Šauni 7 Klasikinių Žaislų Fizika

{h1}

Norite, kad jūsų vaikas užaugtų būti mokslininku? Įsigykite jiems keletą šių klasikinių žaislų kalėdoms ir paaiškinkite jiems pagrindinę fiziką.

Įvadas

verpimas-viršus-mažas

Palyginus su vaizdo žaidimų viliojimu, klasikiniai žaislų žaislai „yore“ šiandieniniams vaikams gali atrodyti nuobodūs. Tačiau iš tikrųjų jie nėra tokie kasdieniški, kaip atrodo: Daugelis šių žaislų įkūnija svarbias fizines sąvokas, o žaisdami su jais vaikai padeda ugdyti intuityvų supratimą apie juos supantį pasaulį, to, ko neįmanoma išsivaduoti iš šiuolaikinių virtualių pasaulių. žaidimų.

Norėdami sužinoti pagrindinę mėgstamų klasikinių žaislų fiziką, skaitykite toliau.

Verpimo viršūnės

„spinning-top2-02“

Verpimo viršus, žaislas, aptinkamas daugelyje pasaulio kultūrų ir net tarp senovės archeologinių griuvėsių, nusako gilius fizinius principus. Pirmasis yra kampinio impulso išsaugojimas, įstatymas, kuris diktuoja, kad, nesant išorinių poveikių, kažkas turi suktis. Viršutinis balansuoja ant mažo taško, todėl patiria minimalią trintį su jo apačia esančiu paviršiumi ir tokiu būdu maloniai ilgai sukasi, parodydamas įstatymą.

Bet kai trintis galų gale sulėtina viršutinę dalį, ji tampa nestabili ir pradeda virpėti, ir tai rodo kito principo, vadinamo „precesija“, demonstravimą. Kai viršus banguoja, jo sukimosi ašis nematoma linija, einanti vertikaliai per jos centrą, pataria į šoną, sudarydama kampą su stalu.

Šis kampas leidžia gravitacijos jėgai „sukti“ sukimo momentą viršuje, uždėdamas ant jo papildomą sukimąsi, ir tai lemia, kad jis pasislenka (arba viršija) į išorę lanku, vis tiek besisukdamas. Stengiantis išsaugoti bendrą kampinį impulsą, kuo aukštesni poslinkiai, tuo lėčiau jis sukasi; tai paaiškina, kodėl viršūnės paprastai pasislenka į išorę, nes trintis sustabdo jų sukimąsi.

Plazminės lempos

plasma_lamp_touching-02

Plazmos lempos (arba gaubliai) yra gražūs labai keistų medžiagų įvairovės vaizdiniai ekranai.

Šios skaidraus stiklo rutuliukai užpildomi nereaktyviųjų dujų, tokių kaip helio, neono ir kriptono, mišiniu, kurio išorinis slėgis yra mažesnis nei viena šimtoji dalis. Mažesnė rutulys lempos centre yra elektrodas ir elektros laidininkas, naudojamas perduoti elektrą iš grandinės į aplinkinį vakuumą. Įjungus lempą, į elektrodą teka aukšto dažnio elektros srovė, o iš jos pereina į ją supančius dujinius atomus. Srovė jonizuoja atomus, suteikdama jiems elektros krūvį ir kartu sukeldama šviesos blyksnius. Jonizuotos dujos vadinamos plazma.

Kadangi elektronai bando tekėti kuo toliau vienas nuo kito (atstumia vienas kito neigiamus krūvius), jie šaudo į išorę nuo centrinio elektrodo kiekviena kryptimi link išorinės stiklinės arbatos. Jų pabėgimo keliai yra plazmos siūlai, matomi lempose.

Rankos padėjimas prie stiklo keičia elektrinį lauką, esantį tarp centrinio elektrodo ir stiklo rutulio, efektyviai sustiprina jėgą, kuri tempia elektronus į išorę. Štai kodėl plazmos siūlas, atrodo, bus pritrauktas prie jūsų rankos, kai paliesite rutulį. Laimei, komercinės plazminės lempos yra pakankamai mažos galios, kad nepakenktų, kai elektros srovė praeina išilgai kaitinimo siūlelio, per stiklą ir į ranką.

Tinginys

žaislinis tinginys baltame fone

(Vaizdo kreditas: VeeX | Shutterstock)

Kaip parodė aukščiau pateiktame vaizdo įraše Sidnėjaus universiteto fizikos profesorius Rod Crossas, klasikiniame „Slinky“ žaisle eksponuojama tikrai stulbinanti fizika. Kai laikote „Slinky“, tada paleiskite, apačia lieka nejudanti tol, kol likusi ritė nesugrius jo viršuje. Panašu, kad jis sklando ore, nepaisydamas fizikos įstatymų, prieš tai galutinai nukritęs ant žemės su likusia ritės dalimi, tačiau iš tikrųjų toks elgesys turi tobulą fizinę prasmę.

