Отливной сосуд своими руками

Эксперимент

И.Ф.ЛЕВИЩЕВ,

СОШ с. Новое Дубовое, Липецкая обл.

1. Пластиковые бутылки – это отливной сосуд, сосуд для демонстрации давления на различной глубине, мензурка для измерения больших объёмов. Для наблюдения диффузии в нижнюю часть мензурки с водой по стеклянной трубочке заливают раствор CuSO4. Сообщающиеся сосуды получаются из двух бутылок разного диаметра, если их соединить трубкой с зажимом от системы переливания крови. Проколов ряд отверстий в дне и нижней части бутылки, получают прибор для демонстрации опыта Паскаля.

2. Легкоподвижные тележки для демонстрации взаимодействия тел, наблюдения явления инерции, тележку с капельницей для демонстрации равномерного и равнопеременного движения можно изготовить из деталей набора для технического творчества.

3. Лазерная указка позволяет без затенения демонстрировать прямолинейное распространение света, его отражение и преломление и т.д.

4. Одноразовый шприц с болтиком под отверстием позволяет продемонстрировать несжимаемость жидкости. С его помощью легко заполнить подкрашенной жидкостью колено U-образного водяного манометра.

5. Комплект полупроводниковых приборов для демонстрации принципов радиосвязи, модуляции, детектирования, распространения радиоволн, безопасные для здоровья и не создающие радиопомех. Состав комплекта: передатчик (на базе простейшего генератора ВЧ-колебаний в диапазоне 150-400 кГц), детекторный приёмник с однополупериодным выпрямлением (рис. 1), осциллограф, звуковой генератор, низкочастотный усилитель и микрофон. При демонстрациях расстояние между генератором и приёмником не должно превышать 50 см.

Рис. 1. Монтажная и принципиальная схемы приёмника. Катушка индуктивности L1 (15 витков) намотана проводом марки ПЭВ-1 или ПЭЛ 0,14 на ферритовый стержень 400 НН (диаметр 8 мм, длина 140 мм)

• Демонстрация затухающих колебаний. В схеме приёмника удаляют детектор Д1, блокировочный конденсатор С2 и нагрузочное сопротивление R1, а на колебательный контур через выпрямитель подают переменное напряжение 6-10 В частотой 50-100 Гц. Частоту развёртки осциллографа устанавливают ~100 Гц, и наблюдают на экране затухающие колебания (рис. 2).

Рис. 2. Схема установки для демонстрации затухающих колебаний

• Демонстрация незатухающих колебаний. Собирают схему ВЧ-генератора, и на вход Y осциллографа подают напряжение с колебательного контура L2-с2 (рис. 3). Частоту развёртки осциллографа устанавливают ~30 кГц. Отключив С1, наблюдают на экране прямую линию, свидетельствующую об отсутствии электрических колебаний в контуре. После подключения этого конденсатора на экране появляется осциллограмма непрерывных электрических колебаний. При удалении С1 цепь обратной связи разрывается, и генерация срывается.

Рис. 3. Схема установки для демонстрации незатухающих колебаний. Катушка контура L2 (180 витков) и катушка обратной связи L1 (15 витков) намотаны проводом марки ПЭВ-1 на ферритовый стержень марки 400 НН (диаметр 8 мм, длина 140 мм). Рабочая частота генератора выбрана так, чтобы на экране любого НЧ-осциллографа можно отчётливо показать как модулирующий, так и модулированный сигналы. Настроить генератор на рабочую частоту можно было по шкале радиоприёмника с магнитной антенной, подбирая число витков катушки L2. Если генератор не возбуждается, надо поменять местами выводы катушки обратной связи L1. Для питания используется батарея 4,5 В

• Демонстрация излучения, распространения и приёма электромагнитных волн. Собирают установку по рис. 4. Пока генератор не включен, на экране видна лишь прямая линия развёртки. При включении генератора появляются синусоидальные колебания.

Рис. 4. Схема установки для демонстрации излучения, распространения и приёма электромагнитных волн

Увеличивая, а затем уменьшая расстояние между приёмным и передающим контурами, замечают, что амплитуда колебаний тоже изменяется. Ставя между генератором и приёмником пластины из жести, стекла, дерева и др., делают вывод о том, пропускают ли они радиоволны.

