Четвер, 18.10.2018, 13:27Вітаю Вас Гість | RSS
Головківський НВК "ДНЗ-ЗОШ І-ІІІ ступенів"
Меню сайту
Категорії розділу
Мої статті [6]
Матеріали наших вчителів [10]
Шкільня бібліотека [1]
Державні стандарти освіти [0]
Статистика

Онлайн всього: 1
Гостей: 1
Користувачів: 0

Каталог статей


Головна » Статті » Матеріали наших вчителів

фізика без формул

 Сергій Зінченко 

Фізика без формул і задач
Посібник містить оповідання для читання з фізики. У цікавій формі подано матеріал програми з фізики для 7 – 8 класів. Матеріал може бути використаний на уроках для доповнення матеріалу підручника, а також у позакласній роботі.Для вчителів фізики, учнів школи і всіх, хто цікавиться фізикою.Вступ Юний друже!Ти стоїш на порозі великого відкриття, допомогти зробити яке тобі допоможе одна з головних наук про природу − фізика. Ми, вчителі, хочемо по доброму позаздрити тобі − адже дуже багато нового та цікавого ти знайдеш, просуваючись по цьому шляху пізнання. Хоча зразу зауважимо,  що до кінця ніхто це не зумів осягнути те, що подарувала нам природа. Можливо ти будеш першим, хто зуміє з’єднати у єдину закономірність величезні таємниці Буття.Але поки що зроби перший крок: опануй ті знання, які вже має Людство. І допоможе тобі у цьому збірка оповідань, героями якої є хлопчаки, учні школи, які намагаються дізнатися про навколишній світ, використовуючи фізичні знання.Хай щастить!                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         Від спостереження до експерименту
            Ще з початку свого існування на Землі у якості людини розумної остання почала активно вивчати навколишній світ. Це було потрібно їй насамперед для виконання сугубо егоїстичних цілей: добування їжі, захист від ворога та негоди. І їй не потрібно було знати, що звір біжить із швидкістю сорок кілометрів на годину. Вона повинна була будь – що врятуватись від нього. Тому спочатку людина натискала на дуже важливий для неї навчальний предмет як фізкультуру. І забувала про фізику.Та з часом життя стало спокійніше. Людина досягла вже багато чого, вивчила навколишню місцевість, познайомилась із сусідами. Прийшов час починати вивчати фізику. І почала вона вивчати її із спостереження над навколишніми подіями, які пізніше стали називатися явищами.Першу подію, яку людина помітила та почала використовувати і своїх цілях, помічав кожен із нас, але не приділяв цьому уваги. І дійсно, нащо приділяти увагу такому простому явищу, як перекочування круглого предмета. Але людина на початку свого існування це підмітила. Вона спостерігала, що яблуко котись далі від гілки яблуні, камінець , обшліфований водою, забирається далі від свого кострубатого співродича. Круглий камінь легше перекотити, ніж плоский такої самої маси. Про масу ще тоді людина не знала, хоча і підозрювала про її існування. Спостерігаючи за такими подіями, людина наважилася на відчайдушний крок – провести експеримент, тобто штучно відтворити ту чи іншу подію. І вона почала свідомо пересувати різні предмети: каміння, частини дерева, та все інше, що траплялося на її шляху. Можливо, вона робили це для якоїсь конкретної справи, наприклад, побудови домівки чи створення захисту від дикого звіра. Але стало помітно, що при перекочуванні круглих предметів проливалась менша кількість поту, ніж при перекочуванні предметів неправильної форми.І тут людина зробила перший революційний крок у своєму житті  вона використала результати свого дослідження собі на користь. Перше, що зробила людина  вона почала підкладати під важкі предмети, які потрібно було перемістити, круглі колоди. Праця людини прискорилась, збільшився коефіцієнт корисної дії, про існування якого людина не знала, але підсвідомо   здогадувалась, спостерігаючи за результатами своєї роботи. Тобто людина винайшла колесо, пішовши шляхом від спостереження до експерименту. Це перший винахід, який дав поштовх для розвитку цивілізації.Зараз ми не задумуємось про довгу історію виникнення та вдосконалення цього вкрай потрібного та зручного пристрою. Ми просто спостерігаємо, як пересувається транспортний засіб, котиться м’яч, крутяться різні пристрої. Але передумовою цього було перше людське поєднання спостереження та експерименту.  Фізичні величини                                         Сьогодні ми трохи було не посердилися.                                                                                                 Вирішили визначити, скільки кроків до яблуні. Я                                                     сказав п’ятдесят, товариш -   п’ятдесят п’ять.                                                  