Онлайн опыты по физике. Классная физика! Занимательные опыты по физике для детей

Большинство людей, вспоминая свои школьные годы, уверены, что физика - это весьма скучный предмет. Курс включает множество задач и формул, которые никому в последующей жизни не пригодятся. С одной стороны, эти утверждения правдивы, но, как и любой предмет, физика имеет и другую сторону медали. Только ее не каждый открывает для себя.

Очень многое зависит от учителя

Возможно, в этом виновата наша система образования, а может быть, все дело в учителе, который думает только о том, что нужно отчитать утвержденный свыше материал, и не стремится заинтересовать своих учеников. Чаще всего виноват именно он. Однако если детям повезет, и урок у них будет вести преподаватель, который сам любит свой предмет, то он сможет не только заинтересовать учеников, но и поможет им открыть для себя что-то новое. Что в результате приведет к тому, что дети начнут с удовольствием посещать такие занятия. Конечно, формулы являются неотъемлемой частью этого учебного предмета, от этого никуда не деться. Но есть и положительные моменты. Особый интерес у школьников вызывают опыты. Вот об этом мы и поговорим более детально. Мы рассмотрим некоторые занимательные опыты по физике, которые вы сможете провести вместе со своим ребенком. Это должно быть интересно не только ему, но и вам. Вполне вероятно, что при помощи таких занятий вы привьете своему чаду неподдельный интерес к учебе, а любимым предметом для него станет "скучная" физика. проводить совсем несложно, для этого потребуется совсем немного атрибутов, главное, чтобы было желание. И, возможно, тогда вы сможете заменить своему ребенку школьного учителя.

Рассмотрим некоторые интересные опыты по физике для маленьких, ведь начинать нужно с малого.

Бумажная рыбка

Чтобы провести данный эксперимент, нам необходимо вырезать из плотной бумаги (можно картона) маленькую рыбку, длина которой должна составить 30-50 мм. Делаем в середине круглое отверстие диаметром примерно 10-15 мм. Далее со стороны хвоста прорезаем узкий канал (ширина 3-4 мм) до круглого отверстия. После чего наливаем воду в таз и аккуратно помещаем туда нашу рыбку таким образом, чтобы одна плоскость лежала на воде, а вторая - оставалась сухой. Теперь необходимо в круглое отверстие капнуть масла (можно воспользоваться масленкой от швейной машинки или велосипеда). Масло, стремясь разлиться по поверхности воды, потечет по прорезанному каналу, а рыбка под действием вытекающего назад масла поплывет вперед.

Слон и Моська

Продолжим проводить занимательные опыты по физике со своим ребенком. Предлагаем вам познакомить малыша с понятием рычага и с тем, как он помогает облегчать работу человека. Например, расскажите, что при помощи него легко можно приподнять тяжелый шкаф или диван. А для наглядности показать элементарный опыт по физике с применением рычага. Для этого нам понадобятся линейка, карандаш и пара маленьких игрушек, но обязательно разного веса (вот почему мы и назвали этот опыт «Слон и Моська»). Крепим нашего Слона и Моську на разные концы линейки при помощи пластилина, или обычной нитки (просто привязываем игрушки). Теперь, если положить линейку средней частью на карандаш, то перетянет, конечно же, слон, ведь он тяжелее. А вот если сместить карандаш в сторону слона, то Моська запросто перевесит его. Вот в этом и заключается принцип рычага. Линейка (рычаг) опирается на карандаш - это место является точкой опоры. Далее ребенку следует рассказать, что этот принцип используется повсеместно, он заложен в основу работы крана, качелей и даже ножниц.

Домашний опыт по физике с инерцией

Нам понадобятся банка с водой и хозяйственная сетка. Ни для кого не будет секретом, что если открытую банку перевернуть, то вода выльется из нее. Давайте попробуем? Конечно, для этого лучше выйти на улицу. Ставим банку в сетку и начинаем плавно раскачивать ее, постепенно наращивая амплитуду, и в результате делаем полный оборот - один, второй, третий и так далее. Вода не выливается. Интересно? А теперь заставим воду выливаться вверх. Для этого возьмем жестяную банку и сделаем в донышке отверстие. Ставим в сетку, наполняем водой и начинаем вращать. Из отверстия бьет струя. Когда банка в нижнем положении, это не удивляет никого, а вот когда она взлетает вверх, то и фонтан продолжает бить в том же направлении, а из горловины - ни капли. Вот так-то. Все это может объяснить принцип инерции. При вращении банка стремится улететь прямо, а сетка не пускает ее и заставляет описывать окружности. Вода также стремится лететь по инерции, а в том случае, когда мы в донышке сделали отверстие, ей уже ничего не мешает вырваться и двигаться прямолинейно.

