Эксперименты с водой и ее поверхностью. Исчезающая монетка

Виктория Сахно

Деньги начинают интересовать детей весьма рано, как и другие атрибуты взрослой жизни. Пользуясь таким неподдельным интересом, вы можете провести серию опытов с бумажными деньгами и монетами, и тем самым познакомить ребенка с законами физики и химии. Мы предлагаем вам:

• сделать водные шапочки на монетках;
• почистить и окислить монеты, содержащие медь;
• продемонстрировать инерцию, выбивая монетки из столбика или выдергивая лист бумаги из-под них;
• понаблюдать за центробежной силой в воздушном шаре;
• провести опыт с поджиганием бумажных денег.

Водные шапочки на монетах

Нам понадобится: пипетка, вода, монеты.

Раскладываем монеты на столе и капаем на них воду так, чтобы вода полностью покрывала всю монету. Самое главное не дотрагиваться пипеткой до воды на монете, иначе «пленка» поверхностного натяжения лопнет и вся вода разольётся за пределы монетки. Если все получилось, то на ваших монетках будут красоваться водные шапочки, которые образовались благодаря силе поверхностного натяжения воды о которой мы подробно говорили .

Чистим и окисляем монеты

Нам понадобится: ¼ стакана уксуса, 1 чайная ложка соли, миска (не металлическая), бумажные полотенца, желтые монеты (медьсодержащие).

Монеты лучше выбирать не блестящие, а потемневшие, тогда эффект от чистки будет более выражен. Итак, в миске смешиваем уксус, соль, кладем несколько монет и пластиковой ложкой перемешиваем. Ожидаем несколько минут. Монеты достаем, промываем под проточной водой и вытираем насухо. А теперь сравниваем с другими, неочищенными. На фото верхний ряд — очищенные, а нижний ряд — неочищенные. Наши монетки стали блестящими и светлыми, хоть на фото это и не сильно заметно.

Почему так произошло? Уксус с солью удаляют оксид меди с поверхности монет, благодаря чему те приобретают первоначальный блеск.

А теперь опустим монетки в раствор уксуса на 10 секунд. Не промывая, и не вытирая, переложим монетки на бумажное полотенце и дадим им подсохнуть. Поверхность монет окислится и приобретет малахитовый оттенок.

Фокусы с инерцией

Нам понадобится: нож или линейка, лист бумаги, монеты.

Монетки сложите столбиком, а теперь резко проведите линейкой или тупой стороной ножа по поверхности стола и ударьте у основания монет. В результате нижняя монета вылетит, а весь столбик опустится невредимым на стол. Вы можете повторять опыт неоднократно.

Почему так происходит? Почему все монеты не рассыпались по столу? Дело в том, что все монеты находятся в состоянии покоя, пока одну из них мы не ускорим с помощью ножа/линейки. Она-то и вылетает. А оставшиеся монеты продолжают сохранять покой, или по-другому состояние инерции.

Хотите играть с ребенком легко и с удовольствием?

Еще один опыт, который построен на этом принципе: на гладкий стол кладем лист бумаги и сверху несколько монет. Теперь лист бумаги резко выдергиваем и наблюдаем, как монеты остались лежать на том же месте, сохраняя состояние инерции.

Фокус с воздушным шаром

Красивый опыт можно проделать с тяжелой монетой, лучше всего с металлическим рублем. Полоску гладкой бумаги положи одним концом на край ровного стола. На эту полоску поставь на ребро рублевую монету.

Теперь, придерживая левой рукой свободный конец полоски, резко ударь по ней пальцем правой руки. Бумага соскользнет со стола, а рубль останется на месте!

Опыт с монетой можно сделать и немного по-другому. Поставь рубль ребром на почтовую открытку так, чтобы примерно две трети этой открытки выступали за край стола. Конечно, как и в предыдущем опыте, это место стола не должно быть покрыто скатертью.

