Картезианский водолаз и другие интересные устройства. Экспериментальные домашние задания: Картезианский водолаз. Веселый физический опыт дома

Содержание 1. Слово картезианский водолаз 2. Сооружаем водолаз 3. Действие водолаза 4. Экспериментальная работа 5. Беспокойная рыбка 6. Проделываем опыт 7. Как действует всё это? 8. Применение такой игрушки 9. Подводная лодка (введение) 10. Интересные опыты 11. «Странные звуки» 12. «Могучее дыхание» 13. Яйцо в графине 14. Фонтан 15. Как сделать, чтобы фонтан забил? 16. Катапульта из кастрюли и ложки 17. Делаем катапульту 18. Действие, почему срабатывает катапульта? 1. Заключение 2. Литература 3. Работали над проектом

Слово картезианский водолаз КАРТЕЗИАНСКИЙ, картезианская, картезианское. Прил. к Картезий (латин. Форма фамилии фр. философа Декарта - Cartesius). Картезианская философия. Картезианский водолаз (физ.) - наполненная пополам воздухом и водой куколка в закупоренном резиновой перепонкой сосуде с водой, то опускающаяся на дно, то поднимающаяся на поверхность при надавливании на перепонку, - демонстрационный приборчик, изобретенный Декартом для объяснения гидростатического давления, использованный потом как игрушка, известная под названием "американский", или "морской житель

Сооружаем водолаз Устройство "водолаза" показано на рисунке. Возьмите молочную бутылку, пузырек от какого-нибудь лекарства и надувной резиновый шарик (им придется пожертвовать). Бутылку наполните водой почти до горлышка. Пузырек опустите отверстием вниз в воду и, наклонив его, впустите в него немного воды. Количество воды в пузырьке надо отрегулировать так, чтобы пузырек держался на, поверхности воды, но от малейшего толчка уходил под воду (удобно взять соломинку и через нее вдувать под водой воздух в пузырек, пока он не всплывет). Затем накройте горлышко бутылки резиновой пленкой от шарика и привяжите ее ниткой вокруг горлышка.

Действие водолаза Нажмите на пленку - и "водолаз" пойдет ко дну. Отпустите - и "водолаз" всплывет. Тонет он вот почему. Когда вы нажимаете на пленку, воздух под ней сжимается, давление в бутылке увеличивается и загоняет в пузырек еще немного воды. Пузырек становится тяжелее и опускается. Как только вы отпускаете пленку, давление в бутылке уменьшается, сжатый воздух в пузырьке выгоняет лишнюю воду, и "водолаз" всплывает.

Беспокойная рыбка Пустую яичную скорлупку наполните до половины водой (рис. а) и обе дырочки тщательно залейте воском. Для того чтобы воск абсолютно не пропускал воду, нанесите на него еще слой клея марки «Универсальный». Этот клей можно купить в любом хозяйственном магазине. Затем начните выполнять вторую часть работы (рис. б). Возьмите два куска клеенки или хлорвинила. К каждому куску прикрепите плавнички и затем сшейте их вместе, Прежде чем сшить их окончательно, вложите в тело рыбки скорлупку. Последний стежок надо сделать так, чтобы прикрепить к телу головку (рис. в) Затем возьмите пятилитровую банку из- под огурцов, наполните ее водой и погрузите в нее рыбку. Горлышко банки затяните резиной, вырезанной из старой автопокрышки (рис. г)..

Проделываем опыт Используйте ваши познания для следующего поучительного опыта: вы можете заставить яйцо ни тонуть, ни всплывать, а словно висеть внутри жидкости. Физик назвал бы такое состояние яйца «взвешенным». Для этого вы должны приготовить раствор соли в воде такой крепости, чтобы погруженное в него яйцо вытесняло ровно столько рассола, сколько оно само весит. Получить подобный раствор можно только после нескольких проб: немного подливая воды, если яйцо всплывает, или немного прибавляя более крепкоro рассола, если яйцо тонет. При некотором терпении вам удастся наконец приготовить рассол, в котором погруженное яйцо не всплывает и не тонет, а остается неподвижным в том месте, куда его поместили.

Как действует всё это? Если на резиновую перепонку надавить пальцем, рыбка опустится на дно. Если палец отпустить, она снова поднимется на поверхность. Надо проследить, чтобы скорлупка была не особенно легкой, иначе рыбка не опустится на дно, даже если вы надавите на резиновую перепонку. В этом случае выньте рыбку из воды и к ее брюшку прикрепите кусочек свинца. Наоборот, слишком тяжелая рыбка быстро опустится на дно и, сколько бы вы ни давили на перепонку, уже не поднимется. Тогда нужно или отлить немного воды из скорлупки, или уменьшить вес балласта.