Коробок с сюрпризом

Теперь рассмотрим опыты по физике со смещением Нужно положить спичечный коробок на край стола и медленно двигать его. В тот момент, когда он пройдет свою среднюю отметку, произойдет падение. То есть масса выдвинутой за край столешницы части превысит вес оставшейся, и коробок опрокинется. Теперь сместим центр массы, например, положим внутрь (как можно ближе к краю) металлическую гайку. Осталось поместить коробок таким образом, чтобы малая ее часть оставалась на столе, а большая висела в воздухе. Падения не произойдет. Суть этого эксперимента заключатся в том, что вся масса находится выше точки опоры. Этот принцип также используется повсюду. Именно благодаря ему в устойчивом положении находятся мебель, памятники, транспорт, и многое другое. Кстати, детская игрушка Ванька-встанька тоже построена на принципе смещения центра массы.

Итак, продолжим рассматривать интересные опыты по физике, но перейдем к следующему этапу - для школьников шестых классов.

Водяная карусель

Нам потребуются пустая консервная банка, молоток, гвоздь, веревка. Пробиваем при помощи гвоздя и молотка в боковой стенке у самого дна отверстие. Далее, не вытягивая гвоздь из дырки, отгибаем его в сторону. Необходимо, чтобы отверстие получилось косое. Повторяем процедуру со второй стороны банки - сделать нужно так, чтобы дырки получились друг напротив друга, однако гвозди были загнуты в разные стороны. В верхней части сосуда пробиваем еще два отверстия, в них продеваем концы каната или толстой нити. Подвешиваем емкость и наполняем ее водой. Из нижних отверстий начнут бить два косых фонтана, а банка начнет вращаться в противоположную сторону. На этом принципе работаю космические ракеты - пламя из сопел двигателя бьет в одну сторону, а ракета летит в другую.

Опыты по физике - 7 класс

Проведем эксперимент с плотностью масс и узнаем, как можно заставить яйцо плавать. Опыты по физике с различными плотностями лучше всего проводить на примере пресной и соленой воды. Возьмем банку, заполненную горячей водой. Опустим в нее яйцо, и оно сразу утонет. Далее насыпаем в воду поваренную соль и размешиваем. Яйцо начинает всплывать, причем, чем больше соли, тем выше оно поднимется. Это объясняется тем, что соленая вода имеет более высокую плотность, чем пресная. Так, всем известно, что в Мертвом море (его вода самая соленая) практически невозможно утонуть. Как видите, опыты по физике могут существенно увеличить кругозор вашего ребенка.

и пластиковая бутылка

Школьники седьмых классов начинают изучать атмосферное давление и его воздействие на окружающие нас предметы. Чтобы раскрыть эту тему глубже, лучше провести соответствующие опыты по физике. Атмосферное давление оказывает влияние на нас, хоть и остается невидимым. Приведем пример с воздушным шаром. Каждый из нас может его надуть. Затем мы поместим его в пластиковую бутылку, края оденем на горлышко и зафиксируем. Таким образом, воздух сможет поступать только в шар, а бутылка станет герметичным сосудом. Теперь попробуем надуть шар. У нас ничего не получится, так как атмосферное давление в бутылке не позволит нам этого сделать. Когда мы дуем, шар начинает вытеснять воздух в сосуде. А так как бутылка у нас герметична, то ему деваться некуда, и он начинает сжиматься, тем самым становится гораздо плотнее воздуха в шаре. Соответственно, система выравнивается, и шар надуть невозможно. Теперь сделаем отверстие в донышке и пробуем надуть шар. В таком случае никакого сопротивления нет, вытесняемый воздух покидает бутылку - атмосферное давление выравнивается.

Заключение

Как видите, опыты по физике совсем не сложные и довольно интересные. Попробуйте заинтересовать своего ребенка - и учеба для него будет проходить совсем по-другому, он начнет с удовольствием посещать занятия, что в конце концов скажется и на его успеваемости.

Добрый день, гости сайта НИИ «Эврика»! Вы согласны, что знания, подкреплённые практикой, гораздо эффективнее теории? Занимательные опыты по физике не только отлично развлекут, но и вызовут у ребёнка интерес к науке, а также останутся в памяти гораздо дольше, чем параграф учебника.

Чему опыты научат детей?

