Din cartea „Primele mele experiențe”.
Capacitatea pulmonară
Pentru experienta de care ai nevoie:
asistent adult;
mare sticla de plastic;
chiuvetă de spălat;
apă;
furtun din plastic;
ceașcă de măsurat.
1. Cât aer pot reține plămânii tăi? Pentru a afla, veți avea nevoie de ajutorul unui adult. Umpleți vasul și sticla cu apă. Rugați un adult să țină sticla cu capul în jos sub apă.
2. Introduceți un furtun de plastic în sticlă.
3. Respirați adânc și suflați în furtun cât puteți de tare. În sticlă vor apărea bule de aer în sus. Prindeți furtunul de îndată ce aerul din plămâni se epuizează.
4. Trageți furtunul și rugați-l pe asistent, acoperind gâtul sticlei cu palma, să îl răstoarne în poziția corectă. Pentru a afla cât de mult gaz ai expirat, adaugă apă în sticlă folosind o cană de măsurare. Vedeți câtă apă trebuie să adăugați.
Fă să plouă
Pentru experienta de care ai nevoie:
asistent adult;
frigider;
ceainic electric;
apă;
lingura de metal;
farfurie;
suport pentru vase calde.
1. Pune lingura de metal la frigider pentru o jumătate de oră.
2. Cereți unui adult să vă ajute să faceți experimentul de la început până la sfârșit.
3. Fierbeți un ibric plin cu apă. Pune o farfurie sub duza ceainicului.
4. Folosind o mănușă de cuptor, mutați cu atenție lingura spre aburul care se ridică din duza ceainicului. Când aburul lovește o lingură rece, se condensează și „plouă” pe farfurie.
Faceți un higrometru
Pentru experienta de care ai nevoie:
2 termometre identice;
vată de vată;
benzi de cauciuc;
ceașcă de iaurt goală;
apă;
mare carton fara capac;
vorbit.
1. Cu un ac de tricotat, faceți două găuri în peretele cutiei la o distanță de 10 cm unul de celălalt.
2. Înfășurați două termometre cu aceeași cantitate de vată și fixați-le cu benzi de cauciuc.
3. Legați o bandă elastică deasupra fiecărui termometru și treceți benzile elastice în orificiile din partea de sus a cutiei. Introduceți un ac de tricotat în buclele de cauciuc, așa cum se arată în figură, astfel încât termometrele să atârne liber.
4. Puneți un pahar cu apă sub un termometru, astfel încât apa să ude vata (dar nu și termometrul).
5. Comparați citirile termometrului în timpuri diferite zile. Cu cât diferența de temperatură este mai mare, cu atât umiditatea aerului este mai mică.
Sună la nor
Pentru experienta de care ai nevoie:
sticla transparenta;
apa calda;
cub de gheață;
hârtie albastru închis sau negru.
1. Umpleți cu grijă sticla cu apă fierbinte.
2. După 3 minute, turnați apa, lăsând puțin în fund.
3. Puneți un cub de gheață deasupra gâtului sticlei deschise.
4. Așezați o foaie de hârtie închisă la culoare în spatele sticlei. Acolo unde aerul fierbinte care se ridică de jos intră în contact cu aerul răcit de la gât, se formează un nor alb. Vaporii de apă din aer se condensează, formând un nor de picături mici de apă.
Sub presiune
Pentru experienta de care ai nevoie:
sticla transparenta din plastic;
castron mare sau tavă adâncă;
apă;
monede;
fâşie de hârtie;
creion;
riglă;
bandă adezivă.
1. Umpleți vasul și sticla pe jumătate cu apă.
2. Desenați o scară pe o bandă de hârtie și lipiți-o de sticlă cu bandă adezivă.
3. Așezați două sau trei stive mici de monede în fundul vasului, suficient de mari pentru a încăpea gâtul sticlei. Datorită acestui fapt, gâtul sticlei nu se va sprijini pe fund, iar apa va putea să curgă liber din sticlă și să curgă în ea.
4. Taci sticla degetul mareși puneți cu grijă sticla pe monede cu susul în jos.
Barometrul de apă vă va permite să monitorizați modificările presiunii atmosferice. Pe măsură ce presiunea crește, nivelul apei din sticlă va crește. Când presiunea scade, nivelul apei va scădea.
Faceți un barometru de aer
Pentru experienta de care ai nevoie:
borcan cu gura lata;
balon;
foarfece;
banda de cauciuc;
paie de băut;
carton;
stilou;
riglă;
bandă adezivă.
1. Tăiați balonul și trageți-l strâns pe borcan. Fixați cu o bandă elastică.
2. Ascuțiți capătul paiului. Lipiți celălalt capăt de bila întinsă cu bandă adezivă.
3. Desenați o scară pe un carton și așezați cartonul la capătul săgeții. Când presiunea atmosferică crește, aerul din borcan este comprimat. Când cade, aerul se extinde. În consecință, săgeata se va deplasa de-a lungul scalei.
Dacă presiunea crește, vremea va fi bună. Dacă cade, e rău.
Din ce gaze este compus aerul?
Pentru experienta de care ai nevoie:
asistent adult;
borcan de sticlă;
lumânare;
apă;
monede;
vas mare de sticlă.
1. Rugați un adult să aprindă o lumânare și să adauge parafină în fundul vasului pentru a fixa lumânarea.
2. Umpleți cu grijă vasul cu apă.
3. Acoperiți lumânarea cu un borcan. Puneți teancuri de monede sub borcan, astfel încât marginile acestuia să fie doar puțin sub nivelul apei.
