Как разнообразить новогодние праздники: эксперименты, которые можно провести дома
Новогодние каникулы — это не обязательно время праздности и безделья. Если вам знакома проблема, когда ребёнку трудно возвращаться к учёбе после зимнего отдыха, попробуйте заинтересовать его домашними познавательными занятиями во время праздников.
И нет, речь не о принуждении — как с чтением какого-нибудь трёхтомного обязательного списка литературы летом. Научные эксперименты можно превратить в яркое праздничное развлечение, если вся семья возьмётся за их проведение с интересом и хорошим настроением.
Да и взрослым не придётся притворяться — мы собрали подборку реально нескучных опытов с подручными материалами, которые легко провести дома, ничего не сломав и не устроив пожара.
Привычная новогодняя картина
Мигающие гирлянды на пушистой ёлке, залпы салютов за окном, летающая по комнате пробка от родительского игристого, вкусный тёплый ужин, разложенный по тарелкам. За всем этим стоит наука — она прячется в каждом элементе праздника. Почему светятся лампочки на ёлке? Что делает еду тёплой? Как искры салюта вспыхивают в небе? И почему пробка из-под шампанского вылетает как ошпаренная, а не снимается спокойно, как крышка от сока?
Если рассказывать ребёнку, как удивителен мир вокруг, можно избежать многочасовых уговоров за школьными тетрадями и почти сразу увидеть, как у него загорается искренний интерес к естествознанию.
Начните с простых домашних опытов из нашей подборки, которые опираются на базовые физические законы, но выглядят как чудеса.
Яйцо в бутылке
Воздух вокруг невидим, но он имеет массу и создаёт давление. Когда внутри замкнутого пространства — например, бутылки — воздух нагревается, его молекулы начинают двигаться быстрее, давление немного повышается. А когда кислород сгорает и температура падает, давление внутри, наоборот, становится ниже, чем снаружи. Тогда внешнее атмосферное давление начинает действовать на предметы — и может буквально вдавить их внутрь сосуда.
Чтобы убедиться в этом, можно провести простой опыт. Возьмите варёное очищенное яйцо и бутылку с узким горлышком. Подожгите небольшой кусочек бумаги, бросьте его в бутылку и быстро поставьте сверху яйцо. Когда пламя погаснет, воздух внутри остынет, давление снизится — и яйцо, подталкиваемое атмосферой, плавно втянется внутрь бутылки.
Шарик и фен
Когда поток воздуха движется быстро, давление в нём уменьшается — это закон Бернулли. Давление струи ниже там, где скорость выше, то есть в центре потока. Из-за этой разницы в давлении между быстрым потоком и окружающим воздухом возникает сила, которая может удерживать или поднимать лёгкие предметы. Именно этот принцип лежит в основе аэродинамики — благодаря ему самолёты поднимаются в воздух.
Чтобы увидеть этот эффект своими глазами, возьмите фен и шарик для пинг-понга. Включите фен и направьте поток воздуха вверх или даже чуть наискось, а затем аккуратно поместите шарик в струю. Он не улетит в сторону и не упадёт, а зависнет в воздухе. Когда шарик будет пытаться отклониться, давление вокруг него станет неравномерным — со стороны, где поток воздуха быстрее, давление ниже. Поэтому шарик будет стремиться вернуться в центр струи — туда, где скорость максимальна и давление минимально.
Радуга из воды и зеркала
Белый свет на самом деле состоит из множества цветов, которые смешиваются так, что наш глаз воспринимает их как единое целое. Когда свет проходит через прозрачную среду — например, воду, — его лучи изменяют направление, то есть преломляются. Разные цвета преломляются по-разному, потому что имеют разную длину волны. В результате единый поток света раскладывается на спектр — от красного до фиолетового, образуя радугу.
Чтобы увидеть это явление, налейте воду в прозрачный стакан и поставьте в него зеркало под углом. Затем направьте на зеркало луч фонарика. Свет, отражаясь и проходя через воду, разложится на отдельные цвета, и на стене появится яркая мини-радуга.
Телефон с ниткой
Звук — это колебания, которые передаются через среду: воздух, воду или твёрдые тела. Когда вы говорите, ваши голосовые связки создают вибрации, и эти колебания распространяются в виде механических волн. Если среда плотная и натянутая, волны передаются быстрее и с меньшими потерями — именно поэтому можно слышать звуки даже через стены или железнодорожные рельсы, приложив к ним ухо.
Чтобы убедиться в этом, сделайте простой телефон. Возьмите два пластиковых стаканчика и соедините их длинной тонкой нитью, продев её через отверстия в донышках и закрепив узелками, скрепками или спичками. Натяните нить и говорите в один стакан, пока другой человек будет слушать второй. Ваш голос заставит дно стаканчика вибрировать, колебания пройдут по нити и снова превратятся в звук — почти как в настоящем телефоне, только без электроники. Так можно спокойно переговариваться, находясь на расстоянии нескольких метров друг от друга.
