку воды |
5. Притяжение шариков.
Одноименные электрические заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются. Этот физический закон можно продемонстрировать, заряжая шарики от разных материалов. Если оба шарика наэлектризовать трением о волосы, то подвешенные за нитки рядышком, они будут друг от друга отклоняться (трением о волосы мы наэлектризовали шарики так, что они оба приобрели отрицательный заряд).
А если один из шариков наэлектризовать о какую-нибудь синтетическую ткань, а другой о волосы, то шарики начнут друг к другу прилипать. Т.е. они получили разный заряд – один шарик положительный, а второй – отрицательный.
| Слева шарики отталкиваются (они заряжены одноименно), справа – притягиваются (заряжены разноименно) |
6. Воздушный шарик в качестве реактивного двигателя.
Эта наглядная модель демонстрирует принцип работы реактивных двигателей. Подробно о том, как сделать такую машинку, я писала здесь.
Принцип ее работы в том, что струя воздуха, вырывающаяся из шарика, после того, как его надули и отпустили, толкает машинку в противоположном направлении.
| Реактивный двигатель для игрушечной машинки |
7. Пневматический подъемник.
Во многих механизмах используют силу давления воздуха.
| Пневматический механизм поднимает кузов |
8. Надуваем шарик углекислым газом.
В пластиковую бутылку через воронку насыпаем соду (мы насыпали 2 ст. ложки) и наливаем туда же немного столового уксуса (на глаз). Многим знаком этот опыт: так обычно показывают детям вулкан – в результате бурной химической реакции получается много пены, которая “убегает” из сосуда. Но в этот раз нас интересует не пена (это одна лишь видимость), а то, что получается в ходе этой реакции – углекислый газ.
| К соде добавляем уксус – в результате химической реакции выделяется углекислый газ, который и надувает шарик |
9. Фокус с надуванием шарика в бутылке.
Подготовьте две пластиковые бутылки и два ненадутых воздушных шара. Все должно быть одинаковым, за исключением того, что в одной бутылке в дне надо сделать незаметное маленькое отверстие. Натяните шарики на горлышки бутылок и заправьте их внутрь. Проследите, чтобы вам досталась бутылка с дырочкой. Предложите устроить соревнование: кто первым надует шарик внутри бутылки? Итог этого соревнования предрешен – ваш партнер не сможет даже чуть-чуть надуть шар, а у вас это прекрасно получится.
Но вся бутылка уже заполнена воздухом! Поэтому шарику надуваться некуда. Чтобы это получилось, надо сделать в бутылке дырочку, через которую будет выходить лишний воздух.| 1. Готовим шарик с бутылкой для фокуса 2. Так выглядит надувание шара в целой бутылке 3. Так выглядит надувание шара в бутылке с проколотым дном |
10. Худеющий и толстеющий шарик.
То, что различные тела и газы расширяются от тепла и сжимаются от холода, можно легко продемонстрировать на примере воздушного шара.
После этого положите шарик в холодильник на 20-30 минут. И снова измерьте его окружность. Вы обнаружите, что шарик “похудел” на почти на сантиметр (в нашем опыте он стал 79,7 см). Это произошло из-за того, что воздух внутри шарика сжался и стал занимать меньший объем.| 1. Измеряем шарик 2. Кладем в холодильник 3. Достаем из холодильника и измеряем снова |
11. Модель расширения Вселенной
Детям трудно понять тот факт, что наша Вселенная расширяется, но нет никакого центра этого расширения. Какой бы объект мы ни выбрали, остальные объекты от него удаляются во все стороны. Как это может быть, чтобы и от Земли все звезды и планеты “разбегались”, и от далекой Альфа Центавра тоже “разбегались”? Где-то они же все скопятся? Или нет?
Расширение нашей Вселенной можно показать на модели из воздушного шарика. Для этого надо перед тем как надувать шарик, нарисовать на нем несколько звездочек (только очень маленьких, ведь они при надувании сильно увеличатся).
Попросите ребенка понаблюдать, что происходит с расстоянием между звездами, пока вы будете надувать воздушный шар. Звезды будут удалятся друг от друга, но так, что от каждой отдельно взятой звезды остальные будут разбегаться в разные стороны. Все от нее и ни одной к ней!
| 1. Измеряем расстояние от нашей звезды до других звезд 2. После того как шар надули, снова измеряем расстояния. |
12. Барабан из шарика.
Чтобы сделать простейший барабан, надо на консервную банку натянуть мембрану, сделанную из воздушного шарика. Подробнее о том, как его сделать, я писала здесь.