4. Când tot oxigenul din borcan s-a ars, lumânarea se va stinge. Apa va crește, ocupând volumul în care era oxigenul. Deci puteți vedea că există aproximativ 1/5 (20%) oxigen în aer.
Faceți o baterie
Pentru experienta de care ai nevoie:
un prosop de hârtie rezistent;
folie alimentară;
foarfece;
monede de cupru;
sare;
apă;
două fire de cupru izolate;
bec mic.
1. Dizolvati putina sare in apa.
2. Tăiați prosopul de hârtie și folia în pătrate puțin mai mari decât monedele.
3. Udați pătratele de hârtie în apă cu sare.
4. Așezați un teanc unul peste altul: o monedă de cupru, o bucată de folie, o bucată de hârtie, o altă monedă și așa mai departe de mai multe ori. Ar trebui să existe hârtie deasupra stivei și o monedă în partea de jos.
5. Glisați capătul dezlipit al unui fir sub stivă și conectați celălalt capăt la bec. Așezați un capăt al celui de-al doilea fir deasupra stivei și, de asemenea, conectați celălalt la bec. Ce s-a întâmplat?
ventilator solar
Pentru experienta de care ai nevoie:
folie alimentară;
vopsea neagră sau marker;
foarfece;
bandă adezivă;
fire;
borcan mare de sticlă curat cu capac.
1. Tăiați două benzi de folie, fiecare cu dimensiunea de aproximativ 2,5 x 10 cm. Colorează o parte cu un marker sau vopsea neagră. Faceți fâșii în benzi și introduceți-le una în alta, îndoind capetele, așa cum se arată în figură.
2. Folosind fir și bandă adezivă, atașați panouri solare la capacul borcanului. Pune borcanul înăuntru loc însorit. Partea neagră a benzilor se încălzește mai mult decât partea strălucitoare. Din cauza diferenței de temperatură, va exista o diferență de presiune a aerului și ventilatorul va începe să se rotească.
Ce culoare are cerul?
Pentru experienta de care ai nevoie:
pahar de sticla;
apă;
linguriţă;
făină;
hârtie albă sau carton;
lanternă.
1. Amestecați o jumătate de linguriță de făină într-un pahar cu apă.
2. Așezați paharul pe hârtie albă și luminează-l de sus cu o lanternă. Apa pare albastru deschis sau gri.
3. Acum puneți hârtia în spatele sticlei și luminați-o din lateral. Apa are un aspect portocaliu pal sau gălbui.
Cele mai mici particule din aer, cum ar fi făina din apă, schimbă culoarea razelor de lumină. Când lumina vine din lateral (sau când soarele este jos la orizont), culoarea albastră este împrăștiată și ochiul vede un exces de raze portocalii.
Faceți un mini microscop
Pentru experienta de care ai nevoie:
oglinda mica;
plastilină;
pahar de sticla;
folie de aluminiu;
ac;
bandă adezivă;
picătură de boi;
floare mică
1. Un microscop folosește o lentilă de sticlă pentru a refracta o rază de lumină. O picătură de apă poate îndeplini acest rol. Așezați oglinda în unghi pe o bucată de plastilină și acoperiți-o cu un pahar.
2. Îndoiți folie de aluminiu cu un acordeon pentru a crea o bandă cu mai multe straturi. Faceți cu grijă o mică gaură în centru cu un ac.
3. Îndoiți folia peste sticla, așa cum se arată în imagine. Asigurați marginile cu bandă adezivă. Folosind vârful degetului sau al acului, aruncați apă în orificiu.
4. Așezați o floare mică sau alt obiect mic pe fundul paharului sub lentila de apă. Un microscop de casă îl poate mări de aproape 50 de ori.
Sună fulgerul
Pentru experienta ai nevoie de:
tava metalica de copt;
plastilină;
pungă de plastic;
furca metalica.
1. Apăsați o bucată mare de plastilină pe o foaie de copt pentru a forma un mâner. Acum nu atingeți tigaia în sine - doar mânerul.
2. Ținând foaia de copt de mânerul din plastilină, frecați-o într-o mișcare circulară de pungă. În același timp, pe foaia de copt se acumulează o sarcină electrică statică. Foaia de copt nu trebuie să se extindă dincolo de marginile pungii.
3. Ridicați foaia de copt puțin deasupra pungii (încă ținând-o de mânerul din plastilină) și aduceți dinții furculiței într-un colț. O scânteie va sări de pe foaia de copt în furculiță. Așa sare fulgerul de la un nor la un paratrăsnet.
Introducere
Fără îndoială, toate cunoștințele noastre încep cu experimente.
(Kant Emmanuel. Filosoful german g.)
Experimentele fizice în într-un mod distractiv introducerea elevilor în diversele aplicații ale legilor fizicii. Experimentele pot fi folosite în lecții pentru a atrage atenția elevilor asupra fenomenului studiat, la repetarea și consolidarea material educativ, la serile fizice. Experimente distractive aprofundează și extinde cunoștințele elevilor, contribuie la dezvoltare gândire logică, trezește interesul pentru subiect.
Rolul experimentului în știința fizicii
Faptul că fizica este o știință tânără
Este imposibil de spus cu siguranță aici.
Și în cele mai vechi timpuri, învățând știința,
Ne-am străduit mereu să-l înțelegem.
Scopul predării fizicii este specific,
Să fie capabil să aplice toate cunoștințele în practică.