Мы предлагаем вашему вниманию 7 экспериментов с объяснением, которые обязательно вызовут вопрос у малыша «А почему?» В результате ребёнок узнает, что:

• Смешивая 3 основных цвета: красный, жёлтый и синий, - можно получить дополнительные: зелёный, оранжевый и фиолетовый. Вы подумали о красках? Мы вам предлагаем другой, необычный способ удостовериться в этом.
• Свет отражается от белой поверхности и превращается в тепло, если попадает на чёрный предмет. К чему это может привести? Давайте разберёмся.
• Все предметы подвержены гравитации, то есть стремятся к состоянию покоя. На практике это выглядит фантастически.
• У предметов есть центр массы. И что? Давайте научимся извлекать из этого пользу.
• Магнит - невидимая, но мощная сила некоторых металлов, способная наделить вас способностями мага.
• Статическое электричество может не только притягивать ваши волосы, но и сортировать мелкие частички.

Итак, давайте сделаем наших детей опытными!

1. Творим новый цвет

Этот эксперимент будет полезен для дошкольников и младших школьников. Для проведения опыта нам пригодятся:

• фонарик;
• красный, синий и жёлтый целлофан;
• ленточка;
• белая стена.

Опыт проводим около белой стены:

• Берём фонарь, покрываем его сначала красным, а затем жёлтым целлофаном, после чего зажигаем свет. Смотрим на стену и видим оранжевое отражение.
• Теперь убираем жёлтый целлофан и поверх красного надеваем синий пакет. Наша стена освещается фиолетовым цветом.
• А если фонарь накрыть синим, а затем жёлтым целлофаном, то на стене мы увидим зелёное пятно.
• Этот эксперимент можно продолжить и с другими цветами.

2. Чёрный цвет и солнечный луч: взрывоопасное сочетание

Для проведения эксперимента понадобятся:

• 1 прозрачный и 1 чёрный воздушный шарик;
• лупа;
• солнечный лучик.

Для этого опыта потребуется сноровка, но вы справитесь.

• Сначала нужно надуть прозрачный воздушный шар. Держите его крепко, но не завязывайте кончик.
• Теперь при помощи тупого конца карандаша протолкните чёрный воздушный шарик внутрь прозрачного до половины.
• Надуйте чёрный шар внутри прозрачного, пока он не займёт примерно половину объёма.
• Завяжите кончик чёрного шарика и протолкните его в середину прозрачного шара.
• Прозрачный шарик надуйте ещё немного и завяжите конец.
• Расположите лупу так, чтобы солнечный луч попал на чёрный шарик.
• Через несколько минут чёрный шар лопнет внутри прозрачного.

Расскажите малышу, что прозрачные материалы пропускают солнечный свет, поэтому мы видим улицу через окно. А чёрная поверхность, наоборот, поглощает световые лучи и превращает их в тепло. Именно поэтому в жару рекомендуют носить светлую одежду, чтобы избежать перегрева. Когда чёрный шарик нагрелся, он начал терять свою эластичность и под давлением внутреннего воздуха лопнул.

3. Ленивый мяч

Следующий опыт - настоящее шоу, но для его проведения нужно будет потренироваться. Школа даёт объяснение этому явлению в 7 классе, но на практике это можно сделать ещё в дошкольном возрасте. Подготовьте следующие предметы:

• пластиковый стакан;
• металлическое блюдо;
• картонную втулку из-под туалетной бумаги;
• теннисный мячик;
• метр;
• метла.

Как провести этот эксперимент?

• Итак, установите стаканчик на краю стола.
• Поставьте на стаканчик блюдо так, чтобы его край с одной стороны оказался над полом.
• Основу рулона туалетной бумаги установите по центру блюда прямо над стаканом.
• Сверху положите мяч.
• Встаньте за полметра от конструкции с метлой в руке так, чтобы её прутья были загнуты к вашим стопам. Встаньте на них сверху.
• Теперь оттяните метлу и резко отпустите.
• Рукоятка ударит по блюду, и оно вместе с картонной втулкой улетит в сторону, а мячик упадёт в стакан.

Почему он не улетел вместе с остальными предметами?

Потому что, согласно закону инерции, предмет, на который не действуют другие силы, стремится остаться в покое. В нашем случае на мячик подействовала только сила притяжения к Земле, поэтому он и упал вниз.

4. Сырое или варёное?

Давайте познакомим ребёнка с центром массы. Для этого возьмём:

· остывшее яйцо, сваренное вкрутую;

· 2 сырых яйца;

Предложите компании детей отличить варёное яйцо от сырого. При этом разбивать яйца нельзя. Скажите, что вы можете это сделать безошибочно.

1. Раскрутите оба яйца на столе.
2. Яйцо, которое вращается быстрее и с равномерной скоростью, - варёное.
3. В подтверждение своих слов разбейте другое яйцо в миску.
4. Возьмите второе сырое яйцо и бумажную салфетку.
5. Попросите кого-то из зрителей сделать так, чтобы яйцо стояло на тупом конце. Никто не сможет так сделать, кроме вас, так как только вы знаете секрет.
6. Просто энергично потрясите яйцо вверх-вниз полминуты, после чего без проблем установите его на салфетку.

