Домашняя лаборатория для занимательных опытов

Make: The Annotated
Build-It-Yourself

Science Laboratory

Raymond Barrett and Windell Oskay



Санкт-Петербург
«БХВ-Петербург»

2017

УДК 379.825(53+54+58+59)
ББК 74.202.5+2

Б25

Барретт, Р.
Б25 Домашняя лаборатория для занимательных опытов: Пер. с англ. / Р. Барретт, У. Оскей. — СПб.:

БХВ-Петербург, 2017. — 320 с.: ил. — (Интересное для подростков)

ISBN 978-5-9775-3727-8

Рассказано, как оборудовать домашнюю лабораторию, сконструировать приборы для исследований
по химии, биологии и физике и провести с их помощью эксперименты. Показано, как изготовить собствен-
ную лабораторную посуду, камеру Вильсона для обнаружения космического излучения, микроскопы
с увеличением от 25× до 160×, барометры, термометры и гигрометры, магниты, моторы, батареи и конден-
саторы, микротом, анемометр и сейсмограф, телескоп, спектроскоп и нефоскоп, генераторы кислорода
и водорода, гелиограф Кэмпбелла–Стокса и др. Описано проведение более 1600 экспериментов: добыча
водорода, выращивание кристаллов, обнаружение жизни в капле воды, измерение всевозможных вели-
чин (от массы до электропроводности, скорости метаболизма или космического излучения), создание
электрического двигателя, наблюдение за спутниками Юпитера, постановка и решение многих других
увлекательных научных задач.

Для детей среднего школьного возраста,
родителей и преподавателей

Группа подготовки издания: УДК 379.825(53+54+58+59)
ББК 74.202.5+2

Главный редактор Екатерина Кондукова
Зам. главного редактора Евгений Рыбаков
Екатерина Капалыгина
Зав. редакцией Кристины Черниковой
Перевод с английского Михаил Райтман
Анна Кузьмина
Научный редактор Ольги Сергиенко
Редактор Зинаида Дмитриева
Марины Дамбиевой
Компьютерная верстка
Корректор

Оформление обложки

Authorized Russian translation of the English edition of Make: The Annotated Build-It-Yourself Science Laboratory (ISBN 978-1-457-18689-9)
© 2015 Windell Oskay published by Maker Media, Inc.
This translation is published and sold by permission of O’Reilly Media, Inc., which owns or controls all rights to sell the same.
Авторизованный русский перевод английской редакции книги Make: The Annotated Build-It-Yourself Science Laboratory (ISBN 978-1-457-18689-9)
© 2015 Windell Oskay, изданной Maker Media, Inc. Все права защищены.
Перевод опубликован и продается с разрешения O’Reilly Media, Inc., собственника всех прав на публикацию и продажу издания.

Подписано в печать 28.04.17.
Формат 84×1081/16. Печать офсетная. Усл. печ. л. 33,6.

Тираж 2000 экз. Заказ № 
«БХВ-Петербург», 191036, Санкт-Петербург, Гончарная ул., 20.

ООО «Печатное дело»,
142300, МО, г. Чехов, ул. Полиграфистов, д. 1

ISBN 978-1-457-18689-9 (англ.) © 2015 Windell Oskay
ISBN 978-5-9775-3727-8 (рус.) © Перевод, оформление. ООО "БХВ-Петербург", 2017

Оглавление

Отзывы о книге........................................................................................................................................... 13

Об авторах.................................................................................................................................................... 14

Предисловие................................................................................................................................................ 15

С чего начать................................................................................................................................................ 18

О сущности этого аннотированного издания......................................................................................................................18
Поиск материалов.............................................................................................................................................................................18
Смастерить, купить или распечатать?.....................................................................................................................................19
Безопасность.......................................................................................................................................................................................20
О независимом мышлении...........................................................................................................................................................21
Культурные влияния........................................................................................................................................................................21
Благодарности....................................................................................................................................................................................22
Приложения и источники данных.............................................................................................................................................22
Условные обозначения, используемые в книге..................................................................................................................22

Оригинальное предисловие.....................................................................................................................23

Оригинальное введение............................................................................................................................24