Și este important să ne amintim - rolul experimentului
Trebuie să stea primul.
Să fie capabil să planifice un experiment și să-l desfășoare.
Analizați și aduceți la viață.
Construiți un model, prezentați o ipoteză,
Străduind să atingă noi culmi
Legile fizicii se bazează pe fapte stabilite experimental. Mai mult decât atât, interpretarea acelorași fapte se schimbă adesea în timpul dezvoltare istorică fizică. Faptele se acumulează prin observație. Dar nu te poți limita doar la ele. Acesta este doar primul pas către cunoaștere. Urmează experimentul, dezvoltarea conceptelor care permit caracteristici de calitate. Pentru a trage concluzii generale din observații și pentru a afla cauzele fenomenelor, este necesar să se stabilească relații cantitative între mărimi. Dacă se obține o astfel de dependență, atunci s-a găsit o lege fizică. Dacă se găsește o lege fizică, atunci nu este nevoie să experimentați în fiecare caz individual, este suficient să efectuați calculele adecvate. Prin studierea experimentală a relațiilor cantitative dintre cantități, pot fi identificate modele. Pe baza acestor legi se dezvoltă o teorie generală a fenomenelor.
Prin urmare, fără experiment nu poate exista o predare rațională a fizicii. Studiul fizicii presupune utilizare pe scară largă experiment, discuții despre caracteristicile configurației sale și rezultatele observate.
Experimente distractive în fizică
Descrierea experimentelor a fost realizată folosind următorul algoritm:
Denumirea experimentului Echipamente și materiale necesare experimentului Etapele experimentului Explicația experimentului
Experimentul nr. 1 Patru etaje
Dispozitive și materiale: pahar, hartie, foarfece, apa, sare, vin rosu, ulei de floarea soarelui, alcool colorat.
Etapele experimentului
Să încercăm să turnăm patru lichide diferite într-un pahar, astfel încât să nu se amestece și să stea la cinci niveluri unul deasupra celuilalt. Cu toate acestea, ne va fi mai convenabil să luăm nu un pahar, ci un pahar îngust care se lărgește spre vârf.
Turnați apă colorată cu sare în fundul paharului. Rulați un „Funtik” din hârtie și îndoiți-i capătul într-un unghi drept; tăiați vârful. Gaura din Funtik ar trebui să aibă dimensiunea unui cap de ac. Turnați vin roșu în acest con; un flux subțire ar trebui să curgă din el pe orizontală, să se spargă de pereții paharului și să curgă în jos în apa sărată.
Când înălțimea stratului de vin roșu este egală cu înălțimea stratului de apă colorată, nu mai turnați vinul. Din al doilea con, turnați în pahar în același mod. ulei de floarea soarelui. Din al treilea corn, turnați un strat de alcool colorat.
https://pandia.ru/text/78/416/images/image002_161.gif" width="86 height=41" height="41">, cel mai mic pentru alcool colorat.
Experiența nr. 2 Sfeșnic uimitor
Dispozitive și materiale: lumanare, cui, pahar, chibrituri, apa.
Etapele experimentului
Nu este un sfeșnic uimitor - un pahar cu apă? Și acest sfeșnic nu este deloc rău.
https://pandia.ru/text/78/416/images/image005_65.jpg" width="300" height="225 src=">
Figura 3
Explicația experienței
Lumânarea se stinge pentru că sticla este „zburată” cu aer: fluxul de aer este rupt de sticlă în două fluxuri; unul curge în jurul lui în dreapta, iar celălalt în stânga; și se întâlnesc aproximativ acolo unde stă flacăra lumânării.
Experimentul nr. 4 Șarpe care se învârte
Dispozitive și materiale: hârtie groasă, lumânare, foarfece.
Etapele experimentului
Tăiați o spirală din hârtie groasă, întindeți-o puțin și așezați-o pe capătul unui fir curbat. Țineți această spirală deasupra lumânării în fluxul de aer în creștere, șarpele se va roti.
Explicația experienței
Șarpele se rotește deoarece aerul se extinde sub influența căldurii și energia caldă este transformată în mișcare.
https://pandia.ru/text/78/416/images/image007_56.jpg" width="300" height="225 src=">
Figura 5
Explicația experienței
Apa are o densitate mai mare decât alcoolul; va intra treptat in sticla, deplasand rimelul de acolo. Lichidul roșu, albastru sau negru se va ridica din bulă într-un flux subțire.
Experimentul nr. 6 Cincisprezece meciuri la unul
Dispozitive și materiale: 15 meciuri.
Etapele experimentului
Puneți un chibrit pe masă și 14 chibrituri peste el, astfel încât capetele lor să se ridice și capetele să atingă masa. Cum să ridici primul chibrit, ținându-l de un capăt și toate celelalte chibrituri împreună cu el?
Explicația experienței
Pentru a face acest lucru, trebuie doar să puneți încă al cincisprezecelea meci deasupra tuturor meciurilor, în golul dintre ele.
https://pandia.ru/text/78/416/images/image009_55.jpg" width="300" height="283 src=">
Figura 7
https://pandia.ru/text/78/416/images/image011_48.jpg" width="300" height="267 src=">
Figura 9
Experiența nr. 8 Motor cu parafină
Dispozitive și materiale: lumanare, ac de tricotat, 2 pahare, 2 farfurii, chibrituri.
