Космос у тебя дома
Шрифт:
Теперь смонтируйте модель. Если вы приложите старание, то можно сделать красивую конструкцию и отнести ее в школьный физический кабинет как наглядное пособие.
Установите вертикально бумажную петлю. Конец девяностосантиметрового желоба закрепите на высоте (считая от основания петли) 40 сантиметров. Круто и плавно спускаясь, желоб должен тоже плавно переходить в петлю. К другому концу петли, так сказать, к ее выходному концу, приклейте такой же желоб, но длиной 20 сантиметров. На его конце сделайте из бумаги «карман» — ловушку для шарика, чтобы после каждого запуска не искать его по всей комнате.
Проследите, чтобы конструкция была достаточно жесткая, не прогибалась под тяжестью шарика, и чтобы дорога для шарика была плавная, ровная, без зазубрин и шероховатостей.
Когда все будет готово, можно пустить шарик с верхней точки желоба. Покатившись, шарик наберет нужную скорость, обеспечит себя инерцией, пройдет верхнюю точку петли, скатится по ней и закончит свой путь в ловушке.
Проделывая этот опыт, меняйте высоту, с которой запускаете шарик, и наблюдайте его поведение. Проследите, какая высота его запуска будет критической, то есть когда шарик не в состоянии будет пробежать по петле весь путь.
Этот опыт можно усовершенствовать — сделать еще одну петлю меньшего размера, тогда шарик будет пробегать две петли и после этого останавливаться в ловушке.
Лунный опыт
Часто мы употребляем слово масса, но не всегда правильно его истолковываем. Вот как очень образно говорит о массе Ю. А. Селезнев в книге «Основы элементарной физики»:
«К сожалению, неясность и нечеткость введения и использования понятия массы встречается очень часто. Иногда говорят о перетекании определенной массы жидкости из одного сосуда в другой, о подвешенной на нитке или лежащей на столе массе и пр. Подобные выражения не имеют никакого физического смысла и в немалой степени способствуют затуманиванию содержания понятия массы.
Масса тела — это прежде всего его свойство откликаться определенным ускорением на действие определенной силы. Утверждение, что масса тела — мера его инертности, имеет тот же смысл».
И далее: «Если масса — определенное свойство тела, то, как любое другое свойство, она не может „висеть“, „лежать“ или „перетекать“, ее нельзя потрогать или положить в карман. Никому не приходит в голову подвешивать на нитке белизну снега или прозрачность воды, а массу почему-то „подвешивают“!»
Для определения веса пользуются весами пружинными или коромысловыми. Единицей веса служит, как вы знаете, килограмм. Для определения массы тоже пользуются весами, но только коромысловыми весами, на которых сравнивают измеряемую массу с массой эталона в один килограмм.
Давайте совершим воображаемый опыт. Мы прилетели на Луну и привезли с собой пакет с шестью килограммами сахара. Взвешивая пакет с сахаром на Луне на пружинных весах, мы обнаруживаем, что у нас в пакете всего-навсего… один килограмм. Но если мы взвесим наш сахар не на пружинных, а на коромысловых весах, положив на одну чашку пакет с сахаром, а на другую шестикилограммовую гирю, то убедимся, что все в порядке — сахар не исчез. Уменьшился только вес, сахар стал в шесть раз легче, потому что Луна меньше Земли, ее сила притяжения меньше в шесть раз. Что же касается свойства пакета с сахаром откликаться на приложенное к нему ускорение, то есть его массы, то она никуда не исчезла, она точно такая же, как и на Земле.
Вес может уменьшаться, даже может исчезать (когда пакет с сахаром летел в ракете на Луну, он вообще ничего не весил), масса же никогда не исчезает.
Опыт с инертностью
Вы уже, наверное, убедились, какое интересное явление инерция. Все, что в природе материально, обладает свойством инерции.
А теперь проделаем несколько опытов. Проследим за свойством каждого тела реагировать, откликаться определенным ускорением на приложенную к нему силу.
Подвесьте на нитках две одинаковые коробки из картона. Одна коробка пустая, другая наполненная песком или глиной. Привяжите к нижней части каждой коробки по такой же нитке, на каких они висят. Если вы с силой дернете нижнюю нитку, привязанную к пустой коробке, то может оборваться любая из ниток — та, на которой коробка висит, или же та, за которую вы дернули. Инертность пустой картонной коробки невелика, поэтому рывок воспринимается обеими нитками одинаково. Иное произойдет со второй коробкой, заполненной песком или глиной. При резком рывке за нижнюю нитку должна порваться нижняя нитка.
Наполненная песком или глиной, коробка обладает большой инертностью, она не успеет передать усилие рывка верхней нитке, поэтому порвется обязательно нижняя нитка.
Приходилось ли вам насаживать топор на топорище? Это делается так: топорище держат в левой руке, топор слегка насажен на его широкий конец. По другому концу топорища бьют молотком. Стальной топор обладает большей массой, большей инертностью, чем деревянное топорище, поэтому стальной топор слабо реагирует на доходящие до него удары, а топорище менее инертно, и оно при каждом ударе входит на свое место, даже несмотря на сильное трение.
Для следующего опыта нам понадобятся шашки или монеты одинакового размера. Если у вас не шашки, а монеты, то весь столбик, в который они сложены, нужно поставить на большую монету — пятак или рубль. Поверхность, на которую поставлен столбик из шашек или монет, должна быть гладкая. Если в этом опыте использованы шашки, то понадобится деревянная линейка, если монеты, то металлическая. Быстрым, скользящим ударом линейки по нижней шашке (или монете) вы выбиваете ее из-под столбика. Столбик остается на месте — здесь проявилась его инертность. Выскользнувшая из-под столбика шашка или монета «не успела» передать всему столбику сообщенную ей скорость.
Этим опытом забавлялись любители занимательных опытов еще в конце прошлого века. А вот еще один интересный опыт тех же времен. Но для удачного его выполнения нужна предварительная тренировка.
На край гладкого стола положите узкую полоску бумаги (шириной 2–3 сантиметра). Конец полоски должен свешиваться. На ее другой конец, лежащий на столе, поставьте на ребро вдоль полоски юбилейный рубль. Монету надо подобрать с нестертыми краями. Конечно, монета должна стоять ровно, без малейшего наклона. Резким рывком выдерните бумажную полоску из-под монеты. При некотором навыке можно добиться, что монета даже не дрогнет. Монета, как и всякое материальное тело, обладает инертностью, и быстрый рывок не успел сообщить ей ускорение, привести ее в движение. Производя этот опыт, понаблюдайте, как ведет себя монета при разных усилиях, с какими вы выдергиваете бумажную полоску.