Почали міряти кроками, у мене вийшло                                                   п’ятдесят два, у товариша - п’ятдесят сім. Так                                                   вирішували, хто точніше передбачив результат,                                                   що почув сусід, який старший від нас і вже                                                   закінчив сьомий клас.                                        − Що за суперечка тут у вас? − сусід виглянув із                                         - за паркану. − Що не поділите?                                        Ми один поперед одного почали розповідати про причину суперечки. Сусід вислухав, потім переліз через паркан та сів біля нас на лавку.− Кожен з вас по своєму правий і неправий. Ви обидва помилилися на два кроки. Похибка виміру у кожного рівна двом. Тобто і п’ятдесят два і п’ятдесят сім однаково правильні результати. У кожного із вас крок різний, тому і вийшли різні результати. Помилку, яку ви допустили, така: заздалегідь вам необхідно було домовитись про одиницю вимірювання довжини, чиїми кроками ви будете вимірювати.− Тобто, ми повинні були узгодити одиницю вимірювання?− Аякже. Це роблять вже давно. Щоб виміряти відстань до яблуні, ви могли б поступити по різному. Самий найпростіший спосіб, взяти рулетку та виміряти відстань у метрах. Вийшло б наприклад тридцять метрів. − Або хтось із нас поміряв би цю відстань кроками.− Або ви могли б вирізати лозину та поміряти цю відстань лозиною. Вийшло б двадцять лозин.− Смішно, відстань двадцять лозин!− А чого ж. До винайдення метричної системи мір довжину міряли ліктями, кроками, розмахом рук і так далі. Вже пізніше взяли за одиницю вимірювання один метр і досі цим користуються.− А звідки взявся один метр? Ця одиниця вимірювання була взята умовно, як і більшість одиниць вимірювання. Один метр – це приблизно відстань від плеча одної руки до витягнутих у сторону кінчиків пальців другої руки. Зібралися вчені із різних країн і домовилися, що цю відстань назвемо один метр. У когось одного виміряли цю відстань, взяли зразки і повезли у свої країни. Тому більшість одиниць вимірювання фізичних величин придумані штучно.−   А які природно?− Доба. Одиниця вимірювання часу. Проміжок часу між двома послідовними сходами чи заходами сонця, або обертання Землі навколо своєї осі проходить за строго визначений час. Єдине уточнення: спостереження буде неточним у областях полярних кіл. Там Сонце може або геть не показуватись над горизонтом, або світити постійно. З добою також пов’язані година, хвилина, секунда.− А от маса? Є в природі щось, що має масу один кілограм?− Одиниця вимірювання маси кілограм теж придумана штучно. Хоча дехто може заперечити, сказавши, що це приблизно маса одного літра води. Але і літр – теж одиниця вимірювання штучного походження.− Тобто в природі немає чогось такого, щоб служило еталоном тієї чи іншої одиниці вимірювання?− Вже є. Але на сьогодні це вам важко пояснити. У свій час вчитель про це вам розповість. А ще цікаве про вимірювання можу я вам розповісти.− То розкажи.− Є прямі і непрямі виміри. Ось прямі виміри. Довжина – приклали лінійку і виміряли. Тобто порівняли із відомою довжиною, яку взято за одиницю вимірювання. Маса − невідому масу порівняли з масою важків, які зрівноважують це тіло. Час − ввімкнули секундомір та зафіксували час тієї чи іншої події. − А непрямі виміри?− Що необхідно зробити, щоб виміряти площу?− Так це дуже просто. Це ми з математики вчили. Треба виміряти довжину і ширину і потім ці числа перемножити.− А без множення можна виміряти? Якимось приладом?− Можна вирізати квадрат відомої площі і накладати його на невідому площу.− А чи зручно це буде?− Тобто, і площа, і об’єм – це фізичні величини, які вимірюють непрямим способом? Так?− І ще існує багато фізичних величин, які потребують непрямого способу вимірювання. Хоча об’єм рідини можна виміряти переливанням. Якщо вам потрібно виміряти об’єм діжки з точністю до одного літра, то ви наповнюєте діжку водою, а потім за допомогою літрової банки цю воду виливаєте. І дізнаєтесь об’єм посудини з точністю до літра.− Але ж це скільки треба потрудитися. Не простіше вирахувати?− Вирахувати простіше. Але для цього необхідно знати математичні дії та необхідні формули. Одне, про що я ще забув нагадати. При вимірюванні обов’язково вказується одиниця вимірювання. Можливо у прикладі з діжкою можна було б поступити простіше, якби перед вами було поставлене завдання виміряти об’єм з точністю до відра. Тоді б ви вилили б у діжку необхідну кількість відер води. Їх то вам легше було б рахувати.   