Поиск исследовательской лаборатории................................................................................................................................24
Организация исследовательской лаборатории.................................................................................................................24
Организация работы исследовательской лаборатории.................................................................................................24
Возможность чистых исследований.........................................................................................................................................25
Лабораторные инструменты и оборудование.....................................................................................................................26
Выбор задачи......................................................................................................................................................................................26
Решения задач....................................................................................................................................................................................26

6 Оглавление

ЧАСТЬ I. Химия........................................................................................................................................... 27

Глава 1. Основное лабораторное оборудование..................................................................................29

Лабораторный верстак...................................................................................................................................................................29
Гравитационная бутыль для воды.............................................................................................................................................30
Химическая колба из лампочки..................................................................................................................................................31
Разрезание стеклянной трубки..................................................................................................................................................32
Сгибание стеклянной трубки.......................................................................................................................................................32
Мензурка и химическая колба....................................................................................................................................................33
Спиртовка.............................................................................................................................................................................................34
Спиртовка с широким пламенем...............................................................................................................................................35
Пипетка..................................................................................................................................................................................................36
Пипетка для рта..................................................................................................................................................................................36
Спиртовка в качестве паяльной лампы..................................................................................................................................37
Большая стеклодувная пипетка.................................................................................................................................................38
Зажим бюретки и держатель пробирок..................................................................................................................................39
Химическая колба из боросиликатного стекла..................................................................................................................39
Воронка..................................................................................................................................................................................................40
Веревочный фильтр.........................................................................................................................................................................40
Цветочный горшок-фильтр...........................................................................................................................................................40
Треножник и регулируемые кольца.........................................................................................................................................41
Штатив....................................................................................................................................................................................................42
Кольцо и держатель пробирок...................................................................................................................................................42
Бутылочный гравёр..........................................................................................................................................................................43
Стеклорез..............................................................................................................................................................................................44
Бутылочный резак............................................................................................................................................................................44
Реостат с соленой водой................................................................................................................................................................46
Регулируемый бутылочный гравёр..........................................................................................................................................47
Пробирки..............................................................................................................................................................................................48
Штатив для пробирок......................................................................................................................................................................48
Реторта и конденсатор Либиха...................................................................................................................................................49
Конденсатор дистилляции............................................................................................................................................................50
Химическая подставка с фильтровальной бумагой..........................................................................................................51
Мерная кружка...................................................................................................................................................................................52
Стеклянная палочка.........................................................................................................................................................................52
Чашка Петри........................................................................................................................................................................................52
Мерная ложка.....................................................................................................................................................................................53
Бутылка для кислоты.......................................................................................................................................................................53
Лабораторная промывалка..........................................................................................................................................................54
Асбестовая плита...............................................................................................................................................................................54
Отверстия в стекле...........................................................................................................................................................................54

Оглавление 7

Лакмусовая бумага...........................................................................................................................................................................55
Высокоточные весы..........................................................................................................................................................................56
Вес в метрической системе..........................................................................................................................................................57
Балансирующие весы из трубочки для напитков...............................................................................................................58
Мост для пневматической ванны..............................................................................................................................................58
Круглая длинная воронка.............................................................................................................................................................59
Генератор водорода.........................................................................................................................................................................60
Генератор кислорода......................................................................................................................................................................60
Химические источники водорода.............................................................................................................................................61
Безопасный газовый генератор.................................................................................................................................................62
Крестообразный соединитель....................................................................................................................................................63
Т-образная трубка.............................................................................................................................................................................63
Регулируемый зажим.......................................................................................................................................................................63
Выращивание кристаллического угля.....................................................................................................................................64
Выращивание сахарного кристалла.........................................................................................................................................65
Выращивание драгоценных кристаллов................................................................................................................................66
Рецепты выращивания кристаллов..........................................................................................................................................70
Поляриметр.........................................................................................................................................................................................72
Гидрометр.............................................................................................................................................................................................73
Картезианский водолаз..................................................................................................................................................................74
Список вопросов для изучения химии....................................................................................................................................75

ЧАСТЬ II. Физика........................................................................................................................................89

Глава 2. Астрономия и свет....................................................................................................................... 91