• Демонстрация явления резонанса. Изменяя ёмкость конденсатора приёмного контура, замечают, что в момент точной настройки на экране наблюдается резкое увеличение амплитуды сигнала. Уменьшая частоту генератора относительно частоты резонанса, наблюдают уменьшение, а затем и полное исчезновение сигнала. То же наблюдают и при увеличении частоты относительно частоты резонанса.

• Демонстрация амплитудной модуляции. Последовательно с батареей подключают выход звукового генератора частотой 400 Гц (рис. 5), и на экране осциллографа наблюдают ВЧ-колебания, модулированные по амплитуде НЧ-колебаниями. Изменяя частоту и амплитуду сигнала звукового генератора, наблюдают изменения принимаемого сигнала.

Рис. 5. Схема установки для демонстрации излучения, распространения и приёма электромагнитных волн

• Демонстрация амплитудного детектирования. Дополняют приёмный контур диодом, резистором и конденсатором. Подстраивая сопротивление резистора, наблюдают за сигналами на экране.

• Демонстрация передачи речи, музыки. Модулируют несущую частоту генератора НЧ-сигналом, поступающим на вход НЧ-усилителя от микрофона, и наблюдают колебания звуковой частоты и их гармоники (рис. 6). Принимая сигнал этого генератора на обычный приёмник длинноволнового диапазона, расположенный на расстоянии 2-3 м, иллюстрируют принцип односторонней радиосвязи.

Рис. 6. Схема установки для демонстрации передачи и приёма речи, музыки

Иван Фёдорович Левищев – учитель физики первой квалификационной категории, отличник народного просвещения, ветеран труда. В 1965 г. поступил на физико-математический факультет Липецкого ГПИ и одновременно на вечерние курсы радио- и телемастеров, которые закончил с отличием. Учёба в институте была прервана службой в Советской Армии, где он был награжден медалью «За воинскую доблесть». Работая 40 лет в родной школе учителем физики, постоянно вёл кружок «Радиоконструирование». Шестеро его учеников закончили физматы педагогических вузов, двенадцать – технические вузы, семеро стали телемастерами

.

.

Источник

ОПЫТЫ по теме «Архимедова сила»

Наука – это чудесно, интересно и весело. Но в чудеса со слов верится плохо, их надо потрогать собственными руками. Есть опыт – занимательный!

И, если ты внимательный,

Умом самостоятельный

И с физикой на «ты»

То опыт занимательный –

Весёлый, увлекательный –

Тебе откроет тайны

И новые мечты!

1) Живая и мертвая вода

Поставьте на стол литровую стеклянную банку, заполненную на 2/3 водой, и два стакана с жидкостями: один с надписью «живая вода», другой – с надписью «мёртвая». Опустите в банку клубень картофеля (или сырое яйцо). Он тонет. Долейте в банку «живую» воду – клубень всплывёт, добавьте «мёртвую» – он опять утонет. Подливая то одну, то другую жидкость, можно получить раствор, в котором клубень не будет всплывать на поверхность, но и ко дну не пойдёт.

Секрет опыта в том, что в первом стаканчике – насыщенный раствор поваренной соли, во втором – обычная вода. (Совет: перед демонстрацией картофель лучше очистить, а в банку налить слабый раствор соли, чтобы даже незначительное увеличение её концентрации вызывало эффект).

2) Картезианский водолаз из пипетки

Наполните пипетку водой так, чтобы она плавала вертикально, практически полностью погрузившись в воду. Опустите пипетку – водолаза в прозрачную пластиковую бутылку, доверху наполненную водой. Герметично закройте бутылку крышкой. При нажиме на стенки сосуда, водолаз начнёт заполняться водой. Изменяя давление, добейтесь, чтобы водолаз выполнял ваши команды: «Вниз!», «Вверх!» и «Стоп!» (остановка на любой глубине).