                             Дифузія       
        Як пояснити, яким чином можуть змішуватись різнорідні речовини, як відбувається процес склеювання, зварювання куванням і так далі?Спробуємо пояснити цей процес, який у фізиці називають дифузією, спочатку для рідин і газів. Ці речовини легко рухливі, можуть переміщатися з однієї ділянки середовища у іншу. Проміжки між частинками цих речовин будуть більші, ніж у твердих тіл. Тому частинки різнорідних речовин у рідинах і газах завдяки взаємному руху складових дуже легко перемішуються. У газах це проходить значно швидше, ніж у рідинах. А чи можлива дифузія у твердих тілах? Для цього необхідно звернути увагу на будову речовини. На перший погляд, речовини здаються нас суцільними, складаються з щільно припасованих одна до одної частинок. Але численні спостереження та досліди говорять про протилежне: між частинками, з яких складається будь – яке тіло, існують проміжки. Так, наприклад, надута повітряна кулька,  навіть міцно зав’язана, стає м’якою. Через стінки циліндра гідравлічного преса, який створює великий тиск, часто просочуються краплинки масла. Та й інші приклади говорять про існування проміжків мім частинками речовини.Ще з природознавства вам відомо про те, що при зміні температури змінюються розміри предметів. Проводи лінії електропередач влітку провисають дужче, ніж взимку. Залізничні рейки кладуть не у стик, а роблять зазор для розширення. Та й звичайний термометр показує зміну температури завдяки зміні об’єму рідини при зміні температури. Тобто найпростіше спостерігати дифузію у твердих тілах при підвищеній температурі.Здавна був відомий процес зварювання заліза куванням (наклепуванням). Коваль нагрівав два шматки заліза, клав їх один на один і ударяв молотом по місцю з’єднання. За декілька ударів залізо міцно зварювалось. Зауважимо, що шматки заліза не розправлялися у ковальському горні, а тільки нагрівались до високої температури.Що ж відбувалося під час кування. При нагріванні відстані між частинками заліза збільшилися. Ударяючи по залізу, коваль наближав сусідні частинки на таку відстань, що вони могли проникати у сусіднє тіло, змішуючись із частинками – сусідами. Після декількох ударів молотом велика кількість частинок наблизилась до сусідів, притягаючись до них.Тук само можна поясними процес склеювання. Частинки клею, які мають велику проникну здатність, проникають у сусідні речовини, цим самим з’єднуючи їх.Отже, підсумуємо. Явище дифузії пояснює природу змішування різних речовин. Для прикладу: миша знайшла великий шматок сиру і сала його їсти. Сир проникає у мишу, а миша у свою чергу у сир, навіть не здогадуючись про існування дифузії. Дифузія підтверджує те, що між частинками речовини існують проміжки  і у речовин у різних агрегатних станах вони різні, частинки рухаються та взаємодіють між собою.                                                                         Будова речовини       − Ти можеш собі уявити, що тільки що трапилося. Я наливав чай у склянку, а вона лопнула, наче вибухнула. Не стукнув по ньому, навіть чайником не доторкнувся. Просто лив кип’яток.− Якщо у майбутньому будеш наливати чай чи гарячу воду у скляну посудину, то спочатку наллєш трохи, почекаєш, поки скло нагріється, а потім будеш лити далі.− Так чому склянка лопнула? Може на ній вже було тріщина, а я тільки пришвидшив процес ламання?− Може і була. Але такі випадки трапляються і з зовсім новою посудиною. Справа у будові речовини, про що ми зараз і поговоримо. Як ти вже помітив, скло − дуже крихка речовина. Коли перевозять скляні вироби, їх перекладають папером, стружкою, ватою. Що зробив ти. Ти у нижню частину склянки налив кип’ятку. Молекули отримали додаткову порцію енергії, почали швидше рухатися, штовхати одна одну і розширили проміжки між собою. Внизу склянка розширилась, а вище, де посудина була холодною −  ні. От і виникла тріщина.− Як могли між молекулами розширитись проміжки? То зразу б через них почала б витікати вода. Хоча може вона і витікала, все рівно на видно було, бо склянка лопнула.− Давай проведемо простий дослід. Беремо п’ятикопієчну монету, дощечку і два гвіздки. Забиваємо гвіздки так, щоб монета вільно проходила між ними.− Дійсно дуже легко проходить.− А тепер нагріємо монету на газовій плиті і знову повторимо дослід.− Диви, монета застрягла між гвіздками. Цікаво!− Це і підтверджує про те, що між молекулами та атомами речовини існують проміжки, які із збільшенням температури збільшуються.− А може це не проміжки збільшилися, а самі атоми чи молекули?− Тоді б збільшилася б і маса молекули. Але у житті ми не помічаємо того, що тіла влітку і взимку мають різну масу. От заходиш ти у магазин, а там стоять терези для літа і зими. Чи бачив ти таке?− Ні, не бачив. І дійсно, влітку,слідуючи моїй теорії, всі предмети повинні бути важчими, ніж взимку. Таки ти правий. − Що приклад про існування проміжків. Коли ти накачуєш камеру велосипеда, ти закачуєш у насос порцію повітря, а потім перекачуєш її у камеру. З кожним качком ти збільшуєщ кількість повітря. Щоб не існувало проміжків між молекулами повітря, то за декілька качків ти б наповнив би камеру. А так треба зробити декілька десятків рухів насосом, щоб накачати камеру. Так як у повітря, проміжки значно більші за розміри молекул повітря, то в певний об’єм може ввійти в декілька разів більше повітря, ніж за нормальних умов.− Так, тепер я зрозумів про існування проміжків у твердих тілах і газах. А у рідинах теж існують проміжки? Щось я не помічав.− Давай підійдемо до термометра, який показує температуру повітря. Ось сьогодні двадцять сім градусів Цельсія в тіні вдень. А зранку було тільки сімнадцять. Чому температура піднялася?− Звісно чому. Сонце піднялося, почало нагрівати землю, від землі нагрівалося повітря. Це нагрівання передалося до термометра і він піднявся.− Правильніше піднявся не термометр, а стовпчик рідини у трубці. А чому ж піднявся стовпчик рідини?− Дай подумати. Повітря нагрілося, його молекули почали швидше рухатися. Збільшувалися проміжки між ними. Молекулам повітря стало тісно, вони дужче наблизилися до трубки термометра, почали штовхати молекули скла. Ті у свою чергу, отримавши додаткову енергію від молекул повітря, почали штовхатись між собою, створили тісняву, збільшили проміжки між собою. Правильно я міркую?− Правильно, але дуже довго.− Тоді я закінчу швидко: внаслідок збільшення температури повітря проміжки між молекулами рідини збільшилися, і тому об’єм рідини термометра збільшився. Стовпчик показав збільшення температури.− Отже, сьогодні ти не тільки дізнався, як наливати гарячу воду у склянку, а й ознайомився з будовою досить важливого фізичного приладу − термометра.      

