Лаборатория юного физика - Гальперштейн Леонид Яковлевич

Л. Гальперштейн, П. Хлебников

ЛАБОРАТОРИЯ ЮНОГО ФИЗИКА

Введение

Физика — одна из самых важных наук о природе. Она помогает не только хорошо понять ту природу, которая уже существует, но и создавать «вторую природу» — могучую и разнообразную технику.

Изучение тепловых явлений помогло создать паровую машину, двигатель внутреннего сгорания и реактивный двигатель космической ракеты.

Изучение электрических и магнитных явлений помогло овладеть энергией электричества, создать огромные электростанции, мощные электродвигатели, жаркие электропечи, ослепительные прожекторы, сложнейшие автоматы.

Изучение сложных электрических явлений привело к созданию радио, телевидения, электронно-вычислительных машин.

Изучение свойств световых лучей не только привело к созданию очков, телескопов, микроскопов, фотографии и кинематографии, но даже дало возможность определить, из каких веществ состоят самые отдаленные звезды.

Изучение строения вещества привело к открытию атомной энергии.

Таких примеров можно привести очень много. Все то, что сегодня исследуют в своих лабораториях ученые-физики, завтра выйдет на поля и заводы, загремит по рельсам железных дорог, рванется в просторы Космоса.

Физика — наука очень древняя. Уже наши отдаленные предки наблюдали явления природы и пытались понять, как эти явления происходят. Потом они начали нарочно вызывать различные физические явления, чтобы лучше наблюдать за ними. Физика началась с опытов.

И мы с вами, приступая к изучению физики, обязательно должны будем начать с опытов. А для того чтобы делать опыты, нужны приборы.

Во многих школах есть хорошо оборудованные физические кабинеты. Там хранятся сотни приборов для постановки различных опытов. Эти приборы изготовлены на специальных фабриках.

Но даже самый простой самодельный прибор даст вам больше знаний, чем готовый фабричный. Изготовляя прибор своими руками, налаживая его, устраняя ошибки и неисправности, вы гораздо лучше вникнете в его устройство, поймете, как и почему он работает. Поэтому каждый, кто хочет действительно хорошо знать физику, обязательно должен строить приборы сам. И, если они не нужны школе, пригодятся для вашей собственной, домашней лаборатории.

А там, где школьный физический кабинет пока еще беден, плохо оборудован, юные физики могут оказать большую помощь школе. Ведь многие приборы, о которых рассказывается в этой книжке, вполне пригодны для демонстрации опытов на уроках.

Дело чести юных физиков — сделать эти приборы аккуратными, красивыми и безотказными в работе.

Приборы, которые мы здесь описываем, взяты из различных разделов школьного курса физики. Все они нами изготовлены и проверены. Многие из них делались и юными физиками, причем не только в школьной мастерской, но и дома.

Приборов в этой книжке не так много — всего около тридцати. Если вам захочется сделать и другие приборы, упоминаемые в учебнике физики, постарайтесь достать в библиотеке книгу «Физический эксперимент в школе» или другие пособия по этому вопросу. Правда, эти книги не содержат таких подробных объяснений и описаний всех приемов работы. Они рассчитаны на более подготовленного читателя. Но ведь и вы, сделав предлагаемые нами приборы, будете не так уж плохо подготовлены!

Ватерпас

Ватерпас служит для проверки горизонтальности. Простой ватерпас можно сделать из деревянного чертежного угольника.

Угольник нужен 45-градусный, то есть с одинаковыми острыми углами по 45°. Чтобы работа прибора была более наглядной, нужно увеличить имеющийся в угольнике просвет.

Расчертите угольник карандашом по нашему рисунку. Из центра, намеченного на 10 мм ниже вершины прямого угла, проведите циркулем дугу. Она должна соединить острые углы просвета. Затем по намеченному центру проверните сквозное отверстие граненым шилом. Делайте это осторожно, чтобы угольник не разошелся. Стружку все время выбирайте.

Бока получившегося отверстия соедините прямыми линиями с острыми углами просвета. Расширьте просвет по этим линиям и дуге острым ножом и отшлифуйте шкуркой.

Найдите правильное положение конца отвеса. Для этого возьмите второй чертежный угольник и наложите его на угольник ватерпаса. Одна из боковых сторон угольника должна точно совпадать с основанием ватерпаса, а другая пройти точно через его вершину. Теперь прочертите риску на дуге ватерпаса и острым ножом прорежьте по этой риске узенькую канавку.

Рис. 1. Ватерпас из угольника.

Подвес для нитки лучше всего сделать из петли от крючка для платья (иногда такой крючок называют корсажным). На концах петли — два ушка для пришивания. Каждое из них захватите плоскогубцами и поверните на 90°. После этого наденьте петлю на угольник со стороны просвета. Ушки должны прийтись на шов, идущий к вершине прямого угла.

Через шов угольника и оба ушка проверните граненым шилом еще одно отверстие и петлю пока отложите.

Для устойчивости ватерпас должен иметь широкое основание. Подберите две дощечки толщиной 8—10 мм. Они должны быть на 30–40 мм длиннее длинной стороны угольника. Приклейте эти дощечки столярным клеем, как показано на рисунке. Аккуратно выровняйте их по краю угольника и подержите несколько минут в руках, пока клей схватится. После этого стяните выступающие концы дощечек шпагатом и оставьте сохнуть на ночь.

На другой день снимите шпагат и отрежьте выступающие концы дощечек. Отполируйте нижнее основание ватерпаса, водя им по листу мелкой шкурки, положенному на кусок стекла или другую гладкую поверхность. Если на ватерпасе остались следы клея, соскоблите их ножом.

Теперь нужно сделать подвес. Снова наденьте петлю на вершину ватерпаса со стороны просвета. Обстрогайте кусочек спички, чтобы он туго входил в отверстие угольника, и посадите его туда на клею.

Сложив пополам прочную нитку, пропустите ее концы через петлю подвеса. Затем введите эти концы в оставшуюся петельку и туго затяните. Висящие концы сложите вместе и проденьте в ушко швейной иглы. Подвиньте иглу на нитке так, чтобы ее острие немного цепляло за дугу ватерпаса. После этого нитки до и после иглы сложите вместе и затяните узлом. Узел немного укоротит нитку, и острие иглы перестанет цеплять за дугу ватерпаса.

Осталось надеть на иглу свинцовый грузик. Лучше всего подойдет рыболовное грузило. Годится также кусочек свинцовой оболочки от электрического кабеля, свинцовая пломба. Надев грузик, обожмите его плоскогубцами.

Ватерпас готов. Поставьте его на горизонтальную поверхность. Острие иглы установится точно над риской. Если игла отклоняется, поверхность не горизонтальна.

С помощью ватерпаса можете проверить, правильно ли стоит стол у вас в комнате.

Динамометр

Динамометр — это прибор для измерения силы. Обычно в динамометре используют стальную пружину. Но подходящую стальную пружину не всегда можно достать, а сделать ее самому трудно. Зато каждый из вас сможет сделать простейший динамометр с резинкой. Лучше всего достать специальную резину, которую ставят на модели самолетов. Если такую не достанете, можно вырезать полоску шириной 2 мм из старой мотоциклетной или автомобильной камеры.

Корпус динамометра (рис. 2) состоит из двух бумажных трубок.

Рис. 2. Динамометр и его части.