Магія науки
Круто, що наука стає магією! Увага! Не призначено для дітей віком до 8 років. Комплект містить дрібні деталі. Користуватися під безпосереднім наглядом дорослих.
Набір містить: пірамідку
лінійку
коркові пробки
пластиковий екран
картонного метелика
балансуючу пташку
голки 2
аркуш для фокусу
паперову конструкцію для затемнення
пластилін дерев’яні палички
стаканчики
чистий аркуш паперу для малюнка
повітряні кульки
картки «Оптичні ілюзії» 3
Погодься, усе, що відбувається навколо нас, іноді здається магією, чимось нереальним! Ти хоч раз бачив дивовижно спритних канатохідців та еквілібристів? А в цирку дресовані тварини вражають нас своїм вмінням втримувати на носі різнобарвні кульки. Як у них це виходить? Може, вони знають якісь секрети? А всі секрети — у законах фізики!
Рівновага канатохідця залежить від положення його центру тяжіння. Вид зверху
Вид збоку
Мистецтво їзди на велосипеді полягає в умінні повертати кермо в потрібний бік! Якщо придивитися до сліду, залишеного колесами велосипеда на м’якому ґрунті, то видно, що порівняно прямий слід заднього колеса перетинається зі звивистим слідом переднього. При загрозі падіння велосипедист повертає кермо, і велосипед знову «в’їжджає» під центр тяжіння велосипедиста. Велосипедист утримує рівновагу.
Гравітація — фізична сила, яка приГравітація тягує тіла у напрямку до центру Землі або іншого об’єкта, що володіє більшою масою.
Як би ти сильно не підкинув угору м’яч, він усе одно впаде на землю. Сила, що притягує м’яч до землі, називається гравітацією. Гравітація Землі доходить до Місяця й утримує його на орбіті. Місяць не падає на Землю тому, що обертається навколо неї. Земля та інші планети утримуються на своїх орбітах завдяки гравітації Сонця.
Чим далі від Землі, тим гравітація слабшає, але повністю не зникає.
4
5
Магічний дослід 1. РІВНОВАГА ВИДЕЛОК, АБО ВИДЕЛКОВА КАРУСЕЛЬ
Увага! Працюй дуже обережно, а краще попроси дорослих допомогти тобі! 2. Акуратно встав голку по центру пробки. Конструкція готова (фото 2).
2
Покажи своїм глядачам карколомний трюк! Зі справжніх виделок споруди карусель, яка буде стояти на тоненькій голці. Тобі не повірили? Доведи! Тобі знадобляться: коркова пробка, голка. Додатково: 2 однакові металеві виделки з важкими ручками, пляшка з кришкою.
Починаємо наукове чаклунство! Увага! Будь дуже обережним із гострими предметами, не поранься! Краще попроси допомоги в дорослих. 1. Візьми з набору коркову пробку й із двох боків застроми в неї виделки на однаковому рівні (фото 1). Порада! Виделки мають бути на одному рівні.
1
3. Постав пляшку, закриту кришкою, на рівну поверхню. 4. Візьми свою конструкцію й акуратно постав голку на кришку пляшки. Виделки не мають торкатися пляшки (фото 3). Ура! Конструкція не падає! Можеш її трохи розкрутити — карусель готова (фото 4). Залиш конструкцію для наступного досліду (№ 2)
3
4
f Що відбувається? Науковий фокус пройшов успішно тому, що центр тяжіння системи «пробка-виделки» лежить на вертикалі нижче точки опори. Виконується умова стійкої рівноваги.
6
7
Магічний дослід 2. КАНАТОХОДЕЦЬ
2. Тепер злегка нахили лінійку й трохи похитай виделки (фото 2). Вони пішли! Самі! Уздовж лінійки! Ти справжній фокусник!
2
При ходьбі по натягнутому канаті або дроті канатохідці йдуть, як правило, з розставленими в обидві сторони руками, балансують, при цьому помітне погойдування з боку в бік. При кожному кроці артист намагається встановити центр тяжіння свого тіла над опорою. З довгою жердиною в руках утримувати рівновагу легше. Пересуваючи палицю вліво чи вправо, канатоходець може втримувати свій центр тяжіння точно над точкою опори. Скажи своїм глядачам, що зараз вони побачать небезпечний, практично смертельний трюк! Хвилиночку уваги… ПоІхали!