                                                                                          Світло   
   Після морозної зими приємно було поніжитись на весняному сонці. Сніг вже скрізь розтанув, місцями вже почала витикатися трава.− Як ти думаєш, світло і тепло – це теж саме, чи ні?− Взагалі це поняття схожі, але не однакові. Ось дивися, нагріли воду, вона дає тепло, але світла немає. а лампа денного світла дає лише світло. Я читав у книжці, що одного злочинця викрили на брехні. Він стверджував, що втратив свідомість, схопившись за електричну лампочку. Але там була лампа денного світла.− Тоді давай поговоримо про природу світла. Згоден? Ось якраз і Сонце з – за хмари вийшло. У нас є конкретний приклад джерела світла.− Перше, що потрібно зауважити, Сонце несе нам не тільки світло, а й енергію, яку отримує все живе і неживе на Землі. Від сонячної енергії розвиваються рослини, здійснюється кругообіг води в природі, змінюється погода і так далі.− Тобто ти хочеш сказати, що і частинки, які виділяють світло, повинні мати якусь залишкову енергію, яку вони випромінюють у вигляді потоку світла.− Цілком вірно. Для того, щоб тіло почало випромінювати світло, необхідно його добре нагріти. Пригадай, як ми взимку хотіли швидше натопити у будинку та підкидали і підкидали дрова. Аж поки дверці плити не нагрілися до червоного. У темряві дверці почали світитися, наче крізь них пробивався вогонь. Але насправді вогонь горів у плиті, а метал нагрівся і почав випромінювати енергію у вигляді тепла і світла.− Я правильно розумію, що атоми речовини при нагріванні стають збудженими, надзвичайно активними, і своє збудження вони виражають у вигляді випромінювання світла.− Ти говориш про атом, як живу людину. Але цілком вірно. Лише збуджені, наповнені енергією атоми можуть випромінювати світло. При цьому вони втрачають своє збудження і переходять у нормальний, стаціонарний стан. А світло йде у навколишнє середовище, даючи нам тепло і енергію для життя.− Ти сказав про середовище. А чи потрібне воно для проходження світла? Адже між Сонцем і Землею знаходиться безповітряний простір, а світло дуже легко досягає земної поверхні.− Навпаки, у середовищі світло швидше затухає. А у вакуумі рухається з дуже величезною швидкістю. Тому світло – це особливий спосіб існування матерії. Світло або випромінювання поширюється у вигляді фотонів, і є одночасно частинкою і хвилею. Світло здатне чинити тиск, про що свідчить відхиляння хвоста комети при наближенні її до Сонця. Інші досліди говорять про світло як хвилю. Але це одночасно і потік частинок і хвиля.                                                                    Поширення світла
      Ми сиділи на кладці та дивилися у воду. Вода була дуже чистою, що видно було у деталях практично все дно.− Ти помітив, що водойма здається мілкішою, ніж насправді? Ось дивися, я опускаю паличку, і вона у воді стає меншою, ніж на поверхні.− А від мене видно, що вона ще й видається зламаною. З чим це пов’язано?− Це пов’язано з поширенням світла у середовищі. Вже ми говорили, що найшвидше світло поширюється у вакуумі. А у середовищі його швидкість меншає. І з цим пов’язані і деякі секрети поширення світла. Але давай спочатку поговоримо про поширення світла у однорідному середовищі.− Тобто це середовище, густина якого, прозорість та температура приблизно однакова на великому просторі?− Так. Тому що в неоднорідному середовищі можуть відбуватися різні оптичні явища. Але про це пізніше. Якщо на шляху променя поставити перешкоду, то за перешкодою появиться неосвітлений простір, який ми називаємо тінню. Якщо джерело світла точкове, тобто його розміри малі порівняно з перешкодою, то тінь буде чітка, з яскраво вираженими краями.− Звідси слідує, що якщо джерело світла протяжне, то чіткої тіні може і не бути. Так?− Вірно. Простір за перешкодою, закритий від одної сторони джерела світла, буде освітлюватись іншою його частиною. Щодо точкового джерела світла необхідно ще уточнити. Ось візьмемо Сонце. Воно дає чітку тінь. Але ж розміри його надзвичайно великі. Тому, щоб якесь велике джерело світла можна було вважати точковим джерелом, воно повинне бути на дуже великій відстані від перешкоди.− Давай вже до оптичних явищ. Бо щось цікавість пропадає.− Можливо ти чув про таке оптичне явище у пустелях або на морях як міраж.− Звичайно чув. Він полягає  у тому, що над горизонтом появляється зображення міста, озера чи корабля, які насправді знаходяться за горизонтом.