Почему яйца ведут себя по-разному?

У них, как и у любого другого предмета, есть центр масс. То есть разные участки предмета могут весить не одинаково, но есть точка, которая делит его массу на равные части. У варёного яйца из-за более равномерной плотности центр масс при вращении остаётся на одном и том же месте, а у сырого яйца оно смещается вместе с желтком, что затрудняет его движение. У сырого яйца, которое потрясли, желток опускается к тупому концу и центр масс оказывается там же, поэтому его можно поставить.

5. «Золотая» середина

Предложите детям найти середину палки без линейки, а просто на глаз. Оцените результат при помощи линейки и скажите, что он не совсем верный. Теперь проделайте это сами. Лучше всего подойдёт ручка от швабры.

• Поднимите палку до уровня талии.
• Уложите её на 2 указательных пальца, держа их на расстоянии 60 см.
• Сдвигайте пальцы ближе друг к другу и следите, чтобы палка не теряла равновесие.
• Когда ваши пальцы сойдутся и палка будет располагаться параллельно полу, вы дошли до цели.
• Положите палку на стол, держа палец на нужной отметке. Убедитесь при помощи линейки, что вы точно справились с заданием.

Расскажите ребёнку, что вы нашли не просто середину палки, а её центр масс. Если предмет симметричный, то он совпадёт с его серединой.

6. Невесомость в банке

Давайте заставим иголки зависнуть в воздухе. Для этого возьмём:

• 2 нити по 30 см;
• 2 иголки;
• прозрачный скотч;
• литровую банку и крышку;
• линейку;
• небольшой магнит.

Как провести опыт?

• Вденьте нитки в иголки и завяжите концы двумя узелками.
• Прикрепите узлы скотчем на дно банки, чтобы до её края оставалось около 2,5 см.
• Изнутри крышки приклейте скотч в виде петли, липкой стороной наружу.
• Положите крышку на стол и приклейте к петле магнит. Переверните банку и закрутите крышку. Иголки будут свисать и тянуться к магниту.
• Когда вы перевернёте банку крышкой вверх, иголки всё равно будут тянуться к магниту. Возможно, придётся удлинить нитки, если магнит не удерживает иголки в вертикальном положении.
• Теперь открутите крышку и положите её на стол. Вы готовы провести опыт перед зрителями. Как только вы закрутите крышку, иголки со дна банки устремятся вверх.

Расскажите ребёнку, что магнит притягивает железо, кобальт и никель, поэтому железные иголки подвержены его воздействию.

7. «+» и «-»: полезное притяжение

Ваш ребёнок наверняка замечал, как волосы магнитятся к некоторым тканям или расчёске. А вы рассказывали ему, что всему виной статическое электричество. Давайте проделаем опыт из этой же серии и покажем, к чему ещё может привести «дружба» отрицательных и положительных зарядов. Нам понадобятся:

• бумажное полотенце;
• 1 ч. л. соли и 1 ч. л. перца;
• ложка;
• воздушный шар;
• шерстяная вещь.

Этапы эксперимента:

• Положите на пол бумажное полотенце, высыпьте на него смесь соли и перца.
• Спросите у ребёнка: как же теперь отделить соль от перца?
• Надутый шарик потрите о шерстяную вещь.
• Поднесите его к соли и перцу.
• Соль останется на месте, а перец примагнитится к шарику.

Шарик после трения о шерсть приобретает отрицательный заряд, который притягивает к себе положительные ионы перца. Электроны соли не столь подвижны, поэтому они не реагируют на приближение шарика.

Опыты дома - это ценный жизненный опыт

Признайтесь, вам и самим было интересно наблюдать за происходящим, а ребёнку и подавно. Проделывая удивительные фокусы с самыми простыми веществами, вы научите малыша:

• доверять вам;
• видеть удивительное в обыденности;
• увлекательно познавать законы окружающего мира;
• развиваться разносторонне;
• учиться с интересом и желанием.

Мы ещё раз напоминаем вам, что развивать ребёнка - это просто и для этого не нужно иметь много денег и времени. До скорых встреч!

Мы предлагаем вашему вниманию 10 потрясающих фокусов-опытов, или научных шоу, которые можно сделать своими руками в домашних условиях.
На дне рождения ребенка, на выходных или на каникулах проведите время с пользой и станьте центром внимания множества глаз! 🙂

В подготовке поста нам помог опытный организатор научных шоу - профессор Николя . Он объяснил принципы, которые заложены в том или ином фокусе.

1 - Лавовая лампа

1. Наверняка многие из вас видели лампу, у которой внутри жидкость, имитирующая горячую лаву. Выглядит волшебно.