Затем линейкой или какой-нибудь палочкой ударь по выступающему концу открытки. Этот опыт труднее предыдущего, тут придется потренироваться. Но ты обязательно научишься ударять так быстро и так сильно, что открытка будет вылетать, а монета даже не шелохнется!

Еще один опыт, потруднее, тоже с монетой. Подними указательный палец левой руки и положи на него квадратик, вырезанный из открытки. А сверху положи тяжелую монету. Если ты дашь квадратику резкий щелчок, то вышибешь его, а монета останется у тебя на пальце!

В чем же секрет всех этих опытов? И монеты, и шашки, и шахматная доска в рассказанной мной истории - все они находились на месте, не двигались. Если бы их не трогали, они, конечно, всегда оставались бы в прежнем положении.

Потом мы приводим в движение скатерть, бумажку, нижнюю шашку в столбике. Казалось бы, это движение должно передаться монетам, шахматам, шашкам. Но если предметы легко скользят один по другому, а движение достаточно резкое, оно не успевает передаться. Верхние предметы остаются на месте!

Здесь проявляется общее свойство всех предметов, или тел, как говорят физики. Всякое тело стремится сохранять состояние покоя. Вот это свойство тел и называют инерцией.

Смотрите другие статьи раздела .

Опыт 1 «Не замочив рук»

Оборудование: тарелка или блюдце, монета, стакан, бумага, спички.

Проведение: Положим на дно тарелки или блюдца монету и нальем немного воды. Как достать монету, не замочив даже кончиков пальцев?

Решение: Зажечь бумагу, внести ее на некоторое время в стакан. Нагретый стакан перевернуть вверх дном и поставить на блюдце рядом с монетой.

Так как воздух в стакане нагрелся, то его давление увеличится и часть воздуха выйдет. Оставшийся воздух через некоторое время охладится, давление уменьшится. Под действием атмосферного давления вода войдет в стакан, освобождая монету.

[ 2, стр. 8 ]

Опыт 2 «Подъем тарелки с мылом»

Оборудование: тарелка, кусок хозяйственного мыла.

Проведение: Налить в тарелку воды и сразу слить. Поверхность тарелки будет влажной. Затем кусок мыла, сильно прижимая к тарелке, повернуть несколько раз и поднять вверх. При этом с мылом поднимется и тарелка. Почему?

Объяснение: Подъем тарелки с мылом объясняется притяжением молекул тарелки и мыла.

[ 2, стр. 15 ]

Опыт 3 «Волшебная вода»

Оборудование: стакан с водой, лист плотной бумаги.

Проведение: Этот опыт называется «Волшебная вода». Наполним до краев стакан с водой и прикроем листом бумаги. Перевернем стакан. Почему вода не выливается из перевернутого стакана?

Объяснение: Вода удерживается атмосферным давлением, т. е. атмосферное давление больше давления, производимого водой.

Замечания: Опыт лучше получается с толстостенным сосудом.
При переворачивании стакана лист бумаги нужно придерживать рукой.

[ 2, стр. 21 ]

Опыт 4 «Тяжелая газета»

Оборудование: рейка длиной 50-70 см, газета, метр.

Проведение: Положим на стол рейку, на нее полностью развернутую газету. Если медленно оказывать давление на свешивающийся конец линейки, то он опускается, а противоположный поднимается вместе с газетой. Если же резко ударить по концу рейки метром или молотком, то она ломается, причем противоположный конец с газетой даже не поднимается. Как это объяснить?

Объяснение: Сверху на газету оказывает давление атмосферный воздух. При медленном нажатии на конец линейки воздух проникает под газету и частично уравновешивает давление на нее. При резком ударе воздух вследствие инерции не успевает мгновенно проникнуть под газету. Давление воздуха на газету сверху оказывается больше, чем внизу, и рейка ломается.

Замечания: Рейку нужно класть так, чтобы ее конец 10 см свешивался. Газета должна плотно прилегать к рейке и столу.