Подводная лодка (введение) Свежее яйцо в воде тонет это знает каждая опытная хозяйка. Желая убедиться, свежи ли яйца, она испытывает их именно таким образом: если яйцо тонет оно свежее, если всплывет непригодно для еды. Физик выводит из этого наблюдения то, что свежее яйцо весит больше, чем такой же объем чистой воды. Я говорю: «чистой» потому, что нечистая 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 еще в древности Архимедом, самое свежее яйцо будет в такой воде всплывать.

«Странные звуки» Возьми двухлитровую бутылку из-под лимонада, монету, которой можно накрыть горлышко бутылки, чашку воды. 1. Положи на несколько минут в морозильник пустую незакрытую бутылку. 2. Смочи монетку водой. 3. Накрой монеткой вынутую из морозильника бутылку. Через несколько секунд монетка начинает подскакивать и, ударяясь о горлышко бутылки, издаёт звуки, напоминающие щелчки. Монетку поднимает воздух, который в морозильнике сжался и занял меньший объём, а теперь нагрелся и начал расширяться.

«Могучее дыхание» Возьми одежную вешалку, крепкие нитки, книгу. 1. Привяжи книгу с помощью ниток к одёжной вешалке (см. рис.) 2. Повесь вешалку на бельевую верёвку. 3. Встань около книги на расстоянии примерно 30 см. Изо всех сил подуй на книгу Она слегка отклонится от первоначального положения. 4. Теперь подуй на книгу ещё раз, но легонько. Как только книга чуть-чуть отклонится, подуй ей вслед. И так несколько раз. Оказывается, такими повторяющимися легкими дуновениями можно сдвинуть книгу гораздо дальше, чем один раз сильно подув на неё.

Яйцо в графине Для опыта сварите вкрутую яйцо. Очистите его от скорлупы. Возьмите листок бумаги размером 80 на 80 мм, сверните его гармошкой и подожгите. Затем опустите горящую бумагу в графин. Через 1-2 сек горлышко накройте яйцом (см.рис).Горение бумаги прекращается, и яйцо начинает втягиваться в графин

Фонтан Можно изготовить фонтан несколькими способами. Первый это бутылочка со вставленной в пробку трубочкой. А можешь взять обыкновенную аптечную пипетку. Только у нее стеклянная трубочка слишком коротка. Поэтому лучше оставить и резиновый мешочек, срезав его донышко ножницами. В пробке прожги раскаленным гвоздем отверстие и вставь в него трубочку очень туго. Если получится слабовато, залей щель воском. Подбери небольшую бутылочку, которую пробка закрывала бы плотно. Налей в эту бутылочку примерно до половины воду, слегка подкрашенную, и заткни пробкой. Нижний конец трубочки должен быть в воде. Вода в бутылочке находится под атмосферным давлением. Снаружи давление такое же.

Как сделать, чтобы фонтан забил? Для этого есть два способа. Первый уменьшить давление снаружи. Поставь бутылочку в мелкую тарелку. Налей в эту тарелку немного воды и разложи листки промокательной бумаги. Возьми трехлитровую стеклянную банку и подержи ее перевернутой над горящей свечой, над плитой или электроплиткой. Пусть прогреется хорошенько, пусть наполнится горячим воздухом Готово? Ставь ее вверх дном на тарелку, края на промокашку. Теперь бутылочка накрыта. Воздух в банке начнет остывать, вода из тарелки будет всасываться. Скоро она вся уйдет под банку. Эй, берегись, сейчас воздух проскочит под краями! Но мы ведь не зря подложили промокашку. Крепко надави на дно банки, она прижмет мокрые листки, и воздух не проскочит. Фонтан забьет!

Катапульта из кастрюли и ложки Простейшую модель катапульты ты можешь соорудить на кухне. Одна из главных частей ложка. Лучше всего, если есть деревянная. Она, кстати, и видом больше похожа на ложку настоящей катапульты. Ложка из нержавеющей стали тоже годится. А вот алюминиевая не подойдет: она согнется. И поварешку брать не стоит! ее тоже можно согнуть. Станину катапульты заменит небольшая кастрюля.