2. В подсолнечное масло наливается вода и добавляется пищевой краситель (красный или синий).

3. После этого добавляем в сосуд шипучего аспирина и наблюдаем поразительный эффект.

4. В ходе реакции подкрашенная вода поднимается и опускается по маслу, не смешиваясь с ним. А если выключить свет и включить фонарик - начнется «настоящая магия».

: «Вода и масло имеют разную плотность, к тому же обладают свойством не смешиваться, как бы мы ни трясли бутылку. Когда мы добавляем внутрь бутылки шипучие таблетки, они, растворяясь в воде, начинают выделять углекислый газ и приводят жидкость в движение».

Хотите устроить настоящее научное шоу? Больше опытов можно найти в книге .

2 - Опыт с газировкой

5. Наверняка дома или в соседнем магазине для праздника найдется несколько банок с газировкой. Прежде чем выпить их, задайте ребятам вопрос: «Что будет, если погрузить банки с газировкой в воду?»
Утонут? Будут плавать? Зависит от газировки.
Предложите детям заранее угадать, что произойдет с той или иной банкой и проведите опыт.

6. Берем банки и аккуратно опускаем в воду.

7. Оказывается, несмотря на одинаковый объем, они имеют разный вес. Именно поэтому одни банки тонут, а другие нет.

Комментарий профессора Николя : «Все наши банки имеют одинаковый объем, но вот масса у каждой банки различная, а это значит, что и плотность отличается. Что такое плотность? Это значение массы, поделенное на объем. Так как объем у всех банок одинаковый, то плотность будет выше у той из них, чья масса больше.
Будет ли банка плавать в контейнере или же утонет, зависит от отношения ее плотности к плотности воды. Если плотность банки меньше, то она будет находиться на поверхности, в противном случае банка пойдет ко дну.
Но за счет чего банка с обычной колой плотнее (тяжелее), чем банка с диетическим напитком?
Всё дело в сахаре! В отличие от обычной колы, где в качестве подсластителя используется сахарный песок, в диетическую добавляют специальный сахарозаменитель, который весит намного меньше. Так сколько же сахара в обычной банке с газировкой? Разница в массе между обычной газировкой и ее диетическим аналогом даст нам ответ!»

3 - Крышка из бумаги

Задайте присутствующим вопрос: «Что будет, если перевернуть стакан с водой?» Конечно, она выльется! А если прижать бумагу к стакану и перевернуть его? Бумага упадет и вода все равно прольется на пол? Давайте проверим.

10. Аккуратно вырезаем бумагу.

11. Кладем сверху на стакан.

12. И аккуратно переворачиваем стакан. Бумага прилипла к стакану, как намагниченная, и вода не выливается. Чудеса!

Комментарий профессора Николя : «Хоть это и не так очевидно, но на самом деле мы находимся в самом настоящем океане, только в этом океане не вода, а воздух, который давит на все предметы, в том числе и на нас с вами, просто мы уже так привыкли к этому давлению, что совсем его не замечаем. Когда мы накрываем стакан с водой листком бумаги и переворачиваем, то на лист с одной стороны давит вода, а с другой стороны (с самого низу) - воздух! Давление воздуха оказалось больше давления воды в стакане, вот листок и не падает».

4 - Мыльный вулкан

Как устроить дома извержение маленького вулкана?

14. Вам понадобится сода, уксус, немного моющей химии для посуды и картон.

16. Разводим уксус в воде, добавляем моющей жидкости и подкрашиваем все йодом.

17. Оборачиваем все темным картоном - это будет «тело» вулкана. Щепотка соды падает в стакан, и вулкан начинает извергаться.

Комментарий профессора Николя : «В результате взаимодействия уксуса с содой возникает настоящая химическая реакция с выделением углекислого газа. А жидкое мыло и краситель, взаимодействуя с углекислым газом, образуют цветную мыльную пену - вот и извержение».

5 - Насос из свечи

Может ли свечка изменить законы гравитации и поднять воду вверх?

19. Ставим свечку на блюдце и зажигаем ее.

20. Наливаем подкрашенную воду на блюдце.

21. Накрываем свечу стаканом. Через некоторое время вода втянется внутрь стакана вопреки законам гравитации.

Комментарий профессора Николя : «Что делает насос? Меняет давление: увеличивает (тогда вода или воздух начинают «убегать») или, наоборот, уменьшает (тогда газ или жидкость начинают «прибывать»). Когда мы накрыли горящую свечу стаканом, свеча потухла, воздух внутри стакана остыл, и поэтому давление уменьшилось, вот вода из миски и стала всасываться внутрь».

Игры и опыты с водой и огнем есть в книге «Эксперименты профессора Николя» .