− Як же утворюється це зображення. Світло поширюється прямолінійно у однорідному середовищі. У пустелях часто буває, що шари повітря нагріваються неоднаково. Тому промінь світла, який іде від предмета з а горизонтом, у неоднорідному середовищі змінює свій напрямок. І тому ми бачимо предмети, які насправді знаходяться за межами видимості. Так само, якщо подивитися на нічне небо, то можна помітити, що зорі мерехтять або і переміщаються. Це теж зв’язано з переміщенням повітряних мас.− Добре, а сонячний зайчик як утворюється?− Коли світло попадає на дзеркальну поверхню, то промінь відбивається від неї. Що характерно, кут відбивання променя дорівнює куту падіння. Одна умова, що поверхня повинна бути дзеркальною. Це може бути дзеркало, відполірований метал, скло, поверхня води.− Тобто причина того, що дно водойми здається нам меншим полягає у відбиванні світла?− Тут якраз ні. Частина світлових променів, які падають на поверхню води, скла дійсно відбиваються, а частина проникає у інше середовище. Якщо порівняти оптичну густину повітря з оптичною густиною скла чи води, то повітря матиме меншу оптичну густину, а отже, швидкість поширення у повітрі буде більшою. Тому промінь буде заломлюватись на межі двох середовищ. Якщо ми порівняємо кути падіння і заломлення середовищ повітря – вода. То кут падіння буде більший за кут заломлення. І навпаки, якщо промінь ітиме з води у повітря, то кут заломлення буде більший за кут падіння. От у цьому і причина цього оптичного явища, яке ми з тобою спостерігали.                  Оптичні прилади        Ми сиділи на лавці, гралися лінзою від старого фільмоскопа. На дощечці випалювали різні написи та візерунки. Найважче було сфокусувати промінь у одну точку, а вже потім світло робили свою справу: сконцентрована енергія Сонця миттю робила на деревині потемніння. Пересуваючи лінзу, можна було зробити візерунок не гірший, ніж випалювачем. Та ось Сонце зайшло за хмаринку, і наші вправи припинилися.− Поки Сонця немає, я збігаю у будинок та принесу свої окуляри, які мені колись приписав лікар для виправлення близькозорості.Поки я знайшов окуляри, Сонце вже знову вийшло із – за хмари. Та скільки я не намагався лінзою від окулярів сконцентрувати промені у точку, в мене не виходило.− Слухай, у чому справа? Чому моя лінза не дає такого ефекту, ніж твоя. Може вона слабша?− Давай покладемо ці дві лінзи поряд на газету. Що видно?− Твоя лінза збільшує текст, а моя зменшує.− Їх ще так і називають: збільшувальна і зменшувальна. А правильна назва збиральна і розсіювальна. Моя збирає паралельні промені у пучок, а твоя розсіює. Це і є найпростіші оптичні прилади.− То може вони і самі найдавніші?− Найдавнішим було дзеркало. До винайдення скла грецькі красуні дивилися у відполірований мідний або бронзовий диск. Легенда говорить, що древньогрецький фізик та винахідник Архімед за допомогою бронзових щитів, які могли відбивати сонячне проміння спалив ворожий флот.− Як же це він міг щитами це зробити?− Він розставив воїнів із щитами півколом так, щоб сонячний зайчик від кожного щита падав у одну і ту саму точку. Концентруючи енергію Сонця у одному місці, домагалися запалювання ворожих кораблів. Вже у сучасний час намагалися повторити дослід Архімеда, і дослідникам це вдалося.− Ти знаєш, і я читав, як грецький аргонавт Ясон здолав страшну Медузу Горгону, яка своїм поглядом спалювала всіх,  хто на неї дивився. Він використав свій щит як дзеркало і так підійшов до Медузи і знищив її.− Можливо Горгона − ще було якесь дуже потужне джерело світло. А Ясон дивився у щит, який частково поглинав енергію, а частково відбивав. Як ти бачиш, дзеркало як оптичний прилад має дуже давню історію. Тепер за допомогою дзеркал можуть навіть дивитися із – за перешкоди або навіть з – під води. Як от наприклад підводний човен, знаходячись під водою за допомогою перископа оглядає поверхню моря.− Як же це можливо?− Два дзеркала розміщають під кутом сорок п’ять градусів до горизонту у світлонепроникній трубі. Промінь світла, який іде горизонтально, попадає на верхнє дзеркало, відбивається і рухається вертикально вниз. Там зустрічає нижнє дзеркало, відбивається від нього і попадає у око спостерігача.