Неньютоновская жидкость
Неньютоновская жидкость, или ублек — необычная смесь, которая может быть и жидкой, и твёрдой одновременно. Когда на неё действуют медленно, она течёт, как густая сметана, но стоит ударить или сжать сильнее — и она становится твёрдой. Такое поведение связано с тем, что её вязкость зависит от скорости движения — чем быстрее вы будете пытаться её деформировать, тем сильнее частицы крахмала станут сопротивляться.
Чтобы приготовить ублек, смешайте кукурузный крахмал с водой примерно в пропорции 2:1 до консистенции густого теста. Попробуйте медленно погрузить пальцы — жидкость будет обволакивать их, а если резко ударите — почувствуете ответную твёрдость груши для битья.
Камера-обскура
Простейший прообраз фотоаппарата, который показывает, как свет может создавать изображение без линз и электроники. Он проходит через маленькое отверстие строго по прямой, поэтому лучи от разных точек предметов перекрещиваются и формируют на противоположной стенке перевёрнутое изображение.
Чтобы сделать камеру-обскуру, подготовьте плотную картонную коробку и заклейте все щели скотчем — как будто готовите её к отправке, чтобы внутри было полностью темно. На одной из стенок вырежьте прямоугольное окно, оставив рамку около 2 сантиметров по краям, и приклейте снаружи полупрозрачный лист — кальку, пергамент или тонкую белую бумагу. Это будет экран, на котором появится картинка. На противоположной стороне коробки сделайте отверстие около сантиметра, заклейте его изнутри фольгой и проткните фольгу иголкой, чтобы получилась крошечная дырочка. Поверните коробку так, чтобы дырочка смотрела на окно, а экран был в тени. На кальке перед вашими глазами проявится перевёрнутое изображение того, что находится снаружи. Чем меньше отверстие, тем резче, но темнее будет картинка.
Электролиз воды
Внимание: придётся подготовиться к опыту заранее
Электролиз воды — это процесс разложения молекул воды на кислород и водород под действием электрического тока. Это происходит потому, что ток заставляет крошечные частицы двигаться и разделяться. Чтобы процесс пошёл быстрее, в воду добавляют немного соды — она помогает электричеству проходить через жидкость. На одном электроде образуется водород, на другом — кислород. Водорода выходит примерно вдвое больше, и именно он может весело щёлкнуть, если поднести к нему пламя — ведь при соединении с кислородом он выделяет энергию.
Попробовать провести этот эксперимент можно дома, если делать всё аккуратно. Возьмите 9-вольтовую батарейку, два графитовых стержня от простых карандашей, стакан воды с половиной чайной ложки соды и две небольшие пробирки или пузырька. Погрузите стержни в воду, подключите их к плюсу и минусу батарейки с помощью медных проводов и накройте сверху пробирками, наполненными водой. Через несколько минут на электродах появятся пузырьки — это и есть водород и кислород. Если захочется проверить, как хлопает водород, сделайте это при помощи спички. Зажмите горлышко ёмкости с водородом пальцем, вытяните из воды, переверните, уберите палец и сразу поднесите спичку — но только под присмотром взрослого.
Простейший радиоприёмник
Внимание: придётся подготовиться к опыту заранее
Радиоволны — это невидимые колебания, которые передают звук на большие расстояния. Они заполняют всё пространство вокруг нас, и их можно поймать с помощью простого устройства — радиоприёмника. Основная его часть — катушка и конденсатор. Вместе они образуют контур, который улавливает только нужную частоту. Диод превращает радиосигнал в электрический ток, который можно услышать в наушниках. Вся энергия для звука берётся прямо из радиоволн, поэтому батарейки не нужны.
Чтобы сделать такой приёмник, возьмите диод — например, Д9Б, катушку из примерно ста витков тонкой проволоки, конденсатор, старые наушники с высоким сопротивлением, медный провод длиной 3-5 метров и заземление — например, металлическую батарею.
Конденсатор можно заменить двумя кусочками фольги, разделёнными бумагой — если подключить к ним провода и сдвигать фольгу, изменяя площадь перекрытия, ёмкость будет меняться, как у настоящего переменного конденсатора.
Соедините катушку и конденсатор вместе — это будет контур, к которому нужно подключить диод и наушники. Один конец схемы соедините с антенной, другой — с заземлением. Если всё собрано правильно, и вы будете менять ёмкость конденсатора или число витков катушки, приёмник начнёт улавливать сигналы радиостанций без единой батарейки.
Эти простые опыты не потребуют от вас строительства лаборатории дома, не испортят мебель и не потревожат соседей — благодаря им вы и ваши дети познаете истинное удивление от сделанных собственноручно маленьких научных открытий. А настоящее удивление и чудо — это то, за что люди очень любят Новый год.