6 - Вода в решете

Продолжаем изучать магические свойства воды и окружающих предметов. Попросите кого-то из присутствующих натянуть бинт и полейте через него воду. Как мы видим - она без всякого труда проходит через отверстия в бинте.
Поспорьте с окружающими, что сможете сделать так, что вода не будет проходить через бинт без всяких дополнительных приемов.

22. Отрежьте кусок бинта.

23. Оберните бинтом стакан или бокал для шампанского.

24. Переворачивайте бокал - вода не выливается!

Комментарий профессора Николя : «Благодаря такому свойству воды, как поверхностное натяжение, молекулы воды хотят все время находиться вместе и их не так просто разлучить (вот такие они замечательные подружки!). И если размер отверстий небольшой (как в нашем случае), то пленка не рвется даже под тяжестью воды!»

7 - Водолазный колокол

И чтобы закрепить за вами почетное звание Мага Воды и Повелителя Стихий, пообещайте, что сможете доставить бумагу на дно любого океана (или ванны или даже тазика), не замочив ее.

25. Пусть присутствующие напишут свои имена на листе бумаги.

26. Сворачиваем листок, убираем его в стакан, чтобы он упирался в его стенки и не скользил вниз. Погружаем листок в перевернутом стакане на дно резервуара.

27. Бумага остается сухой - вода не может до нее добраться! После того как вытащите листок - дайте зрителям удостовериться, что он действительно сухой.

Десятки и сотни тысяч физических экспериментов было поставлено за тысячелетнюю историю науки. Непросто отобрать несколько "самых-самых", чтобы рассказать о них. Каков должен быть критерий отбора?

Четыре года назад в газете "The New York Times" была опубликована статья Роберта Криза и Стони Бука. В ней рассказывалось о результатах опроса, проведенного среди физиков. Каждый опрошенный должен был назвать десять самых красивых за всю историю физических экспериментов. На наш взгляд, критерий красоты ничем не уступает другим критериям. Поэтому мы расскажем об экспериментах, вошедших в первую десятку по результатам опроса Криза и Бука.

1. Эксперимент Эратосфена Киренского

Один из самых древних известных физических экспериментов, в результате которого был измерен радиус Земли, был проведен в III веке до нашей эры библиотекарем знаменитой Александрийской библиотеки Эрастофеном Киренским.

Схема эксперимента проста. В полдень, в день летнего солнцестояния, в городе Сиене (ныне Асуан) Солнце находилось в зените и предметы не отбрасывали тени. В тот же день и в то же время в городе Александрии, находившемся в 800 километрах от Сиена, Солнце отклонялось от зенита примерно на 7°. Это составляет примерно 1/50 полного круга (360°), откуда получается, что окружность Земли равна 40 000 километров, а радиус 6300 километров.

Почти невероятным представляется то, что измеренный столь простым методом радиус Земли оказался всего на 5% меньше значения, полученного самыми точными современными методами.

2. Эксперимент Галилео Галилея

В XVII веке господствовала точка зрения Аристотеля, который учил, что скорость падения тела зависит от его массы. Чем тяжелее тело, тем быстрее оно падает. Наблюдения, которые каждый из нас может проделать в повседневной жизни, казалось бы, подтверждают это.

Попробуйте одновременно выпустить из рук легкую зубочистку и тяжелый камень. Камень быстрее коснется земли. Подобные наблюдения привели Аристотеля к выводу о фундаментальном свойстве силы, с которой Земля притягивает другие тела. В действительности на скорость падения влияет не только сила притяжения, но и сила сопротивления воздуха. Соотношение этих сил для легких предметов и для тяжелых различно, что и приводит к наблюдаемому эффекту. Итальянец Галилео Галилей усомнился в правильности выводов Аристотеля и нашел способ их проверить. Для этого он сбрасывал с Пизанской башни в один и тот же момент пушечное ядро и значительно более легкую мушкетную пулю. Оба тела имели примерно одинаковую обтекаемую форму, поэтому и для ядра, и для пули силы сопротивления воздуха были пренебрежимо малы по сравнению с силами притяжения.

Галилей выяснил, что оба предмета достигают земли в один и тот же момент, то есть скорость их падения одинакова. Результаты, полученные Галилеем. - следствие закона всемирного тяготения и закона, в соответствии с которым ускорение, испытываемое телом, прямо пропорционально силе, действующей на него, и обратно пропорционально массе.