„Paprasčiausias paaiškinimas yra tas, kad apatinis galas sėdi galvodamas apie savo verslą, kai sunkio jėgos jį traukia žemyn, o įtampa traukia jį lygiomis ir priešingomis jėgomis“, - teigė Cross'as. "Jokio judesio apatiniame gale, kol apatiniame gale nebus informacijos, kad įtampa pasikeitė. Ir reikia laiko, kad ta informacija pasklistų žemyn per Slinky".

Trumpai tariant, suspaudimo banga, nešanti informaciją apie aukštyn kylančios jėgos išnykimą, turi nusileisti Slinky žemyn iki apatinio galo, kol tas galas „žinos“, kad Slinky buvo numestas ir kad jis turėtų kristi.

Tai, kas iš tikrųjų būtų nesąmonė, yra tai, kad „Slinky“ apatinis galas kris iškart, kai tik paleisite viršutinę dalį. Toks „veiksmas per atstumą“ natūra niekada nebūna.

Geria paukščius

Geriamojo paukščio žaislas.

Garsiajame „Simpsonų“ epizode Homeris nustato geriamąjį paukštį taip, kad jis paspaustų klavišą Y („taip“) jo kompiuterio klaviatūroje, padarydamas savo darbą už jį, kol išeis pažiūrėti filmo. Protingas sklypo vairuotojas, bet nerealus: vandens puodelio buvimas yra nepaprastai svarbus norint toliau gerti geriantį paukštį.

Žaislas yra paprastas „šilumos variklis“, kuris šilumos energiją, gaunamą iš vandens, paverčia mechaniniu darbu.

Pajustą paukščio snapo galiuką pirmiausia reikia panardinti į vandenį. Viduje stiklinis paukščio galvos rutulys yra pripildytas garų, kurie išgaravo iš skysčio, paprastai cheminio junginio, vadinamo dichlormetanu, kuris užpildo jo apatinę kūno dalį. Kai paukščio snapas išeina iš vandens, vanduo iš jo pradeda išgaruoti. Garavimas sumažina paukščio galvos temperatūrą, todėl dalis dichlormetano garų viduje kondensuojasi. Kai šios garų molekulės juda arčiau viena kitos, slėgis galvoje mažėja, ir tai pritraukia skysčio žaislo aukštesnio slėgio bazėje iki kaklo. Skystis teka į viršų, todėl paukštis tampa sunkiai sunkus; jis virpa pirmyn ir atgal ir galiausiai apvirsta (pakartotinai sušlapina paukščio snapą).

Toliau, kadangi apatinis kaklo vamzdelio galas yra didesniame aukštyje nei skysčio paviršius, dėl to garų burbulas gali judėti vamzdeliu aukštyn, išstumdamas skystį. Skystis teka atgal į apatinę lemputę, o jos kintantis svoris grąžina paukštį į vertikalią padėtį. Tada procesas prasideda iš naujo. Paukštis važiuos dviračiu šiais žingsniais tol, kol stiklinėje bus pakankamai vandens, kad kaskart, kai tik jis „geria“, būtų šlapias paukščio snapas.

Raketų modeliai

modelis-raketinis variklis

Norite, kad jūsų vaikas taptų raketų mokslininku? Pradėkite juos nuo modelinės raketos, kurioje naudojami tie patys pagrindiniai mechanizmai, kaip ir tikrosios raketos. Šie lengvai valdomi žaislai gali priartėti iki daugiau nei 1000 pėdų (300 metrų) aukščio, paliekant už jų dūmų ruožą, o tada, kai tik jie piko, dislokuoti parašiutą ir dreifuoti atgal į Žemę, kad juos būtų galima nuskaityti. ir vėl atleido. Bet kaip jie veikia?

Viskas priklauso nuo to, kokia tvarka užsidega skirtingi raketos viduje esantys degalai. Pirmiausia asmuo, šaudantis raketa, uždega elektrinę „degtuką“, sriegiuotą per purkštuką (1) raketos variklio apačioje (2). Rungtynės uždega raketos degimo kameroje raketą (3). Propelento (paprastai tam tikrų juodųjų miltelių, cheminio sprogmens, turinčio sieros, medžio anglies ir kalio nitrato) degimas virsta karštomis dujomis ir išsiskiria iš purkštuko. Pirmasis Niutono dėsnis teigia, kad kiekvienas veiksmas turi lygias ir priešingas reakcijas; tokiu būdu žemyn šaunančios dujos stumia raketą į dangų.

Magnetai

magnetinė-poezija

Magnetizmas: gana keista, ar ne? Taigi, kas tai lemia?

Klivlando valstijos universiteto fizikos profesorius ir plačiai naudojamo vadovėlio „Fizikos pagrindai“ (Wiley, 8-asis leidimas, 2007) bendraautoris Jearlas Walkeris aiškina, kad magnetiniai laukai natūraliai spinduliuoja į išorę nuo elektriškai įkrautų dalelių, kurios sudaro atomus, ypač elektronus.