Карта звездного неба......................................................................................................................................................................91
Рефрактор.............................................................................................................................................................................................93
Спектроскоп........................................................................................................................................................................................94
Астролябия...........................................................................................................................................................................................95
Инклинатор..........................................................................................................................................................................................96
Универсальные солнечные часы...............................................................................................................................................97
Планетарная модель Солнечной системы.............................................................................................................................99
Зонт-планетарий............................................................................................................................................................................. 100
Проектор звездного неба........................................................................................................................................................... 101
Маятник Фуко................................................................................................................................................................................... 101
Наблюдение солнечных пятен................................................................................................................................................. 102
Измерение расстояния до Луны.............................................................................................................................................. 103
Водопроводный кран с вакуумным насосом.................................................................................................................... 104
Измерение давления в вакуумной бутылке...................................................................................................................... 105
Вакуумный насос............................................................................................................................................................................ 106
Вакуумная бутылка-колпак........................................................................................................................................................ 107

8 Оглавление

Солнечная печь............................................................................................................................................................................... 108
Солнечный дистиллятор............................................................................................................................................................. 109
Звездный планетарий.................................................................................................................................................................. 110
Список вопросов для изучения астрономии и света.................................................................................................... 111

Глава 3. Атомная энергия........................................................................................................................ 123

Радиометрическое датирование............................................................................................................................................ 123
Спинтарископ.................................................................................................................................................................................. 124
Дозиметр............................................................................................................................................................................................ 125
Диффузионная камера................................................................................................................................................................. 127

Глава 4. Электричество и магнетизм.................................................................................................... 131

Создание магнита (перезарядка магнита).......................................................................................................................... 131
Магнитометр.................................................................................................................................................................................... 132
Компас из иголки............................................................................................................................................................................ 133
Компас из часовой пружины..................................................................................................................................................... 133
Компас Колумба.............................................................................................................................................................................. 134
Железные опилки........................................................................................................................................................................... 134
Электроскоп..................................................................................................................................................................................... 135
Электроскоп с бузиновым шариком..................................................................................................................................... 136
Электронный электроскоп........................................................................................................................................................ 137
Электрофор....................................................................................................................................................................................... 139
Лейденская банка.......................................................................................................................................................................... 140
Соленоид............................................................................................................................................................................................ 141
Батарея из лимона......................................................................................................................................................................... 142
Батарея из промокательной бумаги...................................................................................................................................... 143
Гальванический элемент............................................................................................................................................................. 143
Гальваноскоп.................................................................................................................................................................................... 144
Аккумуляторная батарея............................................................................................................................................................ 145
Ртутный переключатель.............................................................................................................................................................. 145
Переключатель из английской булавки............................................................................................................................... 146
Реостат................................................................................................................................................................................................. 147
Кнопка................................................................................................................................................................................................. 147
Реостат из карандаша................................................................................................................................................................... 148
Переключатель направления тока......................................................................................................................................... 149
Измерение электропроводности........................................................................................................................................... 149
Источник постоянного или переменного тока................................................................................................................. 151
Переменная нагрузка................................................................................................................................................................... 153
Выпрямитель на лампах накаливания и зарядное устройство................................................................................ 155
Углеродные стержни в качестве электродов.................................................................................................................... 156
Электролитический резервуар................................................................................................................................................ 156

Оглавление 9

Электродвигатель из пробирки............................................................................................................................................... 157
Двигатель из болта и гайки........................................................................................................................................................ 158
Дверной звонок.............................................................................................................................................................................. 159
Электрический пищик.................................................................................................................................................................. 160
Телеграфный ключ......................................................................................................................................................................... 160
Клопфер.............................................................................................................................................................................................. 161
Клопфер на соленоиде................................................................................................................................................................ 161
Международный код.................................................................................................................................................................... 162
Индикатор движения тока......................................................................................................................................................... 162
Аналоговая ЭВМ.............................................................................................................................................................................. 164
Цифровой компьютер.................................................................................................................................................................. 166
Список вопросов для изучения электричества и магнетизма.................................................................................. 167

Глава 5. Сила, измерения, движение.................................................................................................... 177

Пружинная шкала.......................................................................................................................................................................... 177
Весы на резинке.............................................................................................................................................................................. 177
Измерительная линейка............................................................................................................................................................. 178
Оптический микрометр............................................................................................................................................................... 178
Центробежный тахометр............................................................................................................................................................ 179
Ручной стробоскоп........................................................................................................................................................................ 180
Моторизированный стробоскоп............................................................................................................................................. 181
Водные часы..................................................................................................................................................................................... 182
Секундомер....................................................................................................................................................................................... 183
Гармонограф..................................................................................................................................................................................... 184