− Тепер зрозумів, як підводний човен орієнтується у морі. Але давай повернемося до лінз. Я двічі зустрічав у Жуля Верна, як за допомогою саморобних лінз добували вогонь. У першому випадку у книзі «Таємничий острів» інженер Сайрес Сміт взяв два скельця від кишенькових годинників, скріпив їх між собою, наповнив водою і за допомогою цієї лінзи сфокусував сонячні промені та отримав вогонь, як нещодавно ми з тобою. То тут я ще можу згодитися. Але у другому випадку це повна нісенітниця. Ось слухай: капітан Гіттерас зробив із льоду велику збиральну лінзу і за допомогою неї добув вогонь. Та поки б він добував вогонь, то під дією сонячного тепла, концентрованого у лінзі вона б розтанула. Правда ж?− Промені фокусуються не у лінзі, а за її межами, у фокусі. І тому сонячна енергія проходить через лінзу по всій  її площині, а концентрується вже у фокусі. І на відміну від досліду Архімеда із щитами, досліди з льодовою та водяною лінзами проводилися і давали позитивний результат. Навіть у природі це було помічено. Як ти думаєш, чому не рекомендують поливати рослину вдень, особливо у сонячну погоду.− Як чому. Вода зразу ж випарується і користі рослинам не дасть. Випарується не вся. Частина встигне дійти до коріння. Але може і зробили шкоду. Яку форму має краплина, яка лежить на листку?− Овальна приплюснута до листка.− На що похожа з того, про що ми говорили?− На, … на, … на лінзу! Так?− На збиральну лінзу. І якщо ця краплина повернута до Сонця, то сфокусовані промені можуть припекти листок. А так як цих краплин буде багато, то листя може зів’яти.− Ти знаєш, скільки цікавого навколо можна отримати. Головне тільки спостерігати та робити правильні висновки.                                                                
Колір тіл
             − Не тільки. Ще необхідні знання. А їх можна отримати, тільки читаючи книгу. От цим ми зараз і займемося.Біля будинку розквітла клумба. Я не обмовився, розквітла саме клумба, бо всі квіти одночасно розцвіли, перебиваючи колір одна одній. Не можна сказати, якого кольору тут не було. І навіть не кольору – відтінку. Мама так підібрала квіти, що здавалось, що вся палітра художника помістилась тут. Ми з самого ранку сиділи навприсідки, розглядаючи цю різноманітність кольорів.− Цікаво, яким чином природа зробила так, що квіти по різноманітному цвітуть?− Насамперед давай з’ясуємо, яким чином ми отримуємо зображення. Ось дивись, у темній кімнаті ми нічого не бачимо.− Так, тому що відсутнє світло.− Якщо дати трохи світла, то всі предмети будуть здаватися сірими.− Так, якщо це світло буде розсіюватись по всій кімнаті, а не сконцентроване на якомусь предметі.− А якщо світла достатньо, то воно попадає на предмет, відбивається від нього і попадає нам в очі. Тому ми бачимо зображення предмета завдяки відбиванню світла від поверхонь.− Тут зрозуміло. А як утворюється колір? Адже природне світло прозоре, а кольорів он скільки.− Ти бачив веселку? Скільки кольорів вона має?− Сім. Можу перелічити. Червоний, оранжевий, жовтий, зелений, голубий, синій, фіолетовий. Правильно?− Так. І ці кольори утворюються з природного, або його ще називають, білого кольору завдяки оптичному явищу, яке називають дисперсією. Коли біле світло попадає на призму чи інший оптичний прилад, світло завдяки різному заломленню кольорів розкладається на сім кольорів, які ще називають спектром. А веселка теж утворюється завдяки розкладанню білого світла.− А що, у небі теж є призми чи лінзи?− Немає, але є величезна кількість маленьких краплинок води. Ти ж не будеш заперечувати, що веселка утворюється зразу після дощу? Так от, промінь світла падає на краплину, проходячи через неї, двічі заломлюється. Завдяки цьому заломленню і утвориться спектр.− А яке відношення це має до кольору квітів?− Пряме. Який колір має листя?− Як який? Звісно, зелений.− Який колір лежить посередині спектру?− Теж зелений.− Природа поступила дуже правильно. Листя, яке отримує енергію від Сонця і завдяки цьому виробляє поживні речовини, вбирає всі кольори спектру, крім зеленого. Для хлорофілу, який дає енергію рослинам, потрібен переважно синій і червоний колір. А зелений відбивається листком і попадає нам у органи зору. Троянда, навпаки, поглинає всі кольори, крім червоного. Бузок, всі, крім голубого. І так далі.− А чорнозем?− А чорнозем вбирає практично весь спектр кольорів, тому ми бачимо його майже чорним.− Значить, біла стіна майже не вбирає світла. Так, стіна, папір, сніг відбивають майже все світло, яке падає на їх поверхню.− Тоді голубуватий колір плівки, якою накрита наша альтанка, теж відбиває тільки голубий колір.− Попереднє правило стосується тільки непрозорих предметів. А колір прозорих предметів визначається тим кольором, який пропускає даний предмет. Якщо голубий, поглинається всі, крім голубого, якщо зелений − всі, крім зеленого.− Тому вода на морі здається голубою, що вона пропускає тільки голубий колір спектру?− Тут вже ти й сам догадався.   Відносність руху    - Перед тобою поставлене завдання поставити на платформу, яка рухається повз тебе з певною швидкістю дуже крихкий та легко руйнівний предмет. Яким чином ти це зробиш?- Підійду до платформи і обережно поставлю його на неї.- Предмет упаде і розіб’ється.- Тоді я наберу таку ж швидкість, як і платформа і аж тоді поставлю предмет.- А чому ти так зробиш?- Набравши таку ж швидкість, як і платформа, я відносно неї перебуватиму у стані спокою, тобто буду класти предмет так, начебто  вона була нерухома.- Ми з тобою на практиці використали явище відносності руху. Вийшло, що відносно поверхні землі людина і платформа рухаються, а відносно один одного перебувають у стані спокою.- Я нещодавно дивився фільм про дозаправку літаків у повітрі. Так от, тут теж використовується відносність руху: заправник і літак рухаються паралельними курсами з однаковою швидкістю і легко виконують заправку, бо їхня швидкість один відносно одного  дорівнює нулю.- Також відносність руху використовується на уроках фізкультури. Коли  ми метаємо м’яч, то ми робимо розбіг. Чим інтенсивніший розбіг, тим далі полетить м’яч. Наша швидкість розбігу додається до швидкості, яку ми надаємо м’ячу під час кидка і м’яч летить далі.- Так само під час стрибку у довжину. Ми робимо розбіг, набираючи швидкість, а потім ще й відштовхуємось ногами, добавляючи швидкість відштовхування.- А ось дивися ще приклад: коли їдеш на велосипеді і тобі назустріч дме вітер, то крутити педалі важче, ніж коли вітер дме у спину.- Тут само собою зрозуміло: у першому випадку від твоєї власної швидкості віднімається швидкість вітру, а у другому – додається. 

                                                       Звук  
  Наближалася гроза. Небо затягло хмарами, все навколо електризувалося. Ми сиділи на веранді та спостерігали за змінами у природі. Блискавок ще не видно було, але час від часу лунали громовиці, заставляючи нас мимовіль здригатися.−  Цікаво, яким чином звук, джерело якого знаходиться за декілька кілометрів, досягає нас?−  По повітрю, це ясно всім. А ще звук поширюється у воді, а також у твердих тілах. Пам’ятаєш, ми дивилися фільм, то там воїн, щоб визначити наближення ворога, приклав вухо до землі і почув його наближення.− Це ясно, що для поширення звуку необхідно середовище. У вакуумі звук не поширюється, тому що немає середовища. А як саме проходить поширення звуку?− Давай поміркуємо. Грім − результат проходження блискавки у повітрі. Блискавка, маючи високу температуру та велику швидкість, проходячи через товщу повітря перетворює його у пару. Це проходить дуже швидко, у вигляді вибуху. Тиск у місці вибуху значно збільшується, повітря починає штовхати сусідні шари повітря, і так звук доходить до наших вух.− Дозволь із тобою не погодитись. Щоб це відбувалося таким чином, то разом із звуком ми відчували б і поширення повітря у нашу сторону, тобто вітер. Але навіть якщо ми стоїмо близенько до джерела звуку, то вітру не відчуваємо. І як тоді поширюється звук у твердих тілах та рідинах? Адже під час поширення звуку речовина не переноситься.− Тут ти правий. Ми щось упустили. Для поширення звуку необхідно джерело звуку, яке являє собою … коливальну систему. При проходженні блискавки частинки повітря не тільки стискуються, а й розширюються, тобто створюють коливання. Внаслідок цього і утворюється звук.− Знову я с тобою не згоджуюсь. Ось дивись. Я здійснюю коливання руками. Ти щось чуєш? Ні. Але є джерело коливань, середовище. Чому ж немає звуку?− Звук то є, але ми його не чуємо. Він називається інфразвуком, тобто звуком наднизької частоти. А щоб ми звук почули, необхідно, щоб коливання здійснювалися не менше шістнадцяти раз за секунду або шістнадцяти Герц. Ось дивися, я беру лінійку довжиною 50 см, прикладаю одним кінцем до столу, а другий заставляю коливатись. Чуєш звук? Ні. А тепер зменшую довжину вільного кінця лінійки і знову заставляю коливатись. − Тепер звучить.− У якому випадку лінійка коливалась з більшою частотою?− У другому, коли довжина її була меншою. Тепер я трохи зрозумів природу звуку.Ми б ще продовжували свою бесіду, та гроза вже дісталася до нас і загнала нас у будинок.                                      Музичні звуки      Хоча гроза і загнала нас у будинок, те не перешкодила нам обговорювати тему звуків. На одній із стін кімнати висіла гітара, і ми зразу ж переключилися на музичні звуки.− Ось висить один із прикладів використання звуків на практиці. Струна, яка натягнута між нижнім і верхнім порожками, являється джерелом коливань. Коли ми відтягнемо і відпустимо струну, то, коливаючись, вона буде взаємодіяти із оточуючим повітрям, періодично стискуючи та розширюючи його, і утворюється звук.− Тобто ми знову стикаємося із двома умовами утворення звуку: наявністю джерела коливань та пружним середовищем. Але дивись, у мене виникає питання: чому товща струна створює низький звук, а тонша − високий?− А тут я відповім запитанням на твоє запитання: яка з комах частіше махає крилами – комар чи хрущ?− Напевне, що комар, бо як махає крилами хрущ, то трохи помітно, а комар – ні.− То тут криється і відповідь на твоє питання. Тонша струна коливається частіше, ніж товща. Тому тонша струна і створює звук вищої частоти. Можна пояснити це по – іншому: товща струна має більшу товщину а отже і більшу масу. Вона буде більш інертнішою. А це означає, що свій напрям руху вона буде змінювати повільніше, ніж тонка струна. Зрозумів?− Тепер зрозумів. І навіть більше. Тепер можу пояснити, чому музиканти натискають лівою рукою струни на різних ладах. Цим самим вони змінюють довжину струни, а отже і змінюють висоту звуку. Тому, чим коротша струна, тим із більшою частотою вона коливається  і має більшу висоту.− Тепер ось дивися, від чого залежить гучність звуку. Я перший раз легенько смикну за струну, а другий раз дужче. Є різниця?− Зразу ж роблю висновок: чим дужче ми відхилимо струну, тим більшу вона матиме амплітуду коливань і більшу гучність. Так?− Цілком вірно. Ще дивися є деякі особливості гітари, та не тільки гітари, а й багатьох інших музичних інструментів. Це корпус, який у фізиці має назву резонатора. Він використовується для підсилення звуку. Коли ми ударяємо по струні гітари, чи протягуємо смичком по струні скрипки, звук розходиться у різні сторони. Деякі звукові хвилі рухаються зразу до слухача, а частина попадає у корпус, який зроблений особливим чином. Тут звук відбивається від внутрішніх стінок декілька разів, накладається один на одний і підсилений таким чином іде до слухача.− То чому корпус музичних інструментів роблять такої складної форми? Не простіше було б зробити просто прямокутний чи трикутний. А то роблять  овальний ще й із закрутами.− А тепер поглянь на звукоряд гітари. Він починається на мі малої октави, а закінчується аж на сі другої октави. Тобто захоплює більше трьох октав. А це коливання різних частот. Тому корпус роблять таким, щоб одночасно підсилювались звуки різних частот. Перевірити ми це можемо таким чином. Ось слухай, я відпускаю струну, і зразу ж і заглушу. Що чуєш?− Гітара продовжує звучати, хоча струна вже не коливається.− Це резонує корпус гітари. Коливання струни передаються на корпус, певні ділянки якого починають коливатися з такою ж частотою. І ще одна з особливостей гітари − настроювання. Друга струна, притиснута на п’ятому ладу, повинна звучати так само, як вільна перша струна. Ось послухай.− Хоч я у музиці не сильний знавець, але здається, що звуки однакової висоти.− А тепер я притисну другу струну на п’ятому ладу і зразу ж заглушу. Що чути?− Звук продовжує звучати. Це резонує корпус.− Не тільки корпус. Торкнись до першої струни.− Звук зник. Це означає, що почала звучати і перша струна. Коливання другої струни заставили коливатись і першу струну.− А тепер я трохи підтягну першу струну і знову проведемо дослід.− Струна не звучить. Я можу зразу ж зробити висновок: щоб перша струна почала коливатися, частоти коливань струн повинні бути однакові.− Такий спосіб настроювання музичних інструментів носить назву резонансного. Та досить вже про гітару. Поки ми сперечалися, центр грози вже проминув нас і йде далі. Давай подивимося у вікно.     
Категорія: Матеріали наших вчителів | Додав: 1Helena (04.11.2016) | Автор: Зінченко Сергій
Переглядів: 98 | Рейтинг: 0.0/0
Всього коментарів: 0
avatar
Вхід на сайт
МОН України
Педпреса
Пошук
Друзі сайту
  • Official Blog
  • uCoz Community
  • FAQ
  • Textbook