Если бы школьный курс физики начинался с таких вот увлекательных сюжетов, то физика никогда бы не попала в число предметов-аутсайдеров. Ведь чтобы убедиться, что физические явления везде и всюду, абстрактных понятий совсем недостаточно: нужно увидеть и удивиться.
В подборке 23 забавных гифок, которые помогут детям понять механизм происходящего. А учитель физики ГБОУ Школы № 1421 Григорий Лапшин их объяснит.
1. Как падает пружина
Тут не так сложно с объяснениями, но для школьников сложновато с расчётами (расчёты и решения основаны на высшей математике). Проще всего объяснить можно так: нижняя часть пружины начнёт падать только тогда, когда до неё дойдёт информация, что верхний конец никто не держит, поскольку отсутствует сила упругости (в покое уравновешены сила упругости и тяжести, поэтому нижний конец не падает на землю в состоянии, когда пружину держат). Пока есть сила упругости, нижний конец не падает. Как только сила упругости исчезает (пружина сжалась) — нижняя часть падает вместе со всем остальным.
2. Эффект открытого сифона
Неньютоновская жидкость — при течении вязкость зависит от градиента скорости, жидкость неоднородная и состоит из крупных молекул, которые образуют сложные пространственные структуры. На ролике её сначала закручивают (придают скорость), как в обычном сифоне, сперва вверх, потом вниз (основано на разнице уровней жидкости в сосудах). Струя держится за счёт сил когезии — сцепления друг с другом частей одного тела «жидкости», обусловленное силами молекулярного взаимодействия.
3. Ферромагнитная жидкость
Жидкость, сильно поляризующаяся под действием магнитного поля (видно, что человек держит в руках магниты). Она представляет собой ферромагнитные частицы нанометровых размеров в основной жидкости (может быть вода). Жидкость не сохраняет остаточной намагниченности, и когда человек убирает магнит, она принимает обычную форму.
4. Взрыв моста
Полагаю, что мост взорвали старый. Чтобы он правильно упал, его нужно подорвать в разных местах и разрушить на мелкие фрагменты (проще разбирать) последовательно направленными взрывами.
5. Эффект маятника
Свободные колебания являются затухающими, поэтому амплитуда маятника уменьшается, и он не достигает своей первоначальной точки. Закон сохранения энергии никто не отменял.
6. Магниты против яблока
Вероятно, здесь участвуют неодимовые магниты. Яблоко просто из-за своей шарообразной формы выскользнуло, то есть они его не раздавили, а откинули в сторону.
7. Шарик для пинг-понга и электронасос
Шарик лёгкий, он находится в струе восходящего воздуха. Под шариком — силы воздушного потока, они толкают его вверх. А над шариком из-за его шарообразной формы создаются завихрения. Поток разворачивается и давит на шарик вниз. В результате сложения этих сил и силы тяжести, возникает состояние равновесия. Все силы уравновешены, поэтому шарик висит в воздухе.
8. Электросварка
За счет электрической дуги (большой силы тока), выделяется тепло, достаточное для плавления металла электрода. Этот расплавленный металл капает с электрода на поверхность другого металла, который тоже из-за высокой температуры плавится. Закон Джоуля-Ленца (Q=I^2Rt), сопротивление металла с ростом температуры также увеличивается, причём чем ближе к точке плавления, тем больше (в разы). Соответственно, растёт количество теплоты, а значит, и температура.
9. Формирование снежинки
В основе снежинки лежит шестиугольник правильной формы. Но по мере роста снежинке сложнее сохранить форму, поэтому появляются отростки.
10. Так взрывается петарда
При пожигании начинки петарды — пороха — происходит быстрое его сгорание, тем самым образуется большое количество газов и создаётся избыточное давление, которое и разрывает оболочку петарды. Так и происходит взрыв.
11. Вечный двигатель
Впрочем, не вполне корректный заголовок, хотя механизм и похож. Человек крутит привод, если он его перестанет крутить — пружина упадёт на стол и прекратит своё движение. Вечный же, скорее, подразумевает работу без участия внешних сил.
12. Огненный торнадо
Это не совсем торнадо в полном понимании, скорее просто закручивающиеся языки пламени. Видимо, горят пары легковоспламеняющейся жидкости. И за счёт движения нагретого и холодного воздуха возникает непрерывный подсос воздуха по аналогии с кузнечными мехами, образуются центростремительные потоки, которые и закручивают пламя в спираль.
13. Эффект домино
Каждая падающая кость домино выводит стоящую за ней кость из положения равновесия: смещает её центр масс, поэтому она начинает падать.
14. Перегорание лампочки
При горении лампочки вольфрамовая спираль нагревается до огромной температуры, до белого каления. Меняется её сопротивление, металл испаряется, спираль под действием силы тяжести провисает, и туда стекает часть расплавленной спирали. В результате всего этого та часть спирали, что находится в точках крепления, истончается сильнее и в момент загорания лампочки перегорает, потому что она тоньше и не выдерживает ток (накаляется быстрее).
15. Акустическая левитация
Акустическая левитация — устойчивое положение тела, имеющего массу в стоячей акустической волне. Стоячая волна ультразвука удерживает капли (тут есть разные зоны, устойчивые и неустойчивые).
16. Принцип работы швейной машинки
Детально показана работа механизма швейной машинки. Две нити: одна в игле и подаётся сверху, вторая — в катушке снизу и подаётся оттуда же. Челночный механизм захватывает верхнюю нить, вытаскивает её из иглы, тем самым делая петлю, которая обвивает нижнюю нить; механизм, продвигая ткань вперёд, меняет место входа иглы и образует строчку.
17. Принцип работы дверного замка
Попадая в такой тип замка (английский), ключ выставляет все цилиндры в положение, когда все они находятся на одной высоте и не мешают провернуть механизм.
18. Устройство для создания бумажных самолетов
Устройство просто сгибает бумагу в нужных местах. Сделать это несложно — за счёт конвейерной ленты и направляющих.
19. Как отряхивается кот
Так отряхивается не только кот, но и все животные. Благодаря вращению они создают центробежную силу, за счёт которой капли воды покидают поверхность их шерсти.
20. Ионный двигатель на катушке Тесла
Обычный трансформатор Теслы. Разряд ионизирует газ в воздухе. Скорее всего, это стримеры, которые содержат ионизированные атомы газа и отщеплённые электроны.
21. Сухая вода (Фторкетон ФК-5-1-12) и спичка
Ну тут скорее химия, чем физика, но всё же. Вещество запатентовано 3M, одно из применений — в системах пожаротушения. Около 70% эффекта — это уменьшение температуры, а 30% — замедление пламени. При этом не снижается концентрация кислорода.
22. Бумеранг
В данном случае бумеранг (как правило, обладает аэродинамической формой, за счёт которой повышается дальность броска, и сам бумеранг возвращается к месту запуска) летит по круговой траектории. Плоскость бросания и форма позволяют ему описывать окружность вокруг метателя.
23. Бутылка воды после двух часов в морозилке
Это дистиллированная вода, в ней нет соли и примесей, соответственно, нет центров кристаллизации (поэтому она и не замёрзла). Когда бутылку встряхивают, образуются пузырьки воздуха, которые становятся центрами кристаллизации. А при температуре −25 С вода лавинообразно замерзает.