Исследовательская работа «Физика на кухне»

Муниципальное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 34

ФИЗИКА НА КУХНЕ

                                                 Работу выполнил:

Евстигнеев Алексей

                                                                              7а класс

                                                                              Работу  проверил:

                                                                              учитель физики

                                                                              Пономарева Анна Федоровна

Волгоград – 2015

Оглавление.                                                                                                                    

1      Введение………………………………………………………………………………3

2      Занимательные опыты на кухне……………………………………………………4 - 8

3      Заключение…………………………………………………………………………….8  

4       Литература…………………………………………………………………………….9                                                                                                                    

ВВЕДЕНИЕ

В этом году я изучаю физику первый год. Я узнал, что физика – наука экспериментальная, в том смысле, что основные законы природы, которыми она занимается, устанавливаются на основании данных эксперимента. Физик-экспериментатор как бы задаёт природе вопрос, но природа отвечает только на правильно заданный вопрос. Мы должны научиться грамотно, задавать природе вопросы, а для этого научиться правильно ставить эксперименты. Современная экспериментальная физика использует очень сложную и дорогостоящую технику, но простые и, тем не менее увлекательные опыты можно поставить и у себя дома, например, на кухне. Я прочитал несколько очень интересных и увлекательных книг, в которых описаны такие опыты. Наиболее мне понятные и интересные опыты я решил выполнить и  посмотреть, что получится, а затем проанализировать результат опыта и попробовать его объяснить с помощью законов физики, изученных мной. Иногда знаний, полученных не хватало, и тогда я искал ответ на мой вопрос в книгах, Интернете. Понравившиеся мне опыты я представил в данной работе. К каждому опыту я постарался дать свой комментарий, а также объяснить опыт с точки зрения физики.

Цель работы:  познакомить каждого желающего с занимательными опытами по физике на кухне, объяснить их

Предполагаемый результат: в процессе работы более подробно познакомиться с физическими явлениями и процессами в проведенных опытах,  осознать роль физики в жизни человека

Занимательные опыты на кухне

Опыт № 1. Сухим из воды.

Необходимое оборудование:  пустой сухой стакан, монета или металлическая пуговица, блюдце, листочек бумаги, спички, немного воды.

Положим на дно тарелки монетку или пуговицу, а затем нальём воды. Монета очутится под водой. Вынуть её теперь голыми руками, не замочив пальцев и не выливая воду, нельзя. Но так кажется только на первый взгляд, потому что это вполне возможно.

  Зажжём внутри стакана бумажку и, когда воздух нагреется, опрокинем стакан на тарелку рядом с монеткой так, чтобы монета не очутилась под стаканом. Бумага в стакане  погаснет. Воздух в перевёрнутом стакане начнёт остывать. По мере его остывания вода будет как бы втягиваться стаканом и вскоре вся соберётся там, освободив дно тарелки, а заодно и монету на ней от воды. Подождём немного, чтобы монета обсохла, и возьмём её сухую.

  Этот опыт получается очень хорошо, он, я думаю, очень понравится всем. Его можно продемонстрировать на уроке, внеклассном мероприятии по физике, удивить своих друзей.

  Объясним данный опыт. Когда воздух в стакане нагрелся, он расширился, как и все нагретые тела. Избыток нового объёма вышел из стакана. Когда же воздух в перевёрнутом стакане начал остывать. Его уже стало недостаточно, чтобы в холодном состоянии оказывать прежнее давление, уравновешивая давление атмосферы. Вода под стаканом теперь испытывает на каждый сантиметр своей поверхности меньшее давление, чем в открытой части тарелки: неудивительно, что она вгоняется под стакан, втискиваемая туда избытком давления наружного воздуха.

 Этот же опыт можно сделать, не готовясь к нему специально. Выпив горячий чай из стакана, можно опрокинуть его в блюдце с охлаждённым чаем. Эффект будет тот же. Через одну-две минуты чай из блюдца соберётся под стаканом. 

ОПЫТ №2 Звучащая монета.

Необходимое оборудование: холодильник, двухлитровая бутылка, монетка  размером с диаметр горлышка бутылки, стакан воды.

