Как вырастить ученого: Пять кухонных опытов по физике, которые влюбят детей в науку

Выбрали для вас самое простое и наглядное – может, вырастет еще один Эйнштейн!

Фото: Shutterstock.

Мы, родители, ворчим часто: «ребенок ничем не интересуется». И пытаемся заинтересовать. К сожалению, многие заливают проблему деньгами: а давай сводим его на научное шоу, там его дядя-ведущий поразит и подцепит на крючок науки (а мы пока в родительской зоне кофеек попьем). Как правило, это не работает: ну, вылезла из пробирки розовая жидкость, ну, сверкают искры. А чадо сидит в зале с другими оболтусами и думает, скорей бы телефон вернули.

Тут же личностное важно, свое, душевное. Чтобы что-то сам, своими руками. Чтобы родитель тут же. Чтобы разобраться и понять. Тогда – есть шанс, что зажжет и искру заронит.

Мы изучили как современный, так и старый советский опыт (в СССР книжки об «опытах на кухонном столе» издавались миллионными тиражами) и отобрали для вас пять самых интересных опытов по физике. Выбирали так: чтобы результат налицо, чтобы доступно и чтобы за опытом стояла какая-то глубокая наука.

Опыт 1. Вода не проливается

Этот опыт – рекордсмен по простоте, но у детей (сам видел) гарантированно округляются глаза.

Наполняете стакан водой. Кладете на стакан лист бумаги. Ладонью прижимаете бумагу к стакану. Не отрывая ладонь, переворачиваете. Руку убираете. Вода не проливается. Как так?

Объяснение. Мы живем на дне воздушного океана. Воздух тоже что-то весит! Кубометр воздуха, на минуточку - 1,2 килограмма. А вся атмосфера давит на каждый квадратный сантиметр – как килограммовая гиря. Что ж нас не расплющивает? А разве рыб под водой расплющивает? У них изнутри у них такое же давление, как снаружи. Точно так же и у нас. Баланс.

Когда мы убираем руку, воде не дает вылиться атмосферное давление. Оно как бы обтекает стакан по бокам и придерживает снизу. Вы спросите, а что оно жидкую воду не придерживает? Вода – это собрание молекул. На одну конкретную молекулу приходится ничтожное давление. Вот она, конкретная молекула, и падает, а с ней и вся вода проливается. Бумага как бы собирает, суммирует атмосферное давление. Тут главное, чтобы вода не просочились в стыках наружу. Так что экспериментируйте над раковиной.

Опыт 2. Чем мы дышим

Ставим чайную свечу на что-нибудь плавающее. Наливаем в емкость с высокими бортиками воду. Пускаем плавать свечу, зажигаем ее. Сверху свечу прикрываем пустым стаканом. Замечаем, на какой уровень вода зашла в стакан. Вдруг свеча гаснет, а вода поднимается. Отмечаем, до какого уровня поднялась вода.

Объяснение. Воздух-то под стаканом еще есть, а свеча не горит, что такое? Воздух состоит из азота и кислорода. Кислород поддерживает горение, а азот нет. Вы выжгли кислород, вода заняла его место. Остался азот. Свеча больше не горит.

Вода должна подняться примерно на одну пятую объема. Дитя мое, говорите вы, воздух состоит из одной части кислорода и четырех частей азота. А азот зачем? – спрашивает дитя. О, азот очень важен, его любят растения.

Другой интересный факт: кислород не есть универсальный «газ жизни». Первое поколение живых существ на Земле дышало углекислым газом и другими пакостями, а кислород для них был ядом. Когда кислорода стало много, это поколение погибло, и появились существа, которые, напротив, кислородом дышат (мы в их числе).

Опыт 3. Невидимый свет

В солнечный день занавесьте шторы, оставив узкую полоску. Найдите CD-диск (наверняка парочка завалялась). Поместите диск на солнечный луч, проникший в комнату – в отражении получится радуга. Закрепите диск какими-нибудь книгами, и идите к радуге. Сколько цветов ты видишь? Вот красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Вместе они дают белый.