Опыт демонстрирует то, что звук, который мы слышим, получается из-за колебаний воздуха. Мембрана из шарика от удара колышится, эти колебания по воздуху доходят до барабанной перепонки в нашем ухе, которая тоже начинает колебаться, а мозг эти колебания преобразует в сигналы, которые мы воспринимает как “звук”.
| Мембрана из шарика создает звуковые колебания |
13. Подслушивающее устройство из шарика.
Приложите надутый воздушный шарик к уху и послушайте – окружающие звуки будут слышны гораздо лучше. Если второй человек будет очень тихо шептать совсем рядом с поверхностью шара, то его голос будет слышаться как довольно громкий.
Дело в том, что в этом опыте воздушный шарик выступает как звуковая линза. Форма его поверхности собирает звуковые волны и направляет их в одну точку.
| С помощью шара можно усилить звук |
14. Шарик со стабилизатором.
Для чего летательным аппаратам нужны стабилизаторы легко понять, попробовав запускать вот такой вот воздушный шарик с хвостом. Он ведет себя как маленькое привидение с моторчиком:) Хвост надо так привязать к ненадутому шарику, чтобы его можно было надувать, а потом отпускать.
Без хвоста такие шарики безумно мечутся по дому, а с хвостом их полет становится более спокойным и гармоничным. Но, все равно, получается ужасно забавно!
15. Шарик-свисток
Что звуковые волны получаются при колебаниях воздуха мы уже знаем. На этом принципе основана еще одна игрушка из воздушного шарика – свисток. Громко, весело и со смыслом!
Другие наши опыты и эксперименты смотрите на отдельной странице моего блога “Клуб почемучек и опыты для детей“. Например, там можно найти опыты с магнитами или подборку игр и опытов со льдом.
23.11.2022
Воздушные шарики – это отличный материал для декора помещения, а еще – для рукоделия, например, это подходящая заготовка для игрушечного дирижабля. А еще с их помощью можно изучать основы физики!
Содержание:
Что нужно: надутый шар, рычажные весы (их можно заменить самодельной конструкцией в виде легкой палочки – ее за середину привязывают на нитку и подвешивают в горизонтальном состоянии)
К одному краю весов или палочки прикрепляют надутый шар.
Уравновешивают всю конструкцию подходящим грузом, например, пластиковыми счетными палочками или спичками. Затем шарик прокалывают – равновесие нарушается. Значит, бывший в шарике воздух весил некоторое количество граммов.
Что нужно: ненадутый шар, пустая пластиковая или стеклянная бутылка любого объема, столовый уксус, кухонная сода
В пустой шар насыпаем около двух чайных ложек соды, а в сосуд наливаем 3-4 столовые ложки уксуса. Шарик с содой натягиваем на горлышко сосуда и размещаем шар вертикально. Сода высыпается из шара в бутылку, смешивается с уксусом и вызывает химическую реакцию с выделением углекислого газа. Его становится все больше, сначала он заполняет собой бутылку, а затем начинает выходить из нее. Далее он попадает в шар, который начинает надуваться.
Что нужно: ненадутый шар, пустая пластиковая бутылка любого объема
Натяните пустой шар на горлышко емкости и засуньте его внутрь.
Начинайте надувать шар. К сожалению, это невозможно – необходимо, чтобы в бутылке оставалось место для его расширения, а она уже полностью наполнена воздухом, ему некуда деваться, ведь горлышко герметично закрыто. Теперь сделайте в любой части бутылки отверстие. Лишний воздух выйдет из сосуда, и шарик отлично надуется.
Что нужно: надутый шар, порванная на мелкие кусочки бумага
Потрите шар о волосы или шерстяную одежду, одеяло. Затем его подносят к бумажкам, и они прилипают на шарик. Этим экспериментом можно доказать явление статического электричества. При трении шарика о шерсть или волосы его поверхность приобретает отрицательный заряд. У бумажек же есть заряды и отрицательные, и положительные. Заряды с разными знаками притягиваются, как результат, бумага, а также пылинки и другие очень легкие предметы прилипают к шарику.
Такой шар-магнит может даже прилипать к потолку или стене. А если его поднести к очень тонкой струйке воды из-под крана, он может ее слегка искривить. Также можно один шар натереть о волосы или шерсть, а второй – о полиэстер или другую синтетику. Такие шарики прилипнут друг к другу. А еще можно устроить необычную регату. Складываем из листа бумаги простейшую лодочку. Набираем воду в ванну или широкий таз, опускаем туда наше плавательное средство. Надутый воздушный шар трем о волосы или шерсть, подносим его к судну. Кораблик плывет.
Но если заряды с разными знаками притягиваются, значит, одноименные должны «разъезжаться» в разные стороны? Это явление нам тоже продемонстрируют шарики. Возьмите два надутых шара и потрите их оба за волосы. Если теперь их подвесить рядом за нитки, они действительно начнут отклоняться, ведь оба они теперь имеют заряд «минус».
Что нужно: пустой шарик
Вселенная постоянно расширяется, это уже доказанный факт.
Однако геометрического центра у этого явления нет – объекты движутся во все стороны от любой случайно взятой точки. Условно говоря, звезды разлетаются одновременно и от нашей планеты, и от Солнца, и от Сириуса, и от Большой Медведицы. Как это продемонстрировать с помощью шарика?
На пустом шаре нарисуйте очень мелкие, но хорошо различимые звездочки и планеты. Надувайте шар и наблюдайте, как изменяется расстояние между объектами, пока шарик надувается. Они удаляются друг от друга, но это происходит так, что от каждой планеты или звезды остальные объекты будут «разъезжаться», причем к ней не будет приближаться ни один.
Что нужно: надутый шар, скотч, длинный острый предмет, например, спица для вязания
Наклейте небольшие кусочки клейкой ленты на шар в двух диаметрально противоположных друг другу местах. Теперь втыкайте в шарик спицу так, чтобы она прошла через участки с лентой. Дырка при проколе все равно образуется, но скотч не дает шарику разорваться, а само отверстие при этом будет надежно прикрыто спицей.
К сожалению, после того, как спицу вытащат, шарик будет безнадежно испорчен.
Что нужно: надутый шар
Приложите шар к своему уху. Теперь окружающие звуки вы будете слышать намного лучше. Пусть второй человек что-то очень тихо прошепчет прямо около шарика – вы все очень хорошо услышите. Воздушный шар в этом случае является линзой. Звуковые волны собираются на его поверхности и направляются в одну точку.
Что нужно: пустой шар, небольшой легкий предмет
На край стола кладем ненадутый шарик, сверху на нем располагаем груз. Присаживаемся рядом со столом и начинаем надувать шар. Груз начинает подниматься! Этот эксперимент демонстрирует принцип действия пневматического подъемника.
Что нужно: горящая свечка, два шарика – один следует надуть, а во второй налить воды и надежно его завязать
Подносим первый шарик к огню свечи – он лопнет, как только до него дотронется пламя.
Если же огонь коснется «водяного» шара, с последним ничего не случится. Это легко объяснить: находящаяся внутри него вода забирает на себя все тепло пламени, и шар до критической температуры не нагревается.
Что нужно: пустые воздушные шары, сантиметровая (портновская) лента
Этот эксперимент показывает способность тел и веществ сжиматься от холода и расширяться от тепла. Зимой отправьтесь на прогулку с пустым шаром и надуйте его на улице как можно туже. Если затем занести его в теплое помещение, скорее всего, он лопнет – это объясняется резким расширением воздуха внутри него, и материал не выдерживает такого давления.
Другой шарик, напротив, надуйте в тепле. Измерьте портновской лентой длину окружности шара, а затем поместите его на полчаса в холодильник (зимой можно отправить шарик на холодный балкон). Затем измерьте его повторно – шар «похудеет» на 1-2 см. Это обратный процесс: воздух внутри него сжался и теперь занимает меньший объем.
••• Thinkstock Images/Comstock/Getty Images
Автор: Мо Мозуч
Сегодняшний пушистый зеленый теннисный мяч сильно отличается от своих предшественников. Оригинальные теннисные мячи были сделаны из кожи и набиты шерстью или мехом. Хотя мячи выглядят по-разному, теннис как вид спорта был и остается основанным на физике. Современные теннисные мячи можно использовать в различных экспериментах, в которых исследуются факторы, влияющие на отскок мяча.
Теннисные мячи можно использовать вместе с большими спортивными мячами для демонстрации принципа кинетической энергии или того, как энергия может передаваться между объектами. Учащиеся держат теннисный мяч поверх баскетбольного мяча и одновременно бросают его из окна или платформы.
Если позиционирование выполнено правильно, баскетбольный мяч сначала ударится о землю и отскочит обратно в теннисный мяч, отправив меньший мяч высоко в воздух. Учащийся может сделать несколько бросков с другими спортивными мячами и записать, какой тип мяча передал больше энергии теннисному мячу, основываясь на том, как далеко пролетел теннисный мяч.
Теннисные мячи можно использовать для эксперимента по изучению влияния температуры на материю. Студенты начинают с измерения того, как высоко отскакивает теннисный мяч комнатной температуры, если его уронить с определенной высоты. Затем отскакивает другой теннисный мяч, который несколько часов был охлажден в морозильной камере, а затем теннисный мяч, завернутый в грелку. Температура каждого мяча записывается перед отскоком. После того, как все данные собраны и записаны, учащиеся могут выяснить, почему мячи вели себя именно так, а не иначе.
Другой научный эксперимент с теннисными мячами включает тестирование мячей определенного возраста друг против друга.
Студенты собирают мячи, которые использовались в 10, 20, 50 или 100 играх, и измеряют, насколько высоко они отскакивают по сравнению с новым теннисным мячом. Учащиеся определяют эффективность каждого мяча, используя коэффициент отскока. Коэффициент отскока получается путем деления высоты, на которую мяч отскакивает, на высоту, с которой он упал.
В этом эксперименте учащиеся проверяют, как твердость резины влияет на характеристики теннисного мяча. Студенты должны сначала изучить различия между марками теннисных мячей и выбрать ряд из них для тестирования. Шары нумеруются и проходят два испытания. В первом тесте учащиеся измеряют, как высоко отскакивает каждый мяч, если его уронить с определенной высоты. Второй тест измеряет, как далеко летят мячи, выпущенные из ракетницы для теннисных мячей. Студенты анализируют данные, чтобы определить, как твердость влияет на характеристики теннисного мяча.
Ссылки
Об авторе
Мо Мозуч профессионально пишет с 2005 года, когда он поступил в аспирантуру Университета Дюкен.
Как писатель и редактор он получил несколько наград, в том числе премию Columbia Scholastic Press Award за постоянное освещение новостей в 2006 году. Он работал в College Prowler и был представлен на Esquire.com
Photo Credits
Thinkstock Images/Comstock/Getty Images
Сможете ли вы поднять мяч открытой банкой? Сначала это кажется невозможным, но с помощью магии центростремительной силы вы сможете это сделать!
Для этого быстрого научного эксперимента требуется всего два предмета и немного практики. Полезные советы, демонстрационное видео, инструкции для печати и простое объяснение того, как это работает, включены в этот очень веселый эксперимент.
ПЕРЕЙТИ К РАЗДЕЛУ: Инструкции | Видеоурок | Как это работает
Шаг 1 – Соберите маленький мяч и банку с горлышком, которое больше, чем у мяча.
Положите мяч на стол и задайте несколько вопросов. Как вы думаете, можно ли поднять мяч банкой, не касаясь мяча руками?
Полезный совет: Надувные мячи отлично подходят для этого эксперимента, как и консервные банки размером с пинту.
Шаг 2 – Затем попытайтесь поднять мяч с помощью банки. Вы заметите, что это трудно сделать, но, возможно, вам удастся провести эксперимент путем проб и ошибок.
Если вы не можете поднять мяч, начните сначала. На этот раз поместите банку над мячом на твердую поверхность.
Шаг 3 – Затем начните двигать банку круговыми движениями вокруг шара. В конечном итоге мяч начнет двигаться по краю банки. Когда это произойдет, начните двигать банку все быстрее и быстрее, пока шарик не переместится в банку.
Полезный совет: Этот шаг потребует практики и терпения, но если вы не торопитесь, то в конечном итоге мяч попадет в стакан.
Шаг 4 – Продолжайте вращать банку круговыми движениями и поднимите ее со стола.
Вы только что успешно подняли планку, используя только банку. Теперь найдите минутку, чтобы записать свои наблюдения. Знаете ли вы, почему вы смогли поднять мяч с банкой? Узнайте ответ в разделе «Как работает этот эксперимент» ниже.
Полезный совет: Несмотря на то, что этот эксперимент кажется простым, для его выполнения требуется практика. Не расстраивайтесь, если у вас не получится сделать это с первого раза. Вместо этого продолжайте практиковаться, и в конце концов вы сможете брать мяч.
Когда вы вращаете банку по кругу, шарик начинает двигаться по кругу вместе с банкой. Это потому, что мяч ускоряется из-за его постоянного изменения направления. Когда шар и банка движутся в одном направлении, банка давит на шар, а шар давит на банку.
Это создает центростремительную силу, которая больше, чем сила тяжести, притягивающая мяч.
Центростремительная сила — это любая сила, которая заставляет объект двигаться по круговой траектории. Эта центростремительная сила позволяет вам поднять мяч вместе с банкой. Первый закон движения Ньютона гласит, что объект в состоянии покоя будет оставаться в состоянии покоя, а объект в движении останется в движении, если на него не воздействует внешняя сила. Пока вы продолжаете вращать банку с постоянной скоростью, мяч будет продолжать вращаться с той же скоростью, что позволит вам поднять мяч вместе с банкой.
Если вы остановите (или замедлите) круговое движение банки, сила тяжести станет больше центростремительной силы, и шарик выпадет из банки. В случае Первого закона Ньютона гравитация — это сила, действующая на мяч, которая останавливает его движение.
Надеюсь, вам понравился эксперимент. Вот несколько инструкций для печати:
Надувные мячи отлично подходят для этого эксперимента, как и консервные банки размером с пинту.