Глава 6. Геология....................................................................................................................................... 187

Основное необходимое геологическое оборудование............................................................................................... 187
Регистрационный лист горных пород и минералов...................................................................................................... 188
Вычисление удельного веса...................................................................................................................................................... 190
Тест на королек............................................................................................................................................................................... 191
Особые свойства............................................................................................................................................................................ 192
Сейсмограф....................................................................................................................................................................................... 195
Вулкан.................................................................................................................................................................................................. 197

Глава 7. Метеорология (погода).............................................................................................................199

Анемометр......................................................................................................................................................................................... 199
Осадкомер......................................................................................................................................................................................... 200
Флюгер................................................................................................................................................................................................ 201
Нефоскоп............................................................................................................................................................................................ 202
Шкала Бофорта................................................................................................................................................................................ 203
Таблица ветро-холодового индекса...................................................................................................................................... 203

10 Оглавление

Барометр из воздушного шара................................................................................................................................................ 204
Барометр-анероид......................................................................................................................................................................... 205
Волосяной гигрометр................................................................................................................................................................... 207
Психрометр....................................................................................................................................................................................... 207
Дневник погоды.............................................................................................................................................................................. 209
Ртутный барометр.......................................................................................................................................................................... 209
Химический барометр................................................................................................................................................................. 211
Детектор воздушного потока................................................................................................................................................... 212
Воздушный термометр................................................................................................................................................................ 213
Создание искусственных облаков.......................................................................................................................................... 214
Воздушный барометр................................................................................................................................................................... 216
Исследование конвекционных потоков.............................................................................................................................. 217
Гелиограф........................................................................................................................................................................................... 218
Оптический радиометр............................................................................................................................................................... 219
Метеорологический зонд........................................................................................................................................................... 220
Список вопросов для изучения метеорологии (погоды)............................................................................................. 222

ЧАСТЬ III. Биология................................................................................................................................. 231

Глава 8. Основное биологическое оборудование..............................................................................233

Источник света для микроскопа............................................................................................................................................. 233
Лупа из капли воды....................................................................................................................................................................... 234
Пипетка............................................................................................................................................................................................... 234
Микроскоп с малым увеличением......................................................................................................................................... 234
Микроскоп Левенгука.................................................................................................................................................................. 235
Разведение бактерий................................................................................................................................................................... 237
Микрограф........................................................................................................................................................................................ 238
Поляризационный светофильтр............................................................................................................................................. 239
Микробиологические культуры.............................................................................................................................................. 241
Выращивание артемий................................................................................................................................................................ 243
Создание микропрепаратов для микроскопа.................................................................................................................. 245
Микротом........................................................................................................................................................................................... 247
Точный микротом........................................................................................................................................................................... 248
Лабиринт для животных.............................................................................................................................................................. 249
Сачок.................................................................................................................................................................................................... 250
Морилка............................................................................................................................................................................................. 250
Энтомологическая коробка....................................................................................................................................................... 251
Камера быстрой заморозки...................................................................................................................................................... 251
Грудная клетка................................................................................................................................................................................. 252
Метаболическая камера............................................................................................................................................................. 253
Аквариум............................................................................................................................................................................................ 254

Оглавление 11

Террариум.......................................................................................................................................................................................... 255
Препаровальная игла................................................................................................................................................................... 256
Булавки для препарирования.................................................................................................................................................. 257
Нож для препарирования.......................................................................................................................................................... 257
Клетка для подопытных животных......................................................................................................................................... 257
Список вопросов для изучения биологии.......................................................................................................................... 258

ЧАСТЬ IV. Приложения...........................................................................................................................283

Приложение 1. Источники химических веществ и материалов......................................................285

Продажа химических веществ и другие материалы...................................................................................................... 285

Приложение 2. Таблица мер и весов....................................................................................................293

Основные единицы международной системы единиц................................................................................................ 293
Линейные единицы измерения............................................................................................................................................... 293
Единицы измерения количества............................................................................................................................................. 293
Единицы измерения жидкости................................................................................................................................................ 293
Единицы измерения веса/массы............................................................................................................................................. 294
Единицы измерения времени.................................................................................................................................................. 294

Приложение 3. Таблица преобразования температур.....................................................................295