Etapele experimentului
Pentru a face acest motor, nu avem nevoie nici de electricitate, nici de benzină. Pentru asta avem nevoie doar de... o lumânare.
Încinge acul de tricotat și înfige-l cu capul în lumânare. Aceasta va fi axa motorului nostru. Așezați o lumânare cu un ac de tricotat pe marginile a două pahare și echilibrați. Aprinde lumânarea la ambele capete.
Explicația experienței
O picătură de parafină va cădea într-una dintre farfuriile așezate sub capetele lumânării. Echilibrul va fi perturbat, celălalt capăt al lumânării se va strânge și va cădea; în același timp, câteva picături de parafină se vor scurge din ea și va deveni mai ușoară decât primul capăt; se ridică în vârf, primul capăt va coborî, va scăpa o picătură, va deveni mai ușor, iar motorul nostru va începe să funcționeze cu toată puterea; treptat vibratiile lumanarii vor creste din ce in ce mai mult.
https://pandia.ru/text/78/416/images/image013_40.jpg" width="300" height="225 src=">
Figura 11
Experimente demonstrative
1. Difuzia lichidelor și gazelor
Difuzia (din latină diflusio - răspândire, răspândire, împrăștiere), transfer de particule de natură diferită, cauzată de mișcarea termică haotică a moleculelor (atomilor). Distingeți difuzia în lichide, gaze și solide
Experiment demonstrativ „Observarea difuziei”
Dispozitive și materiale: vată, amoniac, fenolftaleină, dispozitiv de observare a difuziei.
Etapele experimentului
Să luăm două bucăți de vată. Udăm o bucată de vată cu fenolftaleină, cealaltă - amoniac. Să punem ramurile în contact. Lânurile sunt pătate roz datorită fenomenului de difuzie.
https://pandia.ru/text/78/416/images/image015_37.jpg" width="300" height="225 src=">
Figura 13
https://pandia.ru/text/78/416/images/image017_35.jpg" width="300" height="225 src=">
Figura 15
Să demonstrăm că fenomenul de difuzie depinde de temperatură. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât are loc difuzia mai rapidă.
https://pandia.ru/text/78/416/images/image019_31.jpg" width="300" height="225 src=">
Figura 17
https://pandia.ru/text/78/416/images/image021_29.jpg" width="300" height="225 src=">
Figura 19
https://pandia.ru/text/78/416/images/image023_24.jpg" width="300" height="225 src=">
Figura 21
3.Mingea lui Pascal
Bila lui Pascal este un dispozitiv conceput pentru a demonstra transferul uniform de presiune exercitat asupra unui lichid sau gaz într-un vas închis, precum și creșterea lichidului în spatele pistonului sub influența presiunii atmosferice.
Pentru a demonstra transferul uniform al presiunii exercitate asupra unui lichid într-un vas închis, este necesar să folosiți un piston pentru a trage apa în vas și să plasați mingea strâns pe duză. Prin împingerea pistonului în vas, demonstrați curgerea lichidului din orificiile bilei, acordând atenție fluxului uniform de lichid în toate direcțiile.
Sute de mii experimente fizice a fost pozată de-a lungul istoriei de o mie de ani a științei. Este dificil să selectezi câțiva dintre cei mai buni dintre fizicienii din SUA și Europa de Vest a fost efectuat un sondaj. Cercetătorii Robert Creese și Stoney Book le-au cerut să numească cele mai frumoase experimente de fizică din istorie. Igor Sokalsky, cercetător la Laboratorul de astrofizică a neutrinilor de înaltă energie, candidat la științe fizice și matematice, a vorbit despre experimentele care au fost incluse în primele zece, conform rezultatelor unui sondaj selectiv realizat de Kriz și Buk.
1. Experimentul lui Eratostene din Cirene
Unul dintre cele mai vechi experimente fizice cunoscute, în urma căruia s-a măsurat raza Pământului, a fost efectuat în secolul al III-lea î.Hr. de bibliotecarul celebrei Biblioteci din Alexandria, Erastothenes din Cirene. Designul experimental este simplu. La amiază, la zi solstițiul de vară, în orașul Siena (acum Aswan) Soarele era la zenit și obiectele nu aruncau umbre. În aceeași zi și la aceeași oră, în orașul Alexandria, situat la 800 de kilometri de Siena, Soarele a deviat de la zenit cu aproximativ 7°. Acesta este aproximativ 1/50 cerc complet(360°), ceea ce înseamnă că circumferința Pământului este de 40.000 de kilometri și raza de 6.300 de kilometri. Pare aproape incredibil că o astfel de măsurată metoda simpla Raza Pământului s-a dovedit a fi de numai 5% mai putin decat valoarea, obtinut prin cele mai precise metode moderne, relatează site-ul „Chimie și viață”.
2. Experimentul lui Galileo Galilei
În secolul al XVII-lea, punctul de vedere dominant era Aristotel, care învăța că viteza cu care cade un corp depinde de masa lui. Cu cât corpul este mai greu, cu atât cade mai repede. Observațiile pe care fiecare dintre noi le poate face în viața de zi cu zi ar părea să confirme acest lucru. Încercați să eliberați în același timp maini usoare o scobitoare si o piatra grea. Piatra va atinge solul mai repede. Astfel de observații l-au condus pe Aristotel la concluzia despre proprietatea fundamentală a forței cu care Pământul atrage alte corpuri. De fapt, viteza de cădere este afectată nu numai de forța gravitației, ci și de forța de rezistență a aerului. Raportul acestor forțe pentru obiectele ușoare și pentru cele grele este diferit, ceea ce duce la efectul observat.