 Положим пустую незакрытую бутылку минут на 10 в морозильник. Затем вынем бутылку из морозильника и сразу же закроем её мокрой монетой. Монету перед этим смочим, окунув её  в стакан с водой. Через несколько минут монета начнёт издавать звуки, напоминающие пощёлкивание, подскакивая и ударяясь о горлышко бутылки.

 Опыт этот получается очень хорошо, но монета может перестать звучать, если она сдвинется с места, идущим снизу воздухом, и не будет полностью накрывать горлышко бутылки. В этом случае её просто нужно подвинуть на место.

  Объясним опыт. Вещества от охлаждения сжимаются, занимая меньший объём. Благодаря этому в бутылку входит дополнительное количество воздуха. Когда мы вынимаем бутылку из холодильника, воздух нагревается и начинает расширяться. Расширяющийся воздух отрывает монету от горлышка и приподнимает её с одной стороны. Когда излишек воздуха вышел наружу, монета падает на прежнее место. Этот процесс продолжается, пока температура внутри бутылки не сравняется с температурой воздуха снаружи.

ОПЫТ № 3 Плавучая игла.

Можно ли заставить плавать стальную иглу на поверхности воды, как соломинку? Плотность стали больше плотности воды, и следовательно, стальная игла обязательно должна утонуть. А вот и нет! Мы применим хитрость!

Необходимое оборудование: нетолстая швейная игла, кусочек жира или масла, небольшая ёмкость с водой.

Обмажем обыкновенную швейную иголку жиром или маслом и аккуратно положим на поверхность воды в приготовленной нами ёмкости. К нашему изумлению игла не тонет, а держится на плаву.

 Этот опыт получается очень хорошо, если всё осторожно и аккуратно делать.

Объясним что же происходит. Рассмотрим внимательно поверхность воды возле плавающей иглы. Мы увидим, что близ неё вода образует вогнутость, небольшую долину, на которой и лежит игла.

Изгибается же водная поверхность возле нашей иглы потому, что игла, покрытая тонким слоем жира, не смачивается водой. Вы такое замечаете, когда у вас жирные руки. Вода, налитая на них, не смачивает кожу. Перья гуся и всех водоплавающих птиц смазаны жиром, выделяемым особой железой; вот почему вода не пристаёт к ним («что с гуся вода»). Жирная иголка тоже не смачивается водой и поэтому оказывается на дне водяной лощинки, поддерживаемой водяной плёнкой, которая стремиться расправиться. Вот это-то стремление воды расправить свою вдавленную иглой поверхность выталкивает иглу из воды, не давая ей утонуть. Тот же эффект можно пронаблюдать глядя на водомерку, шагающую по воде, как по суше. Её лапки покрыты жиром, как в опыте с нашей иголкой.

ОПЫТ №4  Бездонный стакан.

Необходимое оборудование: рюмка с водой на высокой ножке (хотя можно взять и другой любой сосуд, но эффект лучше виден именно при таком сосуде), много маленьких иголочек, гвоздиков, болтиков, мелких монеток, булавочек и др.

Нальём бокал полным до краёв. Как вы думаете, найдется ли место для одной-двух монеток или булавок? Попробуем. Начнём бросать мелкие детальки и считать их. Одна, две, три детальки упали на дно – уровень воды остался неизменным. Десять, двадцать, тридцать – жидкость не выливаеся. Восемьдесят, девяносто, сто – вода не выливается, но теперь уже видно, как поверхность воды вздулась. Возвышаясь немного над краями бокала. В этом вздутии вся разгадка явления.

 Бросать детали в воду надо осмотрительно: бережно погружать остреё в воду, а затем осторожно выпускать детальку из руки, без толчка или давления, чтобы сотрясением не расплескать воды. У меня этот опыт получился очень хорошо.

 Объясним наблюдаемое явление. Вода мало смачивает стекло, если оно хотя бы немного загрязнено жиром; края бокала неизбежно покрывается жиром от прикосновения пальцев. Не смачивая краёв, вода, вытесняемая детальками из бокала образует выпуклость. Вздутие не значительно на глаз и чем шире посуда, тем не заметнее.  