3. Другой эксперимент Галилео Галилея

Галилей замерял расстояние, которое шары, катящиеся по наклонной доске, преодолевали за равные промежутки времени, измеренный автором опыта по водяным часам. Ученый выяснил, что если время увеличить в два раза, то шары прокатятся в четыре раза дальше. Эта квадратичная зависимость означала, что шары под действием силы тяжести движутся ускоренно, что противоречило принимаемому на веру в течение 2000 лет утверждению Аристотеля о том, что тела, на которые действует сила, движутся с постоянной скоростью, тогда как если сила не приложена к телу, то оно покоится.

Результаты этого эксперимента Галилея, как и результаты его эксперимента с Пизанской башней, в дальнейшем послужили основой для формулирования законов классической механики.

4. Эксперимент Генри Кавендиша

После того как Исаак Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения: сила притяжения между двумя телами с массами Мит, удаленных друг от друга на расстояние r, равна F=G(mM/r2), оставалось определить значение гравитационной постоянной G. Для этого нужно было измерить силу притяжения между двумя телами с известными массами. Сделать это не так просто, потому что сила притяжения очень мала.

Мы ощущаем силу притяжения Земли. Но почувствовать притяжение даже очень большой оказавшейся поблизости горы невозможно, поскольку оно очень слабо. Нужен был очень тонкий и чувствительный метод. Его придумал и применил в 1798 году соотечественник Ньютона Генри Кавендиш. Он использовал крутильные весы - коромысло с двумя шариками, подвешенное на очень тонком шнурке. Кавендиш измерял смещение коромысла (поворот) при приближении к шарикам весов других шаров большей массы.

Для увеличения чувствительности смещение определялось по световым зайчикам, отраженным от зеркал, закрепленных на шарах коромысла. В результате этого эксперимента Кавендишу удалось довольно точно определить значение гравитационной константы и впервые вычислить массу Земли.

5. Эксперимент Жана Бернара Фуко

Французский физик Жан Бернар Леон Фуко в 1851 году экспериментально доказал вращение Земли вокруг своей оси с помощью 67-метрового маятника, подвешенного к вершине купола парижского Пантеона. Плоскость качания маятника сохраняет неизменное положение по отношению к звездам. Наблюдатель же, находящийся на Земле и вращающийся вместе с ней, видит, что плоскость вращения медленно поворачивается в сторону, противоположную направлению вращения Земли.

6. Эксперимент Исаака Ньютона

В 1672 году Исаак Ньютон проделал простой эксперимент, который описан во всех школьных учебниках. Затворив ставни, он проделал в них небольшое отверстие, сквозь которое проходил солнечный луч. На пути луча была поставлена призма, а за призмой - экран.

На экране Ньютон наблюдал "радугу": белый солнечный луч, пройдя через призму, превратился в несколько цветных лучей - от фиолетового до красного. Это явление называется дисперсией света. Сэр Исаак был не первым, наблюдавшим это явление. Уже в начале нашей эры было известно, что большие монокристаллы природного происхождения обладают свойством разлагать свет на цвета. Первые исследования дисперсии света в опытах со стеклянной треугольной призмой еще до Ньютона выполнили англичанин Хариот и чешский естествоиспытатель Марци.

Однако до Ньютона подобные наблюдения не подвергались серьезному анализу, а делавшиеся на их основе выводы не перепроверялись дополнительными экспериментами. И Хариот, и Марци оставались последователями Аристотеля, который утверждал, что различие в цвете определяется различием в количестве темноты, "примешиваемой" к белому свету. Фиолетовый цвет, по Аристотелю, возникает при наибольшем добавлении темноты к свету, а красный - при наименьшем. Ньютон же проделал допол¬нительные опыты со скрещенными призмами, когда свет, пропущенный через одну призму, проходит затем через другую. На основании совокупности проделанных опытов он сделал вывод о том, что "никакого цвета не возникает из белизны и черноты, смешанных вместе, кроме промежуточных темных; количество света не меняет вида цвета". Он показал, что белый свет нужно рассматривать как составной. Основными же являются цвета от фиолетового до красного. Этот эксперимент Ньютона служит замечательным примером того, как разные люди, наблюдая одно и то же явление, интерпретируют его по-разному и только те, кто подвергает сомнению свою интерпретацию и ставит дополнительные опыты, приходят к правильным выводам.

7. Эксперимент Томаса Юнга

До начала XIX века преобладали представления о корпускулярной природе света. Свет считали состоящим из отдельных частиц - корпускул. Хотя явления дифракции и интерференции света наблюдал еще Ньютон ("кольца Ньютона"), общепринятая точка зрения оставалась корпускулярной. Рассматривая волны на поверхности воды от двух брошенных камней, можно заметить, как, накладываясь друг на друга, волны могут интерферировать, то есть взаимогасить либо взаимоусиливать друг друга. Основываясь на этом, английский физик и врач Томас Юнг проделал в 1801 году опыты с лучом света, который проходил через два отверстия в непрозрачном экране, образуя, таким образом, два независимых источника света, аналогичных двум брошенным в воду камням. В результате он наблюдал интерференционную картину, состоящую из чередующихся темных и белых полос, которая не могла бы образоваться, если бы свет состоял из корпускул. Темные полосы соответствовали зонам, где световые волны от двух щелей гасят друг друга. Светлые полосы возникали там, где световые волны взаимоусиливались. Таким образом была доказана волновая природа света.

