Уже скоро начнется зима, а вместе с ней и долгожданное время адвент календаря. А пока предлагаем вам занять ребенка не менее увлекательными опытами в домашних условиях, ведь чудес хочется не только на Новый год, но и каждый день.

В этой статье речь пойдет об опытах, наглядно демонстрирующих детям такие физические явления как: атмосферное давление, свойства газов, движение воздушных потоков и возникновение тени от разных предметов.

Эти эксперименты вызовут у малыша удивление и восторг, а повторить их под вашим присмотром сможет даже четырехлетка.

 

Как наполнить бутылку водой без рук?

Нам понадобятся:

• миска с холодной и подкрашенной для наглядности водой;
• горячая вода;
• стеклянная бутылка.

В бутылку наливаем несколько раз горячую воду, чтобы она хорошо прогрелась. Пустую горячую бутылку переворачиваем горлышком вниз и опускаем в миску с холодной водой. Наблюдаем как вода из миски набирается в бутылку и вопреки закону сообщающихся сосудов – уровень воды в бутылке значительно выше чем в миске.

Почему так происходит? Изначально хорошо прогретая бутылка наполнена теплым воздухом. По мере остывания газ сжимается, заполняя все меньший объем. Таким образом, в бутылке образуется среда пониженного давления, куда направляется вода для восстановления равновесия, ведь на воду снаружи давит атмосферное давление. Цветная вода будет поступать в бутылку до тех пор, пока давление внутри стеклянного сосуда и вне его не выровняется.

Танцующая монетка

Для этого опыта нам понадобятся:

• стеклянная бутылка с узким горлышком, которое может полностью перекрыть монета;
• монета;
• вода;
• морозильная камера.

Пустую открытую стеклянную бутылку оставляем в морозильной камере (или зимой на улице) на 1 час. Достаем бутылку, монетку смачиваем водой и кладем на горлышко бутылки. Через несколько секунд монетка начнет подскакивать на горлышке и издавать характерные щелчки.

Такое поведение монетки объясняется способностью газов расширяться при нагревании. Воздух – это смесь газов, а когда мы достали бутылку из холодильника она была наполнена холодным воздухом. При комнатной температуре газ внутри стал нагреваться и увеличиваться в объеме, при этом монетка закрывала ему выход. Вот теплый воздух и стал выталкивать монетку, а та в свое время стала подпрыгивать на бутылке и щелкать.

Важно чтобы монета была мокрой и плотно прилегала к горлышку, иначе фокуса не получится и теплый воздух будет беспрепятственно покидать бутылку без подбрасывания монетки.

Стакан – непроливайка

Предложите ребенку перевернуть наполненный водой стакан так, чтобы вода из него не вылилась. Наверняка малыш откажется от такой аферы или при первой же попытке выльет воду в таз. Научите его следующему фокусу. Нам понадобятся:

• стакан с водой;
• кусочек картона;
• таз/раковина для подстраховки.

Накрываем стакан с водой  картоном, и придерживая последний рукой — переворачиваем стакан, после чего руку убираем.  Этот опыт лучше проводить над тазом/раковиной, т.к. если стакан держать перевернутым долго — картон в конце концов промокнет  и вода прольется. Бумагу вместо картона лучше не использовать по той же причине.

Обсудите с ребенком: почему картон препятствует вытеканию воды из стакана, ведь он не приклеен к стакану, да и почему картон тут же не падает под действием силы тяжести?

В момент намокания – молекулы картоны взаимодействуют с молекулами воды, притягиваясь друг к другу. С этого момента вода и картон взаимодействуют как одно целое. Кроме того, намокший картон препятствует попаданию воздуха в стакан, что не дает измениться давлению внутри стакана.

При этом на картон давит не только вода из стакана, но и воздух снаружи, который формирует силу атмосферного давления. Именно атмосферное давление прижимает картон к стакану, образуя своеобразную крышку, и не дает воде выливаться.

В этом видео вы можете посмотреть похожий физический опыт с компакт-диском.

http://www.youtube.com/watch?v=YsI2bvzXxDM

Опыт с феном и полоской бумаги

Продолжаем удивлять ребенка. Сооружаем конструкцию из книжек и крепим к ним сверху полоску бумаги (мы это делали с помощью скотча). Бумага свисает с книг, как показано на фото. Ширину и длину полоски выбираете, ориентируясь на мощность фена (мы брали 4 на 25 см).

Теперь включаем фен и направляем струю воздуха параллельно лежащей бумаги. Не смотря на то, что воздух дует не на бумагу, а рядом с ней – полоска поднимается со стола и развивается как на ветру.

Почему так происходит и что заставляет полоску двигаться? Изначально на полоску действует сила тяжести и давит атмосферное давление. Фен создает сильный поток воздуха вдоль бумаги. В этом месте образуется зона пониженного давления в сторону которого и отклоняется бумага.

Задуем свечу?

Начинаем учить малыша дуть мы еще до годика, готовя его к первому дню рождения. Когда ребенок подрос и в полной мере освоил этот навык – предложите ему задуть свечу через воронку. В первом случае располагая воронку таким образом, чтобы ее центр соответствовал уровню пламени. А во второй раз, чтобы пламя находилась вдоль края воронки.

Наверняка ребенок удивится, что все его старания в первом случае не дадут должного результата в виде погасшей свечи. При этом во втором случае – эффект будет моментальным.

Почему? Когда воздух попадает в воронку — он равномерно распределяется вдоль ее стенок, поэтому максимальная скорость потока наблюдается у края воронки. А в центре скорость воздуха маленькая, что не дает свече погаснуть.

Тень от свечи и от огня

Нам понадобятся:

• свеча;
• фонарик.

Зажигаем сечу и расположив ее у стены или другого экрана подсветим фонариком. На стене появится тень от самой свечи, а вот от огня тени не будет. Спросите ребенка, почему так получилось?

Все дело в том, что огонь сам по себе является источником света и пропускает через себя другие световые лучи. А так как тень появляется при боковом освещении предмета, не пропускающего лучи света, то огонь не может давать тень. Но не все так просто. В зависимости от сгораемого вещества – огонь может наполняться различными примесями, сажей и т.п. В этом случае можно увидеть размытую тень, которую как раз и дают эти включения.