Опыт№5. Несгораемая бумага.

Необходимое оборудование: толстый железный, а лучше медный гвоздь, узкая бумажная полоска, свечка на подставке, спички.   

Обмотаем толстый железный гвоздь или прут очень плотно узкой бумажной полоской, наподобие винта. Затем внесем гвоздь с бумажной полоской в пламя свечи. Огонь будет лизать бумагу, закоптит её, но не сожжет.

Опыт получается хорошо, если бумага везде будет плотно прилегать к гвоздю. В противном случае бумага не только закоптится, но и может слегка подгореть.

Объяснение опыта: у металла, а особенно у меди, очень хорошая теплопроводность. Всё тепло от пламени металл берёт на себя.

ОПЫТ № 6. Варёное яйцо или сырое?

Как быть, если нужно, не разбивая скорлупы, определить варёное яйцо или сырое? Многие хозяйки, не задумываясь о законах физики, ответят: «Их нужно раскрутить, если яйцо хорошо вертится, то оно варёное, а если нет – сырое». Проверим это на опыте.

 Необходимое оборудование: варёное и сырое яйцо, плоская тарелка.

Испытуемое яйцо кладём на плоскую тарелку и двумя пальцами раскручиваем его. Сварённое яйцо вращается при этом заметно

быстрее и дольше сырого. Последнее трудно даже заставить вращаться, а варёное вращается так быстро, что его очертания сливаются для глаз в белый эллипсоид, и оно может само встать на острый конец.    

Причина этих явлений кроется в том, что круто сваренное яйцо вращается как сплошное целое; в сыром же яйце жидкое его содержимое, не сразу получая вращательное движение, задерживает вследствие своей инерции движение твёрдой оболочки; оно играет роль тормоза.

ОПЫТ № 7 Яйцо в стакане.

Клоуны в цирках изумляют иногда публику тем, что сдергивают скатерть с накрытого стола,  но вся посуда при этом остаётся невредимой и  на своих местах. Волшебства здесь нет. Это дело ловкости, которая вырабатывается продолжительным упражнением.

 Такого проворства рук  и не достичь, но проделать подобный  опыт не составит труда.

Необходимое оборудование: стакан с водой, варёное яйцо, широкое кольцо, почтовая открытка.

Приготовим на столе стакан, до половины налитый водой, и почтовую карточку. Далее попросим у старших широкое кольцо и установим на нём сваренное вкрутую яйцо. Расположим эти четыре предмета так: стакан с водой покрывается карточкой; на неё кладёте кольцо, на которое стоймя упирается яйцо. Можно ли выдернуть карточку так, чтобы яйцо не покатилось на пол?

На первый взгляд  это сделать будет трудно, но вы проделаете эту замысловатую вещь одним удачным щелчком по карточке. Карточка вышибается в другой конец комнаты, а яйцо…. Яйцо вместе с кольцом оказываются невредимым в стакане с водой. Вода смягчает удар и не даёт треснуть скорлупе. После можно попробовать проделать этот же опыт с сырым яйцом.

После нескольких тренировок, опыт получается очень хорошо.

  Объяснение этого маленького чуда в том, что вследствие кратковременного удара яйцо  не успевает получить от вышибаемой карточки сколько-нибудь заметной скорости; обладая заметной инертностью, между тем сама карточка, непосредственно получив удар, успевает выскользнуть. Оставшись без опоры, яйцо падает отвесно в подставленный стакан.

ОПЫТ № 8. Подобно подводной лодке.

Свежее яйцо в воде тонет. Это знает каждая опытная хозяйка. Желая убедиться, свежи ли яйца, она испытывает их таким образом: если яйцо тонет, то оно свежее, если всплывает, то непригодно для еды.

 Физик выводит  из этого наблюдения то, что свежее яйцо весит больше, чем такой же объём чистой воды. «Чистой» потому, что не чистая, а, например, солёная – вода весит больше.