Делаем катапульту Вместо жгута из бычьих сухожилий, который использовался в настоящих катапультах, придется приспособить резиновое кольцо. Очень подходящие кольца прилагаются к стеклянным крышкам для домашнего консервирования. Такое кольцо можно взять на время, от нашего опыта оно не испортится. Покупные консервы в стеклянных банках тоже имеют резиновую прокладку в виде кольца. Это кольцо можно аккуратно вынуть из металлической крышки, когда банка открыта. Правда, с ним катапульта получится слабенькая. Если есть старая велосипедная, мотоциклетная или автомобильная камера, можно отрезать колечко от нее. Наконец, годится и круглая резиновая подвязка. Кольцо пропусти под одной из ручек кастрюльки и сложи пополам. Получатся две петли. Продень в них ручку ложки и упри ее концом в угол между дном и стенкой кастрюли. На рисунке видно, как это сделать. Положи кастрюлю на стол так, чтобы она опиралась свободной ручкой и краем дна. В ложку заложи снаряд: мячик от настольного тенниса, небольшую картофелину, спичечный коробок.

Действие, почему срабатывает катапульта? Теперь можно стрелять. Оттяни ложку вниз и отпусти ее. Трах! Ложка, притягиваемая резинкой, подскочит вверх и ударится о край кастрюли. Снаряд вылетит и опишет в воздухе красивую дугу. Может быть, вылетит и ложка. Но она не улетит так далеко. Почему же полетел наш снаряд? Как и в настоящей катапульте, он сначала двигался вместе с ложкой. Но ложка ударилась о преграду и остановилась. А на пути снаряда преграды нет. И он продолжает двигаться по инерции, он летит, покинув катапульту! Кстати сказать, в последние годы катапульта снова нашла применение в военном деле. С ее помощью запускают самолеты с палуб авианосцев и других кораблей, где не хватает места для обычного разбега. И на реактивных самолетах пользуются катапультой, чтобы в случае аварии выбросить в воздух летчика с парашютом. Сам он при такой скорости выскочить не может: слишком велико сопротивление воздуха. Конечно, устройство современных катапульт совсем другое. Но принцип тот же: инерция движения.

Заключение В этой презентации содержать разные самоделки и опыты, которые можно сделать в домашних условиях. С каждой игрушкой в дальнейшем можно провести различные опыты. Например, с помощью «беспокойной рыбки» можно пронаблюдать гидростатическое давление. Картезианский водолаз поможет пронаблюдать условие плавания тел. С помощью катапульты можно, понять действие инерции. Все опыты и самоделки увлекательны. Их можно использовать как дома, так и на уроках физики.

Слайд 1

Описание слайда:

Слайд 2

Описание слайда:

Слайд 3

Описание слайда:

Слайд 4

Описание слайда:

Слайд 5

Описание слайда:

Слайд 6

Описание слайда:

Слайд 7

Описание слайда:

Слайд 8

Описание слайда:

Слайд 9

Описание слайда:

Слайд 10

Описание слайда:

Слайд 11

Описание слайда:

Слайд 12

Описание слайда:

Слайд 13

Описание слайда:

Слайд 14

Описание слайда:

Слайд 15

Описание слайда:

Слайд 16

Описание слайда:

Слайд 17

Описание слайда:

Слайд 18

Описание слайда:

Слайд 19

Описание слайда:

Слайд 20

Описание слайда:

Слайд 21

Описание слайда:

Скобельцин Андрей

Дополнительный материал для 7 класса.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Картезианский водолаз.

Картезианский водолаз. Цель обучения физики конкретна, Уметь на практике все знания применять, И важно помнить – роль эксперимента Должна на первом месте устоять.

Картезианский водолаз. Картезианский водолаз – это классический научный эксперимент, названный в честь французского учёного – Рене Декарта, и демонстрирующий принцип плавучести.

Рене Декарт (Картезиус) (1596-1650)

Картезианский водолаз

Картезианский водолаз.

Блез Паскаль.

Балластные цистерны подводных лодок.

Опыт Жозефа Плато. Есть опыт – занимательный! И, если ты внимательный, Умом самостоятельный И с физикой на “ ты ” То опыт занимательный, Весёлый, увлекательный Тебе откроет тайны и новые мечты.

Жозеф Плато (1801-1883)

Опыт Жозефа Плато.

Спасибо за внимание!!!

Предварительный просмотр:

Картезианский водолаз.

О том, что физика наука молодая,
Сказать определённо здесь нельзя.
И в древности науку познавая,
Стремились постигать её всегда.
Цель обучения физики конкретна,
Уметь на практике все знания
применять,
И важно помнить – роль
эксперимента
Должна на первом месте устоять.