[ 2, стр. 24 ]

Опыт 5 «Нервущаяся бумага»

Оборудование: два штативами с муфтами и лапками, два бумажных кольца, рейка, метр.

Проведение: Бумажные кольца подвесим на штативах на одном уровне. На них положим рейку. При резком ударе метром или металлическим стержнем посередине рейки она ломается, а кольца остаются целыми. Почему?

Объяснение: Время взаимодействия очень мало. Поэтому рейка не успевает передать полученный импульс бумажным кольцам.

Замечания: Ширина колец – 3 – см. Рейка длиной 1 метр, шириной 15-20 см и толщиной 0,5 см.

[ 2, стр. 11 ]

Опыт 6

Оборудование: штатив с двумя муфтами и лапками, два демонстрационных динамометра

Проведение: Укрепим на штативе два динамометра – прибора для измерения силы. Почему их показания одинаковы? Что это означает?

Объяснение: тела действуют друг на друга с силами равными по модулю и противоположными по направлению. (третий закон Ньютона)

[ 2, стр. 8 ]

Опыт 7

Оборудование: два одинаковых по размеру и массе листа бумаги (один из них скомканный)

Проведение: Одновременно отпустим оба листа с одной и той же высоты. Почему скомканный лист бумаги падает быстрее?

Объяснение: скомканный лист бумаги падает быстрее, так как на него действует меньшая сила сопротивления воздуха.

А вот в вакууме они падали бы одновременно.

[ 2. стр. 12 ]

Опыт 8 « Как быстро погаснет свеча»

Оборудование: стеклянный сосуд с водой, стеариновая свеча, гвоздь, спички.

Проведение: Зажжем свечу и опустим в сосуд с водой. Как быстро погаснет свеча?

Объяснение: Кажется, что пламя зальется водой, как только сгорит отрезок свечи, выступающий над водой, и свеча погаснет.

Но, сгорая, свеча уменьшается в весе и под действием архимедовой силы всплывает.

Замечание: К концу свечи прикрепить снизу небольшой груз (гвоздь) так, чтобы она плавала в воде.

[ 1, стр. 40 ]

Опыт 9 «Несгораемая бумага»

Оборудование: металлический стержень, полоска бумаги, спички, свеча (спиртовка)

Проведение: Стержень плотно обернем полоской бумаги и внесем в пламя свечи или спиртовки. Почему бумага не горит?

Объяснение: Железо, обладая хорошей теплопроводностью, отводит тепло от бумаги, поэтому она не загорается.

[ 1, стр. 64 ]

Опыт 10 «Несгораемый платок»

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, спирт, носовой платок, спички

Проведение: Зажать в лапке штатива носовой платок (предварительно смоченный водой и отжатый), облить его спиртом и поджечь. Несмотря на пламя, охватывающее платок, он не сгорит. Почему?

Объяснение: Выделившаяся при горении спирта теплота полностью пошла на испарение воды, поэтому она не может зажечь ткань.

[ 1, стр. 69 ]

Опыт 11 «Несгораемая нитка»

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, перышко, обычная нить и нить вымоченная в насыщенном растворе поваренной соли.

Проведение: На нити подвесим перышко и подожжем ее. Нить сгорает, а перышко падает. А теперь подвесим перышко на волшебной нити и подожжем ее. Как видите, волшебная нить сгорает, но перышко остается висеть. Объясните секрет волшебной нити.

Объяснение: Волшебная нить была вымочена в растворе поваренной соли. Когда нить сгорела, перышко держится на сплавленных кристаллах поваренной соли.

Замечание: Нить должна быть вымочена 3-4 раза в насыщенном растворе соли.

[ 3, стр. 13 ]

Опыт 12 «Вода кипит в бумажной кастрюле»

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, бумажная кастрюля на нитках, спиртовка, спички.