3) Непредсказуемый картофель

(Опыт можно провести с яйцом). Опустите клубень картофеля в стеклянный сосуд, наполовину заполненный водным раствором поваренной соли. Он плавает на поверхности.

Что произойдёт с картофелем, если подлить в сосуд воды? Обычно отвечают, что картофель всплывёт. Подливайте осторожно воду (её плотность меньше плотности раствора и яйца) через воронку по стенке сосуда, пока он не наполнится. Картофель, к удивлению зрителей, остаётся на прежнем уровне .

4) Вращающийся персик

Налейте в стакан газированной воды. Диоксид углерода, растворённый в жидкости под давлением, начнёт выходить из неё. Поместите в стакан персик. Он сразу всплывёт на поверхность и … начнёт вращаться, как колесо. Вести себя подобным образом он будет довольно долго.

Для того чтобы понять причину этого вращения, присмотритесь, что происходит. Обратите внимание на бархатистую кожицу фрукта, к волоскам которой будут прилипать пузырьки газа. Так как на одной половинке персика всегда будет больше пузырьков, то на неё действует большая выталкивающая сила, и она поворачивается вверх.

5) Сила Архимеда в сыпучем веществе

На представлении «Наследие Архимеда» жители Сиракуз соревновались в «доставании со дна морского жемчужины». Аналогичную, но более простую демонстрацию можно повторить, используя небольшую стеклянную банку с пшеном (рисом). Положите туда теннисный шарик (или корковую пробку) и закройте её крышкой. Переверните банку так, чтобы шарик оказался в её нижней части под пшеном. Если создать легкую вибрацию (легонько потрясти банку вверх-вниз), то сила трения между зёрнышками пшена уменьшится, они станут подвижными и шарик через некоторое время под действием силы Архимеда всплывёт на поверхность.

6) Пакет полетел без крыльев

Поставьте свечу , зажгите её, подержите над ней пакет, воздух в пакете нагреется,

Отпустив пакет , убедитесь, как под действием силы Архимеда пакет полетит вверх.

7) Разные пловцы по-разному плавают

Налейте в сосуд воды и масла. Опустите гайку, пробку и кусочки льда. Гайка окажется на дне, пробка на поверхности масла, лёд окажется на поверхности воды под слоем масла.

Это объясняется условиями плавания тел:

сила Архимеда больше силы тяжести пробки – пробка плавает на поверхности,

сила Архимеда меньше силы тяжести, действующей на гайку – гайка тонет

сила Архимеда, действующая на кусок льда больше силы тяжести льда – пробка плавает на поверхности воды, но так как плотность масла меньше плотности воды, и меньше плотности льда – масло останется на поверхности над льдом и водой

8) Опыт, подтверждающий закон

К пружине подвесьте ведёрко и цилиндр. Объём цилиндра равен внутреннему объёму ведёрка. Растяжение пружины отмечено указателем. Целиком погружайте цилиндр в отливной сосуд с водой. Вода выливается в стакан.

Объём вылившейся воды равен объёму погружённого в воду тела. Указатель пружины отмечает уменьшение веса цилиндра в воде, вызванное действием выталкивающей силы.

Выливайте в ведёрко воду из стакана и увидите, что указатель пружины возвращается к начальному положению. Итак, под действием архимедовой силы пружина сократилась, а под действием веса вытесненной воды вернулась в начальное положение. Архимедова сила равна весу жидкости, вытесненной телом.

9) Исчезло равновесие

Сделайте бумажный цилиндр, подвесим вверх дном на рычаг и уравновесим.

Поднесем спиртовку под цилиндр. Под действием тепла равновесие нарушается, сосуд поднимается вверх. Так как сила Архимеда растёт.

Такие оболочки, наполненные теплым газом или горячим воздухом называют воздушными шарами и применяют для воздухоплавания.

ВЫВОД

Проделав опыты, мы убедились, что на тела, погружённые в жидкости, газы и даже сыпучие вещества, действует сила Архимеда, направленная вертикально вверх. Архимедова сила не зависит от формы тела, глубины его погружения, плотности тела и его массы. Сила Архимеда равна весу жидкости в объёме погружённой части тела.

Источник