Italianul Galileo Galilei s-a îndoit de corectitudinea concluziilor lui Aristotel și a găsit o modalitate de a le testa. Pentru a face acest lucru, a resetat de la Turnul înclinat din Pisaîn acelaşi moment o ghiulă de tun şi o minge de muschetă mult mai uşoară. Ambele corpuri aveau aproximativ aceeași formă aerodinamică, prin urmare, atât pentru miez, cât și pentru glonț, forțele de rezistență ale aerului au fost neglijabile în comparație cu forțele gravitației. Galileo a descoperit că ambele obiecte ajung la pământ în același moment, adică viteza căderii lor este aceeași.
Rezultatele obținute de Galileo sunt o consecință a legii gravitației universale și a legii conform căreia accelerația experimentată de un corp este direct proporțională cu forța care acționează asupra acestuia și invers proporțională cu masa acestuia.
3. Un alt experiment Galileo Galilei
Galileo a măsurat distanța pe care bilele care se rostogoleau pe o placă înclinată au parcurs în perioade egale de timp, măsurată de autorul experimentului folosind un ceas cu apă. Omul de știință a descoperit că, dacă timpul s-ar dubla, bilele s-ar rostogoli de patru ori mai mult. Această relație pătratică a însemnat că bilele s-au deplasat cu o viteză accelerată sub influența gravitației, ceea ce contrazicea afirmația lui Aristotel, care a fost acceptată de 2000 de ani, că corpurile asupra cărora acționează o forță se mișcă cu o viteză constantă, în timp ce dacă nu se aplică nicio forță. la corp, atunci este în repaus. Rezultatele acestui experiment al lui Galileo, ca și rezultatele experimentului său cu Turnul înclinat din Pisa, au servit ulterior drept bază pentru formularea legilor mecanicii clasice.
4. Experimentul lui Henry Cavendish
După ce Isaac Newton a formulat legea gravitației universale: forța de atracție dintre două corpuri cu mase Mit, separate între ele de o distanță r, este egală cu F=γ (mM/r2), a rămas de determinat valoarea constanta gravitațională γ - Pentru aceasta a fost necesară măsurarea forței de atracție dintre două corpuri cu mase cunoscute. Acest lucru nu este atât de ușor de făcut, deoarece forța de atracție este foarte mică. Simțim forța gravitațională a Pământului. Dar este imposibil să simți atracția chiar și a unui munte foarte mare în apropiere, deoarece este foarte slab.
Era nevoie de o metodă foarte subtilă și sensibilă. A fost inventat și folosit în 1798 de compatriotul lui Newton, Henry Cavendish. A folosit o scară de torsiune - un balansoar cu două bile suspendate pe un cordon foarte subțire. Cavendish a măsurat deplasarea balansierului (rotație) pe măsură ce alte bile cu masă mai mare se apropiau de cântare. Pentru a crește sensibilitatea, deplasarea a fost determinată de punctele de lumină reflectate de oglinzile montate pe bilele basculante. Ca rezultat al acestui experiment, Cavendish a reușit să determine destul de precis valoarea constantei gravitaționale și să calculeze masa Pământului pentru prima dată.
5. Experimentul lui Jean Bernard Foucault
Fizicianul francez Jean Bernard Leon Foucault a demonstrat experimental rotația Pământului în jurul axei sale în 1851 folosind un pendul de 67 de metri suspendat de vârful cupolei Panteonului parizian. Planul de balansare al pendulului rămâne neschimbat în raport cu stele. Un observator situat pe Pământ și care se rotește cu acesta vede că planul de rotație se rotește încet în direcția opusă direcției de rotație a Pământului.
6. Experimentul lui Isaac Newton
În 1672, Isaac Newton a efectuat un experiment simplu care este descris în toate manualele școlare. După ce a închis obloanele, a făcut în ele o mică gaură, prin care a trecut rază de soare. O prismă a fost plasată pe calea fasciculului, iar în spatele prismei a fost plasat un ecran. Pe ecran, Newton a observat un „curcubeu”: o rază albă de soare, care trece printr-o prismă, s-a transformat în mai multe raze colorate - de la violet la roșu. Acest fenomen se numește dispersie luminoasă.
Sir Isaac nu a fost primul care a observat acest fenomen. Deja la începutul erei noastre, se știa că monocristalele mari de origine naturală au proprietatea de a descompune lumina în culori. Primele studii despre dispersia luminii în experimente cu o prismă triunghiulară de sticlă, chiar înainte de Newton, au fost efectuate de englezul Hariot și naturalistul ceh Marzi.
Cu toate acestea, înainte de Newton, astfel de observații nu au fost supuse unei analize serioase, iar concluziile trase pe baza lor nu au fost verificate prin experimente suplimentare. Atât Hariot, cât și Marzi au rămas adepți ai lui Aristotel, care a susținut că diferențele de culoare au fost determinate de diferențele în cantitatea de întuneric „amestecat” cu lumina albă. Violet, după Aristotel, apare cu cea mai mare adaos de întuneric la lumină și roșu cu cea mai mică. Newton a efectuat experimente suplimentare cu prisme încrucișate, când lumina trece printr-o prismă apoi trece prin alta. Pe baza totalității experimentelor sale, el a concluzionat că „nicio culoare nu apare din alb și negru amestecat împreună, cu excepția celor întunecate intermediare”.
cantitatea de lumină nu schimbă aspectul culorii.” El a arătat că lumina albă trebuie considerată un compus. Culorile principale sunt de la violet la roșu.