Проведение: Подвесим бумажную кастрюлю на штативе.

Можно ли закипятить воду в этой кастрюле?

Объяснение: Вся теплота, выделяющаяся при горении, идет на нагревание воды. Кроме того, температура бумажной кастрюли не достигает температуры воспламенения.

[ 2, стр. 37; 3, стр. 12 ]

Пока закипит вода, можно предложить залу вопросы:

1.Что растет вниз вершиной? (сосулька)

2.В воде купался, а сух остался. (Гусь, утка)

3.Почему водоплавающие птицы не намокают в воде? (Поверхность перьев у них покрыта тонким слоем жира, а вода не смачивает жирную поверхность.)

4.С земли и ребенок поднимет, а через забор и силач не перекинет.(Пушинка)

5.Днем окно разбито, на ночь вставлено. (Прорубь)

Опыт 13 «Картофельные весы»

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, металлический стержень, нить, две картофелины одинаковой массы, спички, спиртовка.

Проведение: Укрепим картофелины на концах стержня. Подвесим стержень на нити на штативе. Уравновесим рычаг, передвигая картофелины.

Нагреем один конец стержня в пламени спиртовки. Почему нарушилось равновесие?

Объяснение: При нагревании длина стержня увеличивается. А значит, и плечо этой силы стало больше. По правилу Архимеда рычаг не может находиться в равновесии, если силы равны, а плечи не равны.

Опыт 14 «Загадочная картофелина»

Оборудование: два стеклянных сосуда с водой, картофелина.

Проведение: Поместим одну и ту же картофелину в сосуды с равным количеством воды. В одном сосуде картофелина тонет, а в другом плавает. Объясните загадку картофелины.

Объяснение. В одном из сосудов находится насыщенный раствор поваренной соли. Плотность соленой воды больше, чем чистой. Плотности соленой воды и картофелины примерно одинаковы, поэтому она плавает в растворе соли. Плотность чистой воды меньше плотности картофелины, поэтому она тонет в воде.

[ 3, стр. 10 ]

Дано: в тарелке с водой утонула монета. Как достать ее, не намочив пальцы? Хотя уровень воды и небольшой (0,5−1 см), но без небольшой хитрости осушить тарелку вряд ли получится.

Решение: соорудите из пробки небольшой плот и воткните в него спички. Не жалейте горючего: чем больше спичек вы поставите, тем надежнее и зрелищнее пройдет эксперимент.

Зажгите спички. Если вы поставили их близко друг к другу, достаточно будет поднести зажигалку к одной головке, все остальные вспыхнут сами по цепочке.

Когда все спички разгорятся, накройте плот стаканом и наблюдайте: через мгновение спички потухнут и со смачным «всхлипом» стакан стремительно вберет в себя всю воду из тарелки. Монета свободна — можете забирать.

Наливаем в тарелку воду и кладем монету. Собираем пробковый плот и устанавливаем на нем спички.

Зажигаем все спички сразу.

Накрываем пылающий плот стаканом.

Наслаждаемся зрелищем и забираем монету.

Что же произошло в стакане? Пять-десять горящих спичек хорошенько разогрели воздух вокруг плота. Этот горячий воздух мы заперли в стакане. Для горения необходим кислород. Под стаканом он кончился почти мгновенно, поэтому спички быстро погасли. Разгоряченный воздух стал остывать и, соответственно, уменьшаться в объеме: ведь объем газов в очень значительной мере зависит от температуры. Давление внутри стакана стало стремительно падать, и вода из тарелки заполнила пустующее место. Можно сказать и другими словами: давление в стакане упало ниже атмосферного, поэтому атмосферное давление за пределами стакана заставило воду переместиться внутрь.

Интересно, что в данном случае вода служит не только «поршнем», но и «герметиком», оберегающим пространство внутри стакана от проникновения воздуха снаружи. Приподнимите стакан хоть немного, и вода из него сразу выльется.