А теперь ставим термометр за красный конец, в темноту. Что это? Хотя в комнате, допустим, 20 градусов, он нагрелся до 23 градусов! За красным – инфракрасные лучи. Они дают ощущение тепла, но мы их не видим.

А если у вас есть очки-хамелеоны, заведите их за фиолетовый конец, тоже в темноту. Стекла потемнели, а ведь там ничего нет! Это ультрафиолет. Мы его не видим, а он есть.

Объяснение. Природа не дает нам увидеть инфракрасный свет, потому что в противном случае все бы вокруг светилось, и мы бы не смогли ориентироваться. Глаз не видит и ультрафиолета, потому что днем он рассеивается воздухом во все стороны, и мы бы видели сплошное марево. Глаз ориентирован на максимум солнечной энергии, на желтый свет.

Считается, что цветов в радуге семь, но это условность. Ее ввел Исаак Ньютон, потому что число 7 – красивое и даже священное. Скорее всего, вы не насчитаете все 7 цветов, и это нормально, например, «оранжевый» в спектре – явная натяжка, да и «синий» конец чаще выглядит однородным.

Опыт 4. Свет не так прост

Выйдите в солнечный день на улицу и найдите лужу. Встаньте так, чтобы в глаза попадал отраженный от лужи свет. Подберите такой угол, чтобы глазам прям неприятно было. Возьмите очки для 3D из кинотеатра. Посмотрите сквозь одну половинку очков на лужу. Покрутите вокруг своей оси. Чудо! В какой-то момент лужа делается темной.

Объяснение. Свет – это волна. Волна колеблется туда-сюда, вверх вниз, а значит, у света есть плоскость колебаний. Обычно каждый «кусочек света» колеблется в своей плоскости, и все плоскости сливаются. Но свет, отраженный под некоторым углом, выстраивает все плоскости в ряд. Глазу такой свет неприятен, хотя мы не можем понять, в чем тут дело.

Очки для 3D - это особая пленка, которая дает возможность видеть колебания только в одной, выбранной плоскости. В таких очках как бы невидимая щель для световых волн. На этом и основан эффект 3D. Часть картинки на экране колеблется в одной плоскости, часть в другой, глаз это суммирует, получается объем. Вращая очки, вы то светите лучами от лужи прямо в щель, то блокируете эти лучи, и лужа становится темной.

Играйте с очками дальше! Сделайте на мониторе ноутбука белый фон. На монитор положите прозрачную пластиковую линейку. Посмотрите сквозь очки. Пластик окрасится в невероятно красивые цвета. Они меняются, если вращать очки. Каждый цвет – это напряжение материала, которое сложилось при изготовлении, да так и застыло в пластике.

Опыт 5. Луна и мячик

Часто бывает, что Луна и Солнце видны одновременно. Дождитесь дневной Луны. Обратите внимание ребенка, что Луна не видна целиком. Найдите мячик. Поместите его достаточно далеко от себя близко к Луне. Ха! Мячик освещен точно так же, как и Луна.

Объяснение. Луна светит отраженным светом. Луна – шар, как и ваш мячик. Солнце освещает мячик точно так же, как и Луну. Вся разница в том, что вы можете покрутить мячиком, и получить другую освещенность. А Луной не покрутишь. Именно этот опыт убедил древних греков, что Луна – круглая (а значит, и Земля), и что у нее нет своего света.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На самом деле, таких опытов несколько тысяч, и отобрать пять было сложно. Не обошлось без пристрастия: я выбрал то, что делал сам и что понимаю сам. Никто не знает, какой именно потрясет вашего ребенка. Считается: что-то должно прямо вот удивить, чтобы ребенок ученым стал. Не думаю. У меня ничего «такого» не было (но я и не стал ученым, только научным журналистом). Просто однажды мы бесились во дворе. Вечерело, в небе была невероятно яркая звезда. Пьяница у подъезда рассказал нам, что это Венера. Этого хватило. Вот тебе и 3D, вот тебе и научные кружки.