   Можно приготовить такой густой раствор соли в воде, что яйцо будет легче вытесняемого им рассола. Тогда – по закону плавания, открытому  ещё в древности  Архимедом, - самое свежее яйцо будет в такой воде всплывать.

  Используя свои познания для следующего поучительного опыта: мы можем заставить яйцо ни тонуть, ни всплывать, а словно висеть внутри жидкости. Физик назвал бы такое состояние яйца  «взвешенным». Для этого мы должны приготовить раствор соли в воде  такой крепости,  что бы погруженное в него яйцо вытесняло ровно столько рассола, сколько оно само весит.

Необходимое оборудование для эксперимента: пачка соли, банка с водой,  свежее яйцо, палочка для размешивания.

Получить нужный солёный раствор  можно только после нескольких проб: немного подливая пересолённой воды, если яйцо тонет. При некотором терпении нам удалось приготовить рассол, в котором погруженное яйцо не всплывает и не тонет, а остаётся неподвижным в том месте, куда его поместили.

Чтобы провести этот эксперимент необходимо запастись терпением и большим количеством соли.

   В подобном состоянии находится подводная лодка. Она может держаться ниже уровня воды, не падая на дно, только тогда, когда весит ровно столько, сколько вытесняет воды. Чтобы придать ей как раз такой вес, матросы напускают внутрь её, в особые вместилища, воду извне; когда же нужно подняться, воду выкачивают.

   Дирижабль – не самолёт, а именно дирижабль – плавает в воздухе по той же самой причине: подобно яйцу в солёной воде, дирижабль вытесняет ровно столько тонн воздуха, сколько он сам весит.                   

  Интересно то, что простым погружением яйца в воду можно определить «возраст» яйца почти точно. Я заметила, что свежее яйцо опускается на дно. Яйцо, которое было снесено дней 10 назад, плавает в воде в вертикальном положении, а яйцо, снесённое по меньшей мере 3 недели назад, сразу же всплывает, и часть его выступает над водой. Дело в том, что по мере старения яйца в нем происходят процессы разложения белка и желтка. Эти процессы сопровождаются выделением сероводорода, который частично улетучивается из яйца через мельчайшие поры в скорлупе, частично заполняет имеющуюся в яйце воздушную полость.

  Но в магазин не придёшь с кастрюлей воды, чтобы проверить свежие ли яйца. Можно поступить проще - посмотреть яйца на «просвет»: если яйцо просвечивает, значит свежее, если тёмное – значит несвежее. В старые времена в магазинах стояли специальные приборы _ овоскопы, которые имели специальные ячейки для просвечивания яиц.

Опыт № 9 Вода в стакане.

Выливается ли вода из перевернутого стакана.

Необходимое оборудование: стакан с доверху наполненный водой, лист бумаги или картона.

Возьмем полный стакан с водой, сверху положим картон и плотно его прижмем к краям. Затем перевернем стакан. Вода не выливается. Объяснение очень простое: атмосферное давление удерживает воду в стакане.

Заключение.

Эту работу можно ещё продолжать и продолжать. Впереди много ещё не изученного, что хотелось бы изучить, ещё много опытов, которые хочется сделать. Может быть, кому-то тоже захочется сделать эти опыты, захочется глубже изучить законы физики. Мне очень понравилась моя экспериментальная работа, ведь очень интересно то, что физика всегда рядом с нами: на улице, на предприятиях и даже на кухне.

Задачи дальнейшей работы над этой темой:

1. Продолжать изучать законы физики на кухне,  усложняя условия эксперимента

2. Изучать законы физики в лабораторных условиях.

 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1.Асламазов Л.Г., Варламов А.А. Удивительная физика. Москва. Добросвет. Издательство МЦНМО, 2007.

2.Елькин В.И. Необычные учебные материалы по физике. Москва. Школа-Пресс, 2009.

4.Майоров А.Н. Физика для любознательных, или о чём не узнаешь уроке. Ярославль. Академия развития, 2007.

5. Перельман Я.И. Занимательная физика. М.: Наука, 2008.

6. Перельман Я.И.Физическая смекалка. М.: Омега, 2007.