Починаємо наукове чаклунство!
Тобі знадобляться: коркова пробка, 2 голки, лінійка. Додатково: 2 однакові виделки.
Увага! Будь дуже обережним із гострими предметами, не поранься! Краще попроси допомоги в дорослих. 1. А що буде, коли застромити в низ пробки попередньої конструкції з виделок не одну голку, а дві — поряд, як дві ноги, і поставити ці «ніжки» на лінійку (фото 1)? Спробуй! Лінійку тримай у руці рівно, горизонтально до підлоги.
1
8
9
Магічний дослід 3. ЯК ПІДВІСИТИ ВИДЕЛКИ НА ДЕРЕВ’ЯНУ ПАЛИЧКУ?
Хвилиночку уваги! Прямо зараз на ваших очах я підвішу виделки на дерев’яну паличку. Абра кадабра! Вуаля! Тобі знадобиться: дерев’яна паличка. Додатково: 2 однакові металеві виделки, 2 склянки (або чашки), вода.
При правильно відрегульованому положенні виделок твоя конструкція буде стійко балансувати на краю склянки. 5. Не роблячи різких рухів, перелий воду в інший посуд: конструкція збереже рівновагу, навіть коли ти нахилиш склянку (фото 5).
5
Починаємо наукове чаклунство!
Увага! Будь дуже обережним з гострими предметами, не поранься! Краще попроси допомоги в дорослих. 1. Набери склянку води та постав її на коробку набору. 2. Склади виделки так, щоб зуби однієї лягли на зуби іншої (фото1). 3. У проріз між середніми зубами ребром встав дерев’яну паличку — виделки мають добре на ній зафіксуватися (фото 2). 4. Потім урівноваж отримане «коромисло», установивши краєчок дерев’яної палички на край склянки (або чашки), наповненої водою (вода потрібна, щоб склянка не перевернулася) (фото 3). Увага! Якщо не зможеш зробити це з першого разу, трохи відрегулюй положення виделок і дерев’яної палички відносно одне одного (фото 4).
f Що відбувається? Тіло тим стійкіше, чим нижче розташований центр його тяжіння щодо опори. Канатохідці тримають жердину в руках, витягнутих настільки низько, наскільки це можливо. У даному досліді основна маса конструкції з виделок і дерев’яної палички припадає на рукоятки виделок — через їхню форму центр тяжіння зміщений нижче точки опори (краю дерев’яної палички). Унаслідок цього конструкція перебуває в стійкій рівновазі. Саме тому чим масивніші й важчі ручки виделок, тим легше врівноважити конструкцію. Оскільки точка опори дерев’яної палички на стінці склянки дуже маленька й тертя між ними мізерно мале, опора поводиться як рухливий шарнір. Це значить, що при нахилі склянки конструкція з виделок і дерев’яної палички збереже рівновагу.
РІВНОВАГА ТІЛ
1
2
3
4
10
_поки стоїть
Якщо тіло в спокої, воно перебуває в стані рівноваги. Тоді геометрична сума сил, а також сума моментів, що діють на тіло, дорівнюють нулю. Більшість тіл, у тому числі й людей, стоять на опорах. Предмет (тіло), що стоїть на опорі, не перекидається, якщо вертикаль, проведена через центр тяжіння, перетинає площу опори тіла.
11
_ще тримається
_ой, падає
Магічний дослід 4. ВІРТУАЛЬНА РЕАЛЬНІСТЬ
Картинки на екрані твого телефону немов оживуть! Вони будуть рухатися, наче в акваріумі. Спробуй доторкнутися до них пальцем. Зображення проходять крізь нього! Тобі знадобляться: пластиковий екран, паперова конструкція для затемнення, скотч. Додатково: смартфон або планшет з доступом до Youtube. 1. Спочатку збери паперову конструкцію 1 для затемнення — чорний екран. Це збільшить ефект, буде краще видно (фото 1). 2. Зігни конструкцію, як показано на малюнку 2. 3. Складені кути мають бути плоскими. Закріпи їх скотчем. 2 4. Акуратно й обережно склади пластикову форму так, щоб утворилась піраміда. 5. Тепер зайди в Інтернеті на Youtube і знайди «Відео для голографічної 3D піраміди». Їх там безліч. Коли ти ввімкнеш відео, воно виглядатиме приблизно так, як на фото 3. 3 6. Поклади телефон на стіл, а ще краще на коробку від набору. За телефоном постав картонну конструкцію. Якщо в тебе планшет, постав конструкцію на планшет. 7. Постав пластикову піраміду на центр екрана, як на фото 4. А тепер насолод4 жуйся 3D ефектом.
f Що відбувається? Пластик тут працює як дзеркало і як вікно одночасно. Ми бачимо відображення картинки ніби з усіх сторін піраміди. Це дає нам відчуття, немов би предмет завис у повітрі. Цей винахід Джона Пеппера та Генрі Діркса отримав назву «Привид Пеппера».
12
Магічний дослід 5. МАГІЧНИЙ МЕТЕЛИК
Метелик з картону завмре на твоєму пальці. Він ніби ожив і переплутав твій пальчик із квіточкою. Тобі знадобляться: картонний метелик, пластилін.
Починаємо наукове чаклунство!
1. Скачай із пластиліну 2 невеликі однакові кульки й приклей їх до крилець метелика (фото 1). 2. Покажи аудиторії метелика із зовнішнього боку. 3. Помісти метелика на свій вказівний палець (фото 2). Тримай його пальцем за голівку, а не за тулуб. 4. Чаклунство! Метелик завис на твоєму пальці. Порада. Ти можеш проводити цей фокус із метеликом не тільки коли він перебуває в тебе на пальці руки. Метелик може балансувати на пальцях ноги й навіть на твоєму носі!
1
2
f Що відбувається? Завдяки пластиліну, прикріпленому до крил метелика, зберігається рівновага, а центром гравітації метелика є твій вказівний палець. У такий спосіб метелик може балансувати на твоєму пальці!
13
Магічний дослід 6. БАЛАНСУЮЧА ПТАШКА
Один порух руки, й ти змусиш пташку зависнути в повітрі! Пташка зі зміщеним центром тяжіння відмінно зберігає баланс не тільки на піраміді, але й на будь-якій іншій поверхні – кінчику ручки, олівця, на пальці й навіть на твоєму носі! Поекспериментуй! Тобі знадобляться: пташка, пірамідка.
Починаємо наукове чаклунство!
1. Візьми з набору пташку й уважно її розглянь. 2. Постав її дзьоб на свій пальчик (фото 1). 3. Фокус-покус тру-ля-ля! Пташка зависла в повітрі! Ти справжній фокусник! 4. Спробуй посадити пташку на свій ніс. Вийшло? 5. А тепер посади її на піраміду (фото 2).
1
2
Магічний дослід 7. ЧАРІВНИЙ КЛЕЙ
Зараз, завдяки магічній силі, ти склеїш між собою коркові пробки! Кілька рухів — і науковий фокус готовий. Тобі знадобляться: 7 коркових пробок. Додатково: глибока миска з водою.
Починаємо наукове чаклунство!
1. Набери в глибоку миску води. 2. На столі зроби з пробок квітку (фото 1). Притисни всі пробки одна до одної (фото 2). Скажи чарівні слова: «Абра кадабра! Пробки, склейтеся!» 3. Опусти цю конструкцію у воду, тримаючи квітку з пробок міцно руками — занур їх тихенько у воду до половини (фото 3). 4. Повільно відпусти руку. Ух ти! Фокус вийшов! Що це, магія? Пробки щільно притиснуті одна до одної й не розпливаються! Гадаєш, магія? А от і ні. Це — фізика (фото 4). Якщо не вийшло з першого разу, потренуйся ще. У тебе все вийде!
1
2
3
5. Доторкнися пальцем до плаваючої «квітки». Пробки роз’єднаються (фото 5)!
f Що відбувається?
f Що відбувається? Уся справа в тому, що завдяки невеликим тягарцям у її крилах, центр тяжіння птаха перебуває в дзьобі, саме тому, коли поставити її дзьобом на палець, спеціальну пірамідку або навіть ніс, вона не впаде!
14
Завдяки капілярним явищам навколо пробок утворився поверхневий натяг на межі середовищ, що не змішуються (вода й матеріал, з яких зроблені пробки). Пробки ніби потрапляють у водяне кільце, яке не дає їм можливості спливати в різних напрямках. От і вся магія!
15
4
5
Магічний дослід 8. ВИЙТИ СУХИМ ІЗ ВОДИ
Покажи глядачам ще один магічний дослід! Запитай у глядачів, чи зможуть вони опустити папір у воду так, щоб він залишився сухим? Ні? А ти зможеш! Тобі знадобиться: картинка, аркуш паперу. Додатково: прозора баночка чи стакан (200‑400 мл), миска з водою.
Починаємо наукове чаклунство!
1. Візьми чистий аркуш із набору та намалюй малюнок. 2. На дно порожньої баночки помісти сухий аркуш із малюнком (фото 1). Малюнок повинен добре зафіксуватися на дні банки (стаканчика). 3. Набери води в глибоку миску або ванну. 4. Переверни баночку з картинкою й опусти її вертикально в миску з водою краями вниз на дно (фото 2). Увага! Не допускай потрапляння рідини усередину, утримуючи склянку силою.
1
2 16
3
5. Також у вертикальному положенні дістань баночку з води (фото 3). 6. Якщо все виконано правильно, папірець у баночці не намокне, цьому буде перешкоджати тиск повітря. Покажи всім сухий папірець (фото 4). Справжня магія!
f Що відбувається? Виявляється, що повітря не є «ніщо», як ми звикли думати. Воно займає певне місце й не поступається ним іншим речовинам, якщо йому нікуди подітися. Між водою й дном баночки збирається повітря. Вода не може вище підніматися, тому що там увесь простір заповнений повітрям, хоч ми його й не бачимо. Ось так! Якщо баночку під водою перевернути набік, повітря у вигляді пухирців буде виходити з неї. Тоді вода зможе потрапити всередину баночки. Уяви тільки! Є таке пристосування для занурення під воду, як водолазний дзвін. Історично він був примітивним інструментом для спускання людини під воду й виконаний у вигляді короба або перевернутої бочки. Внутрішній повітряний простір дзвона дозволяв водолазові якийсь час дихати й робити активні дії — виходити або випливати з нього для огляду й ремонту підводної частини суден або для пошуку затонулих скарбів. Виконавши роботу, водолаз повертався у дзвін, і обладнання за допомогою крана або лебідки піднімали на поверхню моря (водойми). У XIX столітті ряд винахідників (Зибе, Гаузен) удосконалили водолазний дзвін, створивши конструкції, які по праву вважаються примітивними водолазними скафандрами.
17
4
Магічний дослід 9. СКЛЯНКА-ЛИПУЧКА
Із цього експерименту ти довідаєшся, як завдяки повітрю предмети можуть прилипати одне до одного. Тобі знадобляться: 2 великі повітряні кульки, 2 пластикових стаканчики по 250 мл. Додатково: помічник.
Підготовка Розклади все необхідне на столі. Починаємо наукове чаклунство!
6. Утримуючи стаканчик на місці, продовжуй надувати кульку, поки вона не збільшиться вдвічі. Тепер відпусти стаканчик (фото 4). Поради вченому чарівникові. Доведи глядачам, що твій стаканчик не намазаний клеєм. Випусти з кульки деяку кількість повітря, і стаканчик відвалиться.
Що ще можна зробити?
Спробуй прикріпити до кульки одночасно 2 стаканчики (фото 5). Це вимагає деякого тренування й допомоги асистента. Попроси його прикласти до кульки два стаканчики, а потім надми кульку, як було описано.
4
5
1. Виклич кого-небудь із глядачів за асистента. 2. Дай йому кульку й стаканчик, а інші кульку й стаканчик залиш собі. 3. Нехай асистент надме свою кульку приблизно наполовину і зав’яже її. 4. Тепер попроси його спробувати приліпити до кульки стаканчик (фото 1). Коли він не зможе виконати це (фото 2), наступає твоя черга. 5. Надми свою кульку приблизно на третину. Приклади стаканчик до кульки збоку (фото 3).
