П`ятниця, 20.07.2018, 17:40Вітаю 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 (продовження)

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.

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: 37 | Рейтинг: 0.0/0
Всього коментарів: 0
avatar
Вхід на сайт
МОН України
Педпреса
Пошук
Друзі сайту
  • Official Blog
  • uCoz Community
  • FAQ
  • Textbook