Законы физики основаны на фактах, установленных экспериментальным опытным путём. Изучение физики предполагает широкое использование экспериментов.
Картезианский водолаз – это классический научный эксперимент, названный в честь французского учёного Рене Декарта и наглядно демонстрирующий принципы плавучести.
Рене Декарт (на латыни его фамилия звучит как Картезиус) – математик, физик, физиолог и философ, изучая гидростатические явления, впервые сконструировал и продемонстрировал действие прибора, на основе которого позже создали игрушку, которую и назвали в его честь – Картезианский водолаз. Прибор - стеклянный цилиндр, наполненный водой, в которой вертикально плавала полая стеклянная фигурка человечка. Фигурка находилась в верхней части сосуда. Когда нажимали на мембрану – резиновую плёнку, закрывающую верх цилиндра фигурка медленно опускалась вниз на дно. Когда переставали нажимать на мембрану, фигурка поднималась вверх.
Вариантов проведения физического опыта Картезианский водолаз (другое название – Декартов поплавок) много. Самый простой и наглядный – опыт с пипеткой. Наливаем в пластиковую бутылку теплую воду и опускаем внутрь бутылки пипетку, предварительно набрав в неё немного воды. Пипетка должна плавать, чуть-чуть выступая над уровнем воды. Закрываем бутылку крышкой и плотно завинчиваем. Сжимаем бутылку – пипетка опускается на дно, прекращаем нажимать – пипетка поднимается наверх. Почему это происходит? Сжимая бутылку, мы передаём это давление воде. Давление повышается. Давление в жидкостях передаётся во все стороны одинаково (закон Паскаля). Вода снаружи вдавливается в пипетку – пипетка стала тяжелей и утонула. При прекращении давления на бутылку, сжатый воздух внутри пипетки удалил лишнюю воду и пипетка всплыла.
Тела внутри жидкости, например, подводные лодки и батискафы, плавают если их плотность равна плотности окружающей жидкости. Эту плавучесть, т.е. свойство, погружённого в жидкость тела оставаться в равновесии, можно регулировать, изменяя среднюю плотность. Для подводных лодок это делают путём продувки балластных цистерн.
Опыт Картезианский водолаз служит для исследования условий плавания тел и демонстрации закона Архимеда.

Предварительный просмотр:

Опыт Жозефа Плато.

Есть опыт – занимательный!
И, если ты внимательный,
Умом самостоятельный
И с физикой на “ты”.
То опыт занимательный,
Весёлый, увлекательный
Тебе откроет тайны и новые мечты.

Мы привыкли думать, что жидкость не имеет никакой собственной формы. Но это не так. Естественная форма любой жидкости – шар. Но сила тяжести мешает жидкостям принимать эту форму, она либо растекается тонким слоем, либо принимает форму сосуда, в который налита. Находясь внутри другой жидкости такого же удельного веса, жидкость по закону Архимеда, теряет свой вес: она словно ничего не весит, сила тяжести на неё не действует и тогда жидкость принимает естественную шарообразную форму.
Опыт бельгийского физика Жозефа Антуана Фердинанда Плато показывает, как под действием сил поверхностного натяжения жидкость превращается в шар. Плато впервые произвёл опыт, показывающий, что масло внутри сосуда с разбавленным спиртом собирается в шар, который не тонет и не всплывает. При быстром вращении этого шара от него отделяется кольцо, которое в свою очередь разрывается на части. Образуются шарики, которые продолжают обращаться вокруг основного шара. Плотность спирта меньше плотности масла, а плотность масла меньше плотности воды.
Превращаем жидкость в шар. Вариант 1. Смешиваем спирт с водой в пропорции 1:1. Наливаем в стакан и вводим растительное масло. Масло располагается в середине стакана, образуя красивый желтый шар.
Вариант 2. Маленький стакан, предварительно сполоснув его водой, наполняем маслом и ставим в большой стакан, в который наливаем спирт так, чтобы маленький стакан был погружён в него полностью. Затем по стенке большого стакана понемногу осторожно доливаем воду. Поверхность масла становится выпуклой, а при достаточном количестве воды поднимается из стакана, образуя шар. Силы поверхностного натяжения всегда стремятся сократить площадь поверхности жидкости.
Вариант 3. Наливаем воду в стакан. Капаем подсолнечное масло, понемногу добавляем спирт. Масло собирается в ровный гладкий шар. Пропустив через центр масляного шара проволоку (можно насадить на неё смоченный маслом картонный кружок), начинаем вращать шар. При вращении от него отделяется кольцо.
Вариант 4. Наливаем половину стакана воды, затем аккуратно по стенке стакана, чтобы жидкости не перемешались, наливаем спирт. Долив стакан почти доверху, осторожно вливаем чайную ложку растительного масла. Масло собирается в шар и как бы “парит” на границе раздела воды и спирта.