8. Эксперимент Клауса Йонссона

Немецкий физик Клаус Йонссон провел в 1961 году эксперимент, подобный эксперименту Томаса Юнга по интерференции света. Разница состояла в том, что вместо лучей света Йонссон использовал пучки электронов. Он получил интерференционную картину, аналогичную той, что Юнг наблюдал для световых волн. Это подтвердило правильность положений квантовой механики о смешанной корпускулярно-волновой природе элементарных частиц.

9. Эксперимент Роберта Милликена

Представление о том, что электрический заряд любого тела дискретен (то есть состоит из большего или меньшего набора элементарных зарядов, которые уже не подвержены дроблению), возникло еще в начале XIX века и поддерживалось такими известными физиками, как М.Фарадей и Г.Гельмгольц. В теорию был введен термин "электрон", обозначавший некую частицу - носитель элементарного электрического заряда. Этот термин, однако, был в то время чисто формальным, поскольку ни сама частица, ни связанный с ней элементарный электрический заряд не были обнаружены экспериментально.

В 1895 году К.Рентген во время экспериментов с разрядной трубкой обнаружил, что ее анод под действием летящих из катода лучей способен излучать свои, Х-лучи, или лучи Рентгена. В том же году французский физик Ж.Перрен экспериментально доказал, что катодные лучи - это поток отрицательно заряженных частиц. Но, несмотря на колоссальный экспериментальный материал, электрон оставался гипотетической частицей, поскольку не было ни одного опыта, в котором участвовали бы отдельные электроны. Американский физик Роберт Милликен разработал метод, ставший классическим примером изящного физического эксперимента.

Милликену удалось изолировать в пространстве несколько заряженных капелек воды между пластинами конденсатора. Освещая рентгеновскими лучами, можно было слегка ионизировать воздух между пластинами и изменять заряд капель. При включенном поле между пластинами капелька медленно двигалась вверх под действием электрического притяжения. При выключенном поле она опускалась под действием гравитации. Включая и выключая поле, можно было изучать каждую из взвешенных между пластинами капелек в течение 45 секунд, после чего они испарялись. К 1909 году удалось определить, что заряд любой капельки всегда был целым кратным фундаментальной величине е (заряд электрона). Это было убедительным доказательством того, что электроны представляли собой частицы с одинаковыми зарядом и массой. Заменив капельки воды капельками масла, Милликен получил возможность увеличить продолжительность наблюдений до 4,5 часа и в 1913 году, исключив один за другим возможные источники погрешностей, опубликовал первое измеренное значение заряда электрона: е = (4,774 ± 0,009)х10-10 электростатических единиц.

10. Эксперимент Эрнста Резерфорда

К началу XX века стало понятно, что атомы состоят из отрицательно заряженных электронов и какого-то положительного заряда, благодаря которому атом остается в целом нейтральным. Однако предположений о том, как выглядит эта "положительно-отрицательная" система, было слишком много, в то время как экспериментальных данных, которые позволили бы сделать выбор в пользу той или иной модели, явно недоставало.

Большинство физиков приняли модель Дж.Дж.Томсона: атом как равномерно заряженный положительный шар диаметром примерно 10-8см с плавающими внутри отрицательными электронами. В 1909 году Эрнст Резерфорд (ему помогали Ганс Гейгер и Эрнст Марсден) поставил эксперимент, чтобы понять действительную структуру атома. В этом эксперименте тяжелые положительно заряженные а-частицы, движущиеся со скоростью 20 км/с, проходили через тонкую золотую фольгу и рассеивались на атомах золота, отклоняясь от первоначального направления движения. Чтобы определить степень отклонения, Гейгер и Марсден должны были с помощью микроскопа наблюдать вспышки на пластине сцинтиллятора, возникавшие там, где в пластину попадала а-частица. За два года было сосчитано около миллиона вспышек и доказано, что примерно одна частица на 8000 в результате рассеяния изменяет направление движения более чем на 90° (то есть поворачивает назад). Такого никак не могло происходить в "рыхлом" атоме Томсона. Результаты однозначно свидетельствовали в пользу так называемой планетарной модели атома - массивное крохотное ядро размерами примерно 10-13 см и электроны, вращающиеся вокруг этого ядра на расстоянии около 10-8 см.