Acest experiment Newton oferă un exemplu remarcabil despre cum oameni diferiti, observând același fenomen, îl interpretează în moduri diferite și doar cei care își pun la îndoială interpretarea și efectuează experimente suplimentare ajung la concluziile corecte.
7. Experimentul lui Thomas Young
Până la începutul secolului al XIX-lea au predominat ideile despre natura corpusculară a luminii. Lumina a fost considerată a fi formată din particule individuale - corpusculi. Deși fenomenele de difracție și interferență a luminii au fost observate de Newton („inele lui Newton”), punctul de vedere general acceptat a rămas corpuscular.
Privind valurile de la suprafața apei din două pietre aruncate, puteți vedea cum, suprapunându-se, valurile se pot interfera, adică se anulează sau se întăresc reciproc. Pe baza acestui fapt, fizicianul și medicul englez Thomas Young a efectuat experimente în 1801 cu un fascicul de lumină care a trecut prin două găuri dintr-un ecran opac, formând astfel două surse de lumină independente, asemănătoare cu două pietre aruncate în apă. Drept urmare, el a observat un model de interferență constând din franjuri albe și închise, care nu s-ar putea forma dacă lumina era formată din corpusculi. Dungile întunecate corespundeau zonelor în care undele luminoase din cele două fante se anulează reciproc. Au apărut dungi luminoase acolo unde undele de lumină s-au întărit reciproc. Astfel, natura ondulatorie a luminii a fost dovedită.
8. Experimentul lui Klaus Jonsson
Fizicianul german Klaus Jonsson a efectuat un experiment în 1961 similar cu experimentul lui Thomas Young privind interferența luminii. Diferența a fost că, în loc de raze de lumină, Jonsson a folosit fascicule de electroni. El a obținut un model de interferență similar cu ceea ce a observat Young pentru undele luminoase. Acest lucru a confirmat corectitudinea prevederilor mecanicii cuantice despre natura mixtă a undelor corpusculare a particulelor elementare.
9. Experimentul lui Robert Millikan
Ideea că sarcina electrică a oricărui corp este discretă (adică este formată dintr-un set mai mare sau mai mic de sarcini elementare care nu mai sunt supuse fragmentării) a apărut din nou în începutul XIX secolului și a fost susținută de fizicieni renumiti precum M. Faraday și G. Helmholtz. Termenul „electron” a fost introdus în teorie, desemnând o anumită particulă - purtătorul unei sarcini electrice elementare. Acest termen, totuși, era pur formal la acea vreme, deoarece nici particula în sine, nici sarcina electrică elementară asociată cu ea nu fuseseră descoperite experimental. În 1895, K. Roentgen, în timpul experimentelor cu un tub cu descărcare, a descoperit că anodul său, sub influența razelor care zboară din catod, era capabil să emită propriile raze X, sau raze Roentgen. În același an, fizicianul francez J. Perrin a demonstrat experimental că razele catodice sunt un flux de particule încărcate negativ. Dar, în ciuda materialului experimental colosal, electronul a rămas o particulă ipotetică, deoarece nu a existat un singur experiment în care electronii individuali să participe.
Fizicianul american Robert Millikan a dezvoltat o metodă care a devenit un exemplu clasic de experiment elegant de fizică. Millikan a reușit să izoleze mai multe picături încărcate de apă în spațiul dintre plăcile unui condensator. Iluminând cu raze X, a fost posibil să se ionizeze ușor aerul dintre plăci și să se schimbe încărcătura picăturilor. Când câmpul dintre plăci a fost pornit, picătura sa deplasat încet în sus sub influența atracției electrice. Când câmpul a fost oprit, acesta a coborât sub influența gravitației. Prin pornirea și oprirea câmpului, a fost posibil să se studieze fiecare dintre picăturile suspendate între plăci timp de 45 de secunde, după care s-au evaporat. Până în 1909, a fost posibil să se determine că sarcina oricărei picături a fost întotdeauna un multiplu întreg al valorii fundamentale e (sarcina electronilor). Aceasta a fost o dovadă convingătoare că electronii erau particule cu aceeași sarcină și masă. Prin înlocuirea picăturilor de apă cu picături de ulei, Millikan a reușit să mărească durata observațiilor la 4,5 ore și în 1913, eliminând una câte una posibilele surse de eroare, a publicat prima valoare măsurată a sarcinii electronilor: e = (4,774). ± 0,009)x 10-10 unități electrostatice .
10. Experimentul lui Ernst Rutherford
Până la începutul secolului al XX-lea, a devenit clar că atomii constau din electroni încărcați negativ și un fel de sarcină pozitivă, datorită cărora atomul rămâne în general neutru. Cu toate acestea, au existat prea multe ipoteze despre cum arată acest sistem „pozitiv-negativ”, în timp ce a existat în mod clar o lipsă de date experimentale care să facă posibilă alegerea în favoarea unuia sau altuia. Majoritatea fizicienilor au acceptat modelul lui J. J. Thomson: atomul ca o minge pozitivă încărcată uniform, cu un diametru de aproximativ 108 cm, cu electroni negativi plutind în interior.