Paprastai materijoje elektronų magnetiniai laukai nukreipti skirtingomis kryptimis ir panaikinti vienas kitą. (Štai kodėl jūsų kūne esantys elektronai neleidžia jums prilipti prie šaldytuvo, kai einate juo.) Bet kai visų objekte esančių elektronų magnetiniai laukai pasislenka ta pačia kryptimi, kaip ir daugelyje metalų ( ir, aišku, magnetuose), sukuriamas grynasis magnetinis laukas. Tai daro jėgą kitiems magnetiniams objektams, pritraukdami arba atstumdami juos, atsižvelgiant į jų pačių magnetinių laukų kryptį.

Deja, pamėginti suprasti magnetizmą giliau yra iš esmės neįmanoma. Nors fizikai yra sugalvoję teoriją, vadinamą „kvantine mechanika“, lygčių paketu, kuris labai tiksliai parodo dalelių elgesį (įskaitant jų magnetizmą), nėra galimybės intuityviai suprasti, ką teorija iš tikrųjų reiškia... dar ne, mažiausiai. [Paslaptinga 7 kasdienių dalykų fizika]

Fizikai įdomu: Kodėl dalelės spinduliuoja magnetinius laukus, kas yra magnetiniai laukai ir kodėl jie visada išsidėsto tarp dviejų taškų, suteikdami magnetams savo šiaurės ir pietų polius? "Mes tiesiog pastebime, kad kai judate įkrautą dalelę, ji sukuria magnetinį lauką ir du polius. Mes iš tikrųjų nežinome, kodėl. Tai tik Visatos ypatybė, o matematiniai paaiškinimai yra tik bandymai prasimušti ' namų užduotis “ir gamtos atsakymų gavimą“, - pasakojo Walkeris „Mažosios gyvenimo paslaptys“.

Bulvių baterijos

bulvių baterija-02

Pastačius bulvių (ar citrinų ar obuolių) akumuliatorių, šiek tiek paaiškėja, koks yra vidinis elektros grandinių veikimas. Norėdami atlikti šį paprastą mokslo eksperimentą, į bulvę įdedate du skirtingus metalinius daiktus, kurie dažnai būna cinkuoti (cinku padengti) vinis ir varinis centas, ir kiekvieno objekto laidus prijunkite aligatoriaus spaustukais. Šie laidai gali būti pritvirtinti prie dviejų multimetro gnybtų (kurie matuoja grandinės įtampą) arba prie kažkokio skaitmeninio laikrodžio ar lemputės. (Norint sukurti pakankamai įtampos tiems prietaisams maitinti, gali prireikti dviejų ar trijų bulvių, sujungtų iš eilės.)

Bulvė veikia kaip baterija, sukurdama elektronų, tekančių per vielą, srovę. Taip atsitinka todėl, kad rūgštis bulvėse sukelia cheminį cinko, apimančio nagą, pokyčius. Rūgštis veikia kaip „elektrolitas“, jonizuodama cinko atomus, iš kiekvieno iš jų pašalindama du elektronus ir palikdama teigiamą krūvį. Tie elektronai yra nutolę nuo cinko jonų per laidą ir per bet kokius įtaisus, esančius išilgai grandinės ir galų gale esantį vario centą. Iš ten bulvių krakmolu jie jungiasi su teigiamais vandenilio jonais, kuriuos ten atstumia šalia esantys cinko jonai. Šių elektronų judėjimo pakanka, kad būtų įjungtas žaislinis laikrodis ar lemputė.

Stebėkite Natalie Wolchover „Twitter“ @nattyover. Sekite gyvenimo mažąsias paslaptis „Twitter“ @llmysteries, tada prisijunkite prie mūsų „Facebook“.


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Jav Paaugliai Vaizduojami Kaip Smurtaujantys, Neetiški
Jav Paaugliai Vaizduojami Kaip Smurtaujantys, Neetiški

Valstybės Užima Blogiausią Vietą Gamtos Mokslų Srityje
Valstybės Užima Blogiausią Vietą Gamtos Mokslų Srityje

Mokslas Naujienos


„Fda Perspėja“ Ieškinius Dėl „Puodo Gydo Vėžį“
„Fda Perspėja“ Ieškinius Dėl „Puodo Gydo Vėžį“

Fibromialgija: Priežastys, Diagnozė Ir Gydymas
Fibromialgija: Priežastys, Diagnozė Ir Gydymas

Faktai Apie Gyvsidabrį (Hg)
Faktai Apie Gyvsidabrį (Hg)

Franklinas Tapo Pirmuoju Atlanto Sezono Uraganu
Franklinas Tapo Pirmuoju Atlanto Sezono Uraganu

Nutukimo Paslėptas Pavojus: Stigma Gali Toliau Mažinti Sveikatą
Nutukimo Paslėptas Pavojus: Stigma Gali Toliau Mažinti Sveikatą


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com