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

Что же происходит в стекле со светом? Когда луч света (фронт) попадает на стекло, он начинает двигаться медленнее, потому что скорость света в воздухе выше (это как асфальт для солдат), чем в стекле (это как вязкая пашня). И свет поворачивает свой «фронт», луч его преломляется!

Понятно теперь, что чем больше разница в скорости движения света между двумя веществами, тем сильнее поворачивает луч.

Теперь мы можем понять, как устроена линза, и проделать занятный опыт – своими собственными глазами увидеть, как преломляются лучи!

Выпуклая линза, которая действует как увеличительное стекло, устроена так, что проходящие по центру лучи (если линза стоит перпендикулярно лучу) встречают стекло «перпендикулярно» и не поворачиваются. Но чем дальше от центра линзы, тем больше наклон стекла и тем сильнее поворачиваются (преломляются) лучи! Поэтому они все рано или поздно пересекутся в одной точке.

Так что везде, где есть разница в скорости света (это называется «граница сред»), лучи поворачивают. Например, знаменитый мираж в пустыне, когда кажется, что прямо на горячем песке появляется вода, происходит оттого, что скорость прохождения света в горячем воздухе отличается от скорости прохождения в холодном. Лучи поворачивают, и мы видим… небо. Нам кажется, что в песке озеро – а это мираж.

Попробуйте, лежа на пляже, посмотреть на пейзаж вдаль над песком в жаркий день. Вы увидите, как дрожит воздух, – так же дрожит он над костром или нагретой плитой. Это лучи, попадая в завихрения с разной температурой, «пляшут» и изгибаются в разных направлениях, работая как воздушная линза.

Для опыта нам потребуется:тонкий листочек бумаги.

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!

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.