Приложение 4. Таблица химических элементов................................................................................297

Приложение 5. Дополнительные примечания...................................................................................299

Примечание 1. Работа с животными...................................................................................................................................... 299
Примечание 2. Безопасность: работа со стеклом........................................................................................................... 299
Примечание 3. Безопасность: работа с открытым огнем............................................................................................ 300
Примечание 4. Безопасность: работа с горячим стеклом........................................................................................... 300
Примечание 5. Детские бутылочки........................................................................................................................................ 301
Примечание 6. О спирте.............................................................................................................................................................. 301
Примечание 7. Изопропиловый спирт................................................................................................................................. 301
Примечание 8. Консервные банки......................................................................................................................................... 301
Примечание 9. Разборные крышки........................................................................................................................................ 302
Примечание 10. Безопасность: оголенные провода..................................................................................................... 302
Примечание 11. Альтернатива угольной дуге.................................................................................................................. 303
Примечание 12. Батарейки для фонарика.......................................................................................................................... 303
Примечание 13. Безопасность: наблюдение за солнцем и работа с угольной дугой..................................... 303
Примечание 14. Безопасность: сухой лед........................................................................................................................... 304
Примечание 15. Вес монет......................................................................................................................................................... 304
Примечание 16. Кислоты............................................................................................................................................................ 304
Примечание 17. Безопасность: работа с химическими веществами..................................................................... 305

12 Оглавление

Примечание 18. Меркурохром................................................................................................................................................ 306
Примечание 19. Плотность или удельный вес.................................................................................................................. 306
Примечание 20. Нафталиновые шарики............................................................................................................................. 306
Примечание 21. Тетрахлорметан............................................................................................................................................ 306
Примечание 22. Карты звездного неба (планисферы).................................................................................................. 306
Примечание 23. Карты планет.................................................................................................................................................. 307
Примечание 24. Линзы................................................................................................................................................................. 307
Примечание 25. Дифракционная решетка......................................................................................................................... 307
Примечание 26. Ртуть для манометра.................................................................................................................................. 307
Примечание 27. Использование телескопа....................................................................................................................... 308
Примечание 28. Источники радиации.................................................................................................................................. 308
Примечание 29. Диффузионная камера.............................................................................................................................. 308
Примечание 30. Сухая электрическая батарея № 6....................................................................................................... 309
Примечание 31. Электронный электроскоп...................................................................................................................... 309
Примечание 32. Конструирование «ртутного» выключателя.................................................................................... 310
Примечание 33. Трансформатор или нагрузка................................................................................................................ 310
Примечание 34. Накальный трансформатор.................................................................................................................... 311
Примечание 35. Современный мостовой выпрямитель.............................................................................................. 311
Примечание 36. Индикатор движения тока....................................................................................................................... 312
Примечание 37. Цифровой компьютер............................................................................................................................... 313
Примечание 38. Центробежная сила?.................................................................................................................................. 313
Примечание 39. Детали механизированного стробоскопа........................................................................................ 314
Примечание 40. Секундомер из проигрывателя пластинок...................................................................................... 314
Примечание 41. Припаивание к жестяной банке............................................................................................................ 315
Примечание 42. Водные барометры..................................................................................................................................... 315
Примечание 43. Химический барометр............................................................................................................................... 316
Примечание 44. Привязной метеорологический зонд................................................................................................ 317
Примечание 45. О вскрытии...................................................................................................................................................... 317

Предметный указатель............................................................................................................................ 318

Отзывы о книге

Смыслом жизни моего отца было наблюдать за радостью открытий, которую ис­
пытывали его ученики во время экспериментирования. Он был новатором и по­
лагал, что ученики лучше усвоят материал, если получат собственный практиче­
ский опыт, работая с обычными предметами. Очень приятно видеть, что Уинделл
Оскей вернул эту книгу к жизни, чтобы подтолкнуть к исследованиям новое по­
коление детей.

Стефан Барретт

На первый взгляд, проекты в этой книге (например, конструирование печи с уголь­
ной дугой или водородного генератора) могут показаться пугающими, даже опас­
ными, и в этом-то весь смысл! Исследовательские умения и навыки, получаемые
при проведении настоящих опытов, описанных в книге, развивают критическое
мышление, учат внимательно наблюдать, а это необходимо педагогам и ученикам,
если они хотят по-настоящему понять науку. Сегодня эта книга не менее актуаль­
на, чем при первом издании, ведь она поддерживает любопытных людей всех воз­
растов, побуждая их хорошенько повеселиться, занимаясь серьезными исследова­
ниями — с этого начинается любовь к науке!

