Физика на воздушных шариках Инструкция физической лаборатории

Воздушные шарики – бесценный подручный материал для наблюдения физических явлений и постановки различных физических экспериментов.

1. Качественное сравнение плотностей воды: горячей и холодной, солёной и пресной – без ареометра.

Если вы исследуете не смешивающиеся и не вступающие в химическую реакцию жидкости, то достаточно слить их небольшие порции в один прозрачный сосуд, допустим, пробирку. Жидкости распределятся на слои. О плотности можно судить по очерёдности расположения слоёв: чем ниже слой, тем выше плотность. Одноцветные жидкости следует подкрасить пищевыми красителями.

Другое дело, если жидкости смешиваются, как, например, горячая и холодная вода, пресная и солёная. Тогда ставим эксперимент «Три поросёнка».

• Три порции разной воды (горячей, холодной и солёной холодной) помещаем в три воздушных шарика, например, в красный, синий и жёлтый. Для этого натягиваем на водопроводный кран, например, синий шарик, и наполняем его холодной водой до размера чуть больше теннисного мяча.

• Завязываем шарик ниткой. Это самый ответственный момент – внутри шарика не должно остаться и пузырька воздуха! синий «поросёнок» – с холодной водой.

• В жёлтый шарик насыпаем столовую ложку соли и опять наполняем холодной водой. Смотрим, чтобы в шарике не оказалось воздушных пузырьков. Жёлтый «поросёнок» – солёный.

• Третий, красный, «поросёнок» – с горячей водой. Чтобы вода в нём не остыла раньше времени, держим его в кастрюле с горячей водой.

• Наливаем в большую ёмкость горячую воду и бросаем в неё шарики. Записываем, как ведёт себя каждый «поросёнок» в горячей воде (плавает на поверхности, посередине или тонет).

• Заменяем горячую воду на холодную. Описываем поведение каждого шарика в холодной воде.

• Крепко солим воду в ёмкости. Описываем поведение шариков в солёной воде.

ДЕЛАЕМ ВЫВОДЫ о плотности воды – горячей и холодной, пресной и солёной.

Примечания

– Если в шариках окажется пузырёк воздуха, то результат эксперимента будет ложным.

– Нельзя шарики долго держать как в холодной, так и в горячей воде – вода в них будет либо остывать, либо нагреваться.

– Плотность оболочки шарика чуть меньше плотности воды (проверьте, тонет или плавает ненадутый шарик и сделайте вывод). Этот факт следует учесть при выводах.

2. Изучение условий плавания тел

Итак, у нас в солёной воде плавает шарик с солёной водой. НО в зависимости от соотношения концентрации соли в шарике и кастрюле, этот «поросёнок» может плавать и внутри жидкости, и на поверхности, и даже пойти ко дну. Всегда тонут: шарик с холодной водой в горячей воде, шарик с солёной водой в холодной и горячей воде.

ДЕЛАЕМ ВЫВОДЫ о зависимости выталкивающей силы от соотношения плотностей жидкости и тела.

3. Изучение действия закона Архимеда в воде

А эти эксперименты лучше проводить на берегу водоёма летним днём в хорошую погоду или (на худой конец) в ванной комнате. Опыт веселее проходит в компании друзей. Вам понадобятся несколько шариков, желательно из толстой резины.

• Надуйте шарики до разного размера. Они лёгкие и плавают на поверхности воды.

• Попытайтесь утопить шарики. Это весёлое, но трудное задание. У вас может не хватить силёнок, чтобы утопить большой шар. Когда «победите» силу Архимеда (выталкивающую силу), проведите расчёт и оцените свою силу: FА = gV = g · 4/3 · R3, где FА – сила Архимеда, или выталкивающая сила, Н;  – плотность воды (1000 кг/ м3); g – ускорение свободного падения (9,8 м/с2);  = 3,14; R – радиус шарика, м. Оцените радиус – обхватите шарик ниткой и разделите полученную длину нити на 2 (длина окружности L = 2 R).