1
2 Результат
Коли ти надмеш кульку, стаканчик «прилипне» до неї.
f Що відбувається? Коли ти прикладаєш стаканчик до кульки й надуваєш її, навколо краю стаканчика стінка кульки стає плоскою. При цьому обсяг повітря усередині стаканчика трохи збільшується, однак кількість молекул повітря залишається колишньою, тому тиск повітря усередині стаканчика зменшується (мал. 6). Отже, атмосферний тиск усередині стаканчика стає набагато меншим, чим зовні. Завдяки цій різниці в тиску стаканчик і втримується на місці.
3
18
19
6
Магічний дослід 10. НЕВИЛИВАЙКА
Чи досить тиску повітря для того, щоб утримати в стаканчику воду, якщо ти перевернеш його догори дном? Пророби цей дослід і довідаєшся. Скажи своїм глядачам, що зараз ти перевернеш стаканчик з водою, але вода не витече! Тобі знадобиться: картонний аркуш для фокусу. Додатково: вода, скляний стаканчик.
4. Поклади одну руку на картон і переверни склянку над раковиною, продовжуючи втримувати картон (фото 3). 5. Вимов чарівні слова «Абра кадабра!», а потім повільно прибери руку, якою тримаєш картон (фото 4).
3
4
Починаємо наукове чаклунство!
1. Оголоси глядачам, що зараз ти за допомогою картону зможеш утримати воду в переверненому стаканчику. 2. Налий у склянку по вінця води (фото 1). 3. Накрий склянку картоном, щоб напис був зверху (фото 2).
Вода
1
Поради вченому чарівникові. Рука, якою ти притримуєш картон, має бути сухою, щоб він не прилип до долоні.
2
Що ще можна зробити?
Спробуй провести такий самий експеримент з різною кількістю води в стакані, з картоном різної якості, або взагалі спробуй удержати воду за допомогою інших матеріалів. Чи вдасться тобі це, якщо стаканчик буде повним наполовину, або на три чверті, або зі шматочком пластику замість картону?
Результат
Коли ти прибереш руку з картону, вода залишиться в стаканчику й не буде виливатися.
f Що відбувається? Цей фокус вдається виконати завдяки поверхневому натягу, тобто схильності молекул на поверхні рідини зв’язуватися разом, формуючи тонку плівку. Поверхневий натяг води створює міцний зв’язок між водою й картоном, і він виявляється немов «приклеєним» до склянки. Але крім поверхневого натягу тут задіяні й інші сили. Вода не виливається зі стаканчика також завдяки тиску повітря, що діє на картон. Цей тиск перевищує тиск води усередині стаканчика, який створюється через силу тяжіння, що тягне воду до землі.
20
21
Магічний дослід 11. ОПТИЧНА ІЛЮЗІЯ
3. Тепер покажи картку № 2, а потім № 3. Яка лінія довша? Нехай глядачі висловлять свою думку. Угадали?
2
Перевір зір своїх глядачів за допомогою незвичайних картинок. Чи зможуть вони побачити реальне зображення, чи Іхній зір ти все-таки зможеш обдурити? Отже, почнемо. Тобі знадобляться: картки «Оптичні ілюзії».
3
Починаємо наукове чаклунство!
1. Запитай у глядачів, чи вірять вони, що намальоване серце може «пульсувати». Ні? Покажи їм фокус! 2. Візьми картку № 1 і попроси глядачів уважно на неї подивитися. Ну що, пульсує? Фокус удався!
1 f Що відбувається? Насправді лінії абсолютно однакові за розміром. Перевір за допомогою лінійки. 4. Продемонструй інші картки глядачам. Відповіді дивися на звороті карток. Оптична ілюзія — враження про видимий предмет або явище, невідповідне дійсності, тобто оптичний обман. У перекладі з латині слово «ілюзія» означає «помилка, омана».
f Що відбувається? Якщо пильно дивитися на картинку, ви побачите, як серце «пульсує». Ця оптична ілюзія (обман зору) виникає через тонкі білі лінії та їхню гостру спрямованість.
22
У процесі виникнення оптичних ілюзій також беруть участь фізіологічні особливості органів зору й психологічні аспекти візуального сприйняття.
23