În 1909, Ernst Rutherford (asistat de Hans Geiger și Ernst Marsden) a efectuat un experiment pentru a înțelege structura reală a atomului. În acest experiment, particulele alfa grele încărcate pozitiv care se mișcau cu o viteză de 20 km/s au trecut prin folie subțire de aur și au fost împrăștiate pe atomii de aur, deviând de la direcția inițială de mișcare. Pentru a determina gradul de abatere, Geiger și Marsden au trebuit să folosească un microscop pentru a observa fulgerările de pe placa scintilatorului care au avut loc acolo unde particula alfa a lovit placa. Pe parcursul a doi ani, au fost numărate aproximativ un milion de erupții și s-a dovedit că aproximativ o particulă din 8000, ca urmare a împrăștierii, își schimbă direcția de mișcare cu mai mult de 90° (adică se întoarce înapoi). Acest lucru nu s-ar putea întâmpla în atomul „slăbit” al lui Thomson. Rezultatele au susținut în mod clar așa-numitul model planetar al atomului - un nucleu minuscul masiv care măsoară aproximativ 10-13 cm și electroni care se rotesc în jurul acestui nucleu la o distanță de aproximativ 10-8 cm.
Experimentele fizice moderne sunt mult mai complexe decât experimentele din trecut. În unele, dispozitivele sunt amplasate pe suprafețe de zeci de mii de kilometri pătrați, în altele umplu un volum de ordinul unui kilometru cub. Și încă altele vor fi efectuate în curând pe alte planete.
Experimentul este una dintre cele mai informative modalități de învățare. Datorită lui, se pot obține titluri diverse și extinse despre fenomenul sau sistemul studiat. Este experimentul care joacă un rol fundamental în cercetare fizică. Experimentele fizice frumoase rămân în memoria generațiilor următoare pentru o lungă perioadă de timp și, de asemenea, contribuie la popularizarea ideilor fizice în rândul maselor. Să prezentăm cele mai interesante experimente fizice conform fizicienilor înșiși dintr-un sondaj realizat de Robert Kreese și Stoney Book.
1. Experimentul lui Eratostene din Cirene
Acest experiment este pe bună dreptate considerat unul dintre cele mai vechi de până acum. În secolul al III-lea î.Hr. Bibliotecar al Bibliotecii din Alexandria Erastothenes din Cirene intr-un mod interesant a măsurat raza Pământului. În ziua solstițiului de vară din Siena, soarele era la zenit, drept urmare nu existau umbre de la obiecte. 5000 de stadii spre nord în Alexandria, în același timp, Soarele a deviat de la zenit cu 7 grade. De aici, bibliotecarul a primit informații că circumferința Pământului este de 40 de mii de km, iar raza sa este de 6300 km. Erastofen a obținut cifre care au fost cu doar 5% mai mici decât cele de astăzi, ceea ce este pur și simplu uimitor pentru instrumentele de măsură antice pe care le folosea.
2. Galileo Galilei și primul său experiment
În secolul al XVII-lea, teoria lui Aristotel era dominantă și de necontestat. Conform acestei teorii, viteza cu care cade un corp depinde direct de greutatea sa. Un exemplu a fost pana și piatra. Teoria a fost greșită pentru că nu a ținut cont de rezistența aerului.
Galileo Galilei s-a îndoit de această teorie și a decis să efectueze o serie de experimente personal. A luat o ghiulă mare și a lansat-o din Turnul înclinat din Pisa, împreună cu o minge de muschetă ușoară. Având în vedere forma lor apropiată și simplificată, rezistența aerului ar putea fi ușor neglijată și, desigur, ambele obiecte au aterizat simultan, respingând teoria lui Aristotel. crede că trebuie să mergi personal la Pisa și să arunci ceva asemănător ca aspect și diferit ca greutate față de turn pentru a te simți ca un mare om de știință.
3. Al doilea experiment al lui Galileo Galilei
A doua afirmație a lui Aristotel a fost că corpurile sub influența forței se mișcă cu viteză constantă. Galileo a lansat bile de metal pe un plan înclinat și a înregistrat distanța pe care au parcurs-o. anumit timp distanţă. Apoi a dublat timpul, dar în acest timp bilele au parcurs de 4 ori distanța. Astfel, dependența nu era liniară, adică viteza nu era constantă. Din aceasta Galileo a concluzionat că mișcarea este accelerată sub influența forței.
Aceste două experimente au servit drept bază pentru crearea mecanicii clasice.
4. Experimentul lui Henry Cavendish
Newton este proprietarul formulării legii gravitației universale, în care este prezentă constanta gravitațională. Desigur, a apărut problema găsirii acestuia valoare numerică. Dar pentru aceasta ar fi necesar să se măsoare forța de interacțiune dintre corpuri. Dar problema este că forța gravitației este destul de slabă, ar fi necesar să folosim fie mase gigantice, fie distanțe mici.
Lui John Michell i s-a dat ocazia să vină cu, iar lui Cavendish să realizeze suficient în 1798 experiment interesant. Ca instrument de măsurare erau solzi de torsiune. Bile pe frânghii subțiri erau atașate de ele pe un balansier. Oglinzile erau atașate de mingi. Apoi au fost aduse bile foarte mari și grele și s-au înregistrat deplasările de-a lungul punctelor luminoase. Rezultatul unei serii de experimente a fost determinarea valorii constantei gravitaționale și a masei Pământului.
5. Experimentul lui Jean Bernard Leon Foucault
Datorită pendulului imens (67 m), care a fost instalat în Panteonul din Paris în 1851, Foucault a demonstrat experimental faptul că Pământul se rotește în jurul axei sale. Planul de rotație al pendulului rămâne neschimbat față de stele, dar observatorul se rotește odată cu planeta. Astfel, puteți vedea cum planul de rotație al pendulului se deplasează treptat în lateral. Acesta este un experiment destul de simplu și sigur, spre deosebire de cel despre care am scris în articol
6. Experimentul lui Isaac Newton
Și din nou afirmația lui Aristotel a fost testată. Exista o părere că diverse culori sunt amestecuri de lumină și întuneric în proporții diferite. Cu cât este mai întuneric, cu atât culoarea este mai aproape de violet și invers.
Oamenii au observat de mult că cristalele mari mari împart lumina în culori. O serie de experimente cu prisme au fost efectuate de naturalistul ceh Marcia English Hariot. Newton a început o nouă serie în 1672.
Newton a efectuat experimente fizice într-o cameră întunecată, trecând un fascicul subțire de lumină printr-o mică gaură din perdele groase. Acest fascicul a lovit prisma și a fost împărțit în culorile curcubeului pe ecran. Fenomenul a fost numit dispersie și a fost ulterior fundamentat teoretic.
Dar Newton a mers mai departe, pentru că era interesat de natura luminii și a culorilor. A trecut raze prin două prisme în serie. Pe baza acestor experimente, Newton a concluzionat că culoarea nu este o combinație de lumină și întuneric și, cu siguranță, nu este un atribut al unui obiect. Lumina albă este formată din toate culorile care pot fi văzute prin dispersie.
7. Experimentul lui Thomas Young
Până în secolul al XIX-lea a dominat teoria corpusculară a luminii. Se credea că lumina, ca și materia, este formată din particule. Thomas Young, un medic și fizician englez, și-a efectuat experimentul în 1801 pentru a testa această afirmație. Dacă presupunem că lumina are o teorie ondulatorie, atunci aceleași valuri care interacționează ar trebui observate ca atunci când aruncați două pietre în apă.
Pentru a imita pietrele, Jung a folosit un ecran opac cu două găuri și surse de lumină în spate. Lumina a trecut prin găuri și pe ecran s-a format un model de dungi deschise și întunecate. Dungile ușoare s-au format acolo unde valurile s-au întărit reciproc, iar dungi întunecate unde s-au stins unele pe altele.
8. Klaus Jonsson și experimentul său
În 1961, fizicianul german Klaus Jonsson a demonstrat că particulele elementare au o natură de particule-undă. În acest scop, el a efectuat un experiment similar cu experimentul lui Young, înlocuind doar razele de lumină cu fascicule de electroni. Ca rezultat, a fost încă posibil să se obțină un model de interferență.
9. Experimentul lui Robert Millikan
Chiar la începutul secolului al XIX-lea a apărut ideea că fiecare corp are o sarcină electrică, care este discretă și determinată de sarcini elementare indivizibile. Până atunci, conceptul unui electron ca purtător al aceleiași sarcini a fost introdus, dar nu a fost posibil să se detecteze această particulă experimental și să se calculeze sarcina acesteia.
Fizicianul american Robert Millikan a reușit să dezvolte un exemplu ideal de grație în fizica experimentală. A izolat picături încărcate de apă între plăcile unui condensator. Apoi, folosind raze X, a ionizat aerul dintre aceleași plăci și a schimbat încărcătura picăturilor.
Turnați apă în pahar, asigurându-vă că ajungeți chiar la margine. Acoperiți cu o foaie de hârtie groasă și, ținând-o ușor, întoarceți foarte repede paharul cu susul în jos. Pentru orice eventualitate, faceți toate acestea peste lighean sau în cadă. Acum scoate-ți palma... Concentrează-te! ramane inca in pahar!
Este vorba de presiune aerul atmosferic. Presiunea aerului asupra hârtiei din exterior este mai mare decât presiunea asupra acesteia din interiorul paharului și, în consecință, nu permite hârtiei să elibereze apă din recipient.
Experimentul lui Rene Descartes sau scafandru cu pipetă
Această experiență distractivă are aproximativ trei sute de ani. Este atribuită savantului francez René Descartes.
Veți avea nevoie de o sticlă de plastic cu dop, picurător și apă. Umpleți sticla, lăsând doi până la trei milimetri până la marginea gâtului. Luați o pipetă, umpleți-o cu puțină apă și aruncați-o în gâtul sticlei. Capătul superior din cauciuc ar trebui să fie la sau puțin peste nivelul din sticlă. În acest caz, trebuie să vă asigurați că, cu o ușoară apăsare cu degetul, pipeta se scufundă și apoi plutește încet de la sine. Acum închideți capacul și strângeți părțile laterale ale sticlei. Pipeta va merge la fundul sticlei. Eliberați presiunea asupra sticlei și aceasta va pluti din nou.
Cert este că am comprimat ușor aerul din gâtul sticlei și această presiune a fost transferată în apă. a pătruns în pipetă - a devenit mai grea (deoarece apa este mai grea decât aerul) și s-a înecat. Când presiunea încetează aer comprimat Am îndepărtat excesul din interiorul pipetei, „scafandrunul” nostru a devenit mai ușor și a ieșit la suprafață. Dacă la începutul experimentului „scafandrul” nu vă ascultă, atunci trebuie să ajustați cantitatea de apă din pipetă. Când pipeta se află pe fundul sticlei, este ușor de observat cum, pe măsură ce presiunea pe pereții sticlei crește, intră în pipetă, iar când presiunea este slăbită, iese din ea.