Этому занимательному опыту около трехсот лет. Его приписывают французскому ученому Рене Декарту (по-латыни его фамилия - Картезий). Опыт был так популярен, что на его основе создали игрушку, которую и назвали «Картезианский водолаз».

Прибор представлял из себя стеклянный цилиндр, наполненный водой, в которой вертикально плавала фигурка человечка. Фигурка находилась в верхней части сосуда. Когда нажимали на резиновую пленку, закрывавшую верх цилиндра, фигурка медленно опускалась вниз, на дно. Когда переставали нажимать, фигурка поднималась вверх.

Рене Декарт 1596-1650 (Renatus Cartesius) и его в одолаз

Вариантов этого опыта встречается достаточно много. Сейчас рассмотрим некоторые из них…

Вариант 1. Самый простой и наглядный (на наш взгляд)

Роль водолаза будет выполнять пипетка, а сосудом послужит обыкновенная пластиковая бутылка.

Инструкция:

Наполните бутылку водой, оставив два-три миллиметра до края горлышка.

Возьмите пипетку, наберите в нее немного воды и опустите в горлышко бутылки. Она должна своим верхним резиновым концом быть на уровне или чуть выше уровня воды в бутылке. При этом нужно добиться, чтобы от легкого толчка пальцем пипетка погружалась, а потом сама снова всплывала.

Теперь, закрутив бутылку пробкой, нажмите на боковые стенки бутылки. Пипетка пойдет на дно бутылки. Ослабьте давление пальцев или ладони - она снова всплывет. Можно, регулируя силу нажатия на бутылку, заставить пипетку «зависнуть» на одном уровне.

Объяснение:

Дело в том, что мы, сжимая бутылку, передаем это давление воде. Давление в жидкостях передается во все стороны одинаково (т.е. не только в направлении сжатия, но и вверх тоже). Поэтому вода снаружи вдавилась в пипетку - пипетка стала тяжелее и утонула. При прекращении давления сжатый воздух внутри пипетки удалил лишнюю воду, наш «водолаз» стал легче и всплыл.

Когда пипетка находится на дне бутылки, легко проследить, как от усиления нажима на бутылку вода входит в пипетку, а при ослаблении нажима выходит из нее.

Как мы сделали этот вариант опыта, можете посмотреть в видеоролике:

P .S. Если в начале опыта «водолаз» Вас не слушается, значит, надо отрегулировать начальное количество воды в пипетке (добавить) или прикрепить немного груза к пипетке (в нашем опыте мы добавили маленький металлический грузик внутрь пипетки, но можно и прикрепить немного пластилина снаружи).

Вариант 2. Со стеклянной бутылкой

Описание такое же, как и в варианте № 1. Различие только в том, что для изменения давления внутри бутылки, мы давим не на боковые стенки бутылки (стеклянную бутылку мы так просто не сожмем), а на верхний слой воздуха, который находится над водой. Для этого горлышко бутылки затяните плотной и прочной пленкой (от надувного шарика, например).

При нажатии на резиновую пленку, пипетка пойдет на дно бутылки. Ослабьте давление пальца - она снова всплывет. В данном варианте опыта мы немного сжали воздух в горлышке бутылки, и это давление передалось воде. А дальше вы уже знаете.

Вариант 3. Старинный. Спички-водолазы

Этот опыт можно показать так, как его показывали наши дедушки и бабушки (в Вашем случае скорее прабабушки и прадедушки). В обычную стеклянную бутылку наливаем воду доверху и опускаем на воду несколько спичечных головок, обломанных почти у края головки, слегка варьируя длину обломка. Затыкаем горлышко бутылки плотно пальцем и нажимаем на воду (спичкам иногда лучше дать слегка поплавать, но не обязательно). И спичка, как водолаз, идет ко дну. Нажмем сильнее - за ней следует другая и т.д. Вероятно, этот вариант имеет больше "фокусности", да и показать его в быту просто.

Вариант 4. Надувательный. Насос или легкие.

Вместо того чтобы сжимать бутылку или нажимать на мембрану сверху можно просто сильно подуть в горлышко бутылки и водолаз также потонет. В этом варианте мы передаем давление воде воздухом, который мы вдуваем. Можно смастерить устройство со шприцом или насосом, герметично присоединив их к пробке бутылки. При нажатии на поршень шприца - поплавок тонет, а при оттягивании поршня - всплывает.

или

Выбирайте сами! :)

Возможно, будет полезно почитать: