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

Мы уже сталкивались с понятием «точка росы», когда пар переходит из га& зообразного в жидкое состояние. У этого физического явления есть много полезных вариантов применения. Например, в детективных рассказах или в книгах про шпионов часто описывается ситуация, когда надо вскрыть кон& верт незаметно. Что делают в таком случае? Берут чайник, нагревают его. Дожидаются, когда из носика начинает бить струя пара. Потом держат письмо над паром так, чтобы он попадал на заклеенную полоску. Мы уже знаем, что произойдет. Письмо относительно холодное, и пар, попадая на него, начинает превращаться в жидкость. Мельчайшие капель& ки пропитывают бумагу и разжижают клей. Письмо через некоторое время можно открыть, не порвав бумагу, прочитать — и потом заклеить по новой, незаметно. Тысячи шпионов проделывали этот опыт... но знали ли они про физику и «точку росы», используя паровую баню для открывания секретных писем? Сомневаюсь... Так иногда люди физику не знают, а законы используют. А если применить этот принцип к более благородным вещам, чем откры& вание чужих писем, то можно придумать и другие полезные варианты. На& пример, если что&то клеили из бумаги и неправильно склеили, а портить (мочить водой) бумагу нельзя. А вот еще вариант: если нужно протереть очки или стеклянную поверх& ность, мы обычно дышим на это стекло — пар изо рта превращается в тонкий слой воды, оседая на более холодной поверхности. И можно про& тереть стекло. Правда, лучше для этого пользоваться специальными жидко& стями или просто промыть стекло с мылом и вытереть газетами, потому что иначе стекла можно испортить. А почему — в следующей маленькой главе...

В современных компьютерных системах устройства между собой «общают& ся» по оптическим кабелям. Световые сигналы летят по гибкому шнуру, не& ся информацию из одной точки в другую. При этом, как ни изгибай кабель, свет не «выскакивает» из шнура, а следует по любой извилистой траекто& рии. Как этого добиваются? Мы знаем, что лучи поворачивают в сторону, если падают под углом на по& верхность стекла (или другого прозрачного вещества). Причем этот угол за& висит от разницы скорости движения света между тем веществом, откуда прилетел луч, и тем, в которое он входит. Давайте рассмотрим картинку.

Ну, раз уж начали про стекло, давайте подумаем над занятным вопросом. Часто бывает, что по стеклу начинает бежать трещина. Чаще всего это заметно на лобовых стеклах автомобилей. Такая трещина, однажды начав& шись, начинает сама собой расти, удлиняться, и рано или поздно стекло лопается пополам. Почему так происходит? Почему растет трещина в стекле? Мы помним уже из закона Гука, что если к предмету прикладывается сила, то предмет сжимается или растягивается. На резиновом шарике это хоро& шо видно. Но и, казалось бы, твердые предметы, такие как дерево, стекло, камень, тоже сжимаются или растягиваются. Только сдвиги эти настолько маленькие, что их незаметно на глаз. Поскольку почти на любой предмет действуют разные силы одновременно (ну, хотя бы сила притяжения Земли), то в любом предмете внутри суще& ствуют напряжения. Если мы начнем ломать толстую палку об колено, то мы ее, может быть, и не сломаем. Но пока мы давим посередине коленом и тянем двумя руками за концы, в палке возникают сильные внутренние напряжения. Так вот, что происходит, если в стекле возникла трещина? Внутри стекла всегда существуют напряжения. А трещина — это по сути своей ущелье с очень острым, невероятно острым дном. Два края стекла, по сторонам трещины, чуть&чуть шевелятся и сдвигаются при воздействии разных сил. И вся мощь, вся сила этих краев словно два огромных рычага действуют на острие трещины, на ту точку, где эти два рычага сходятся. Чтобы понять действие этих сил, проделаем очень простой опыт. Возьмите две любые, достаточно длинные палки. Подойдут две швабры, например. Сядьте на стул, сдвиньте колени и засуньте между сжатыми коле& нями эти палки так, чтобы они уперлись в пол между ступнями. Теперь эти палки — боковые поверхности трещины в стекле, а ваши руки на них — действующие силы. Попробуйте развести палки в стороны и при этом, разводя их руками, старайтесь удержать их в прежнем положении коленя& ми. Руки слабее ног, но вы легко раздвинете собственные колени этими палками. Удержать палки практически невозмо

Мы уже встречались с пленками и радугой — в мыльных пузырях. Но хоте& лось бы чего&нибудь более устойчивого... Чтобы руками можно было потрогать. Возможно ли это? На помощь приходят знания. Почему образуются радужные пленки? Дело в том, что световые волны могут взаимодействовать друг с другом. Точно так же, как на поверхности воды в стоячей волне. Но световые волны очень короткие. Если на море расстояние между волнами может быть несколько метров или даже десятков метров, то расстояние меж& ду световыми волнами во много&много миллионов раз меньше миллиметра! А свет, проходя через прозрачную тонкую пленку, отражается от обеих поверхностей (и верхней, и нижней) и на обратном пути начинает взаимо& действовать. Часть лучей складывается, часть вычитается... в результате получаются очень необычные радужные эффекты. Но это уже довольно сложная оптика. Мы же делаем простые опыты. Для этого опыта возьмем просто миску с водой, как на фотографии, и бесцветный лак для ногтей (или укрепитель для ногтей). Такие можно попросить у мамы или сестры, ну или купить дешевый в магазине. На фото все приготовлено к опыту.