Майк Петрич, «Мастерская — Эксплораториум»

Это намного, намного больше, чем лаборатория «Сделай сам». Это действительно
довольно полный курс экспериментальной науки.

Форрест М. Мимс III, автор и ученый-любитель

Предисловие

Эта книга научит вас делать потрясающие вещи: и до сих пор популярна, особенно учитывая тем­
угольно-дуговую печь, камеру Вильсона, меха­ пы научно-технического прогресса в последние
нический стробоскоп, радиометр, оптический полвека. Одна из причин этого в том, что она
микрометр, электромагнит, микротом, спектро­ достоверна, не упрощенная и не сокращенная:
скоп и многое другое. Вы будете выдувать стекло, здесь есть на выбор несколько действительно
ловить жуков и зачищать концы электрических лакомых (т. е. потенциально опасных) проектов,
проводов. Вы узнаете, каковы на вкус кислоты и которые сегодня недоступны в научных книгах
щёлочи, кто обитает в капле воды и как ваши лег­ для молодежи, но были вполне приемлемы ра­
кие втягивают воздух. Вы будете измерять массу, нее. Сегодня мы лучше понимаем многие опас­
плотность, объем, давление, температуру, время, ности, но в этой книге не стало больше опасности
влажность, космическое излучение, электропро­ с момента ее первого издания.
водность и оптическую поляризацию. Вы будете
изолировать водород, соберете электрический Мое первое знакомство с этой книгой состоя­
двигатель, вырастите горы сладких кристаллов лось, когда мне было 10 лет, в 1984  году, в на­
и буквально выжжете запись дневной погоды, чальной школе Эйнсворт, в Портленде, штат
используя гелиограф Кэмпбелла–Стокса. Орегон. Тогда я был пятиклассником и вместе с
одноклассниками регулярно посещал школьную
И хотя можно создать множество приборов, библиотеку. В одно из таких посещений библио­
смысл не только в этом. Начав изучать только текарь рассказывал нам о десятичной класси­
приборы, вы упустите суть книги, не увидите фикации Дьюи и о том, как была организована
леса за деревьями. По своей сути, — это научная библиотека. В то время я уже был заядлым чи­
книга. Каждый проект сопровождается набором тателем и часто пролистывал (как делают дети
вопросов для изучения, которые побуждают вас в определенном возрасте) выставленные книги
спрашивать себя: «Могу ли я рассуждать как во время посещения библиотеки. Все измени­
ученый?» За этим стоит что-то большее: одна из лось, когда я узнал о десятичной классифика-
самых экстраординарных коллекций, «ярмарка ции Дьюи. Научные книги были в индексном
научных идей», список идей исследовательских классе 500, а поскольку я уже знал, что когда вы-
проектов с более 1600 незаконченных вопросов расту, я стану ученым, то книги из класса 500 и
для исследований из области химии, физики, стали тем, на что я тратил все время.
биологии и геологии.
В разделе научной литературы школьной библи­
Общепризнанно, что эта книга является одной отеки имелись книги с разными названиями  —
из лучших в области практических научных про­ и абстрактными, и эзотерическими, и скучными,
ектов, среди всех, когда-либо написанных. Пер­ и (надеюсь) удивительными. Ничего странно-
воначально она была опубликована в 1963 году го, что одно название привлекло мое внимание:

16 Предисловие

«До­машняя лаборатория для занимательных опы- Все эти причины, а также тот факт, что обуче­
тов»(«BUILD-IT-YOURSELFSCIENCELABO­RA­­- ние науке — хорошее дело, привели к тому, что
TO­RY»). Это было именно то, что я хотел сделать. программа Барретта «Построй сам науку» стала
настолько популярной, что частные лица и ор­
Я не знаю, сколько людей имели такой же хоро­ ганизации со всех уголков США заказали более
ший опыт взросления. В смысле, посещая школу 4000  комплектов его уроков, отпечатанных на
в Портленде, я (сам того не зная) развивался в мимеографе. Это привело к тому, что у Барретта
сфере влияния автора. Раймонд Барретт в тече­ появилось собственное обучающее научное теле­
ние семи лет был учителем в школьном округе шоу, в котором говорилось в частности о том, как
Портленда, прежде чем в 1959 году его пригла­ собрать приборы дома. Известность програм­
сили работать директором образования в Оре­ мы, в конце концов, привлекла внимание ком­
гонский музей науки и промышленности, и на пании Doubleday, которая заключила контракт
этом посту он находился 22 года. Там Барретт с Барреттом на создание книги, основанной на
разработал новые практические, эмпирические его уроках. Барретт усовершенствовал и рас­
подходы к преподаванию науки. Он увеличивал ширил планы уроков. Результаты его работы вы
привлекательность обучения с помощью клас­ видите перед собой, с иллюстрациями штатного
сов, семинаров, лагерей. Он руководил научным художника Орегонского музея науки и промыш­
образованием как на Тихоокеанском Северо- ленности Джоан Меткалф (Joan Metcalf).
Западе, так и по всей стране, обучая учителей
лучшим способам преподавания науки. К тому времени, как я прочитал книгу в середи­
не 1980-х гг., ей было уже 20 лет, а ее автор уже
В период работы учителем и в первые годы ра­ ушел из Орегонского музея науки и промышлен­
боты в Орегонском музее науки и промышлен­ ности.
ности Барретт начал разрабатывать комплекс
учебных планов для научных проектов «сделай Помню, в детстве я особенно восхищался одним
сам», предназначенных для учеников средней маленьким открытием, которое сделал во вре­
и высшей школы. Эти планы разрабатывались мя работы над одним из проектов этой книги.
для стимулирования интереса учеников к науке, Я искал крохотных простейших в каплях воды
в пример приводились Галилей, Ньютон и Фа­ из пруда, используя для этого школьный микро­
радей, которые (согласно истории) создали свои скоп. Но увидеть их было трудно, т.  к. они ма­
лаборатории и самых простейших материалов. ленькие, быстрые и прозрачные. В проекте гово­
В этих планах описывалось, как наскоро сма­ рилось об использовании в микроскопе перекре­
стерить около 200 лабораторных приборов, щивающихся поляризаторов, чтобы смотреть на
в основном, из подручных средств, и их исполь­ кристаллы или рыбьи хвосты, и мне показалось,
зование в более чем 2000 экспериментов. что это могло бы решить проблему с микробами.
Я модифицировал микроскоп, установив поля­
Начало 1960-х годов было довольно необычным ризационные фильтры выше и ниже образца (см.
временем. Все еще длился Спутниковый кризис. разд. «Поляризационный светофильтр» главы 8),
Противники Америки в холодной войне были стащив фильтры из набора импровизированных
умными и технологически развитыми — мы 3D-очков. Глядя через пересекающиеся поляри­
должны были конкурировать. зационные фильтры, можно видеть только то,
что находится между ними, что меняет поляри­
Началась космическая гонка. Соединенные Шта­ зацию света; все остальное выглядит черным.
ты имели заслуживающую доверия программу И вуаля! Простейшие все также были маленьки­
полета человека в космос, приоритетной была ми и быстрыми, но теперь они светились белым
программа высадки землян на Луну. Научное на черном фоне. Я (повторно) открыл прими­
образование было на подъеме. Люди нуждались
в лучших способах изучения науки.

Предисловие 17

тивную форму микроскопии в темном поле, и «общие иглы» для инъекций, которые действи­
это было поразительно. тельно несут высокий риск инфицирования при
обмене среди наркоманов.
В наше время современные созидатели и созда­
тели образовательных движений помогли раз­ Но надежда есть. Книга Гивера Тулли и Джули
жечь культурный интерес в прикладном обра- Спиглер «50 опасных вещей, которые вы долж-
зовании, особенно в сфере STEM-дисциплин ны разрешить ребенку» («50 Dangerous Things
(Science, Technology, Engineering, Mathematics — (you should let your children do)») стала отлич­
естественные науки, технологии, инженерия и ным напоминанием, что хорошо организован­
математика) и STEAM (STEM плюс Art — искус­ ные потенциально опасные действия  — это не­
ство), да такой, какого не было с 60-х годов вероятный инструмент для изучения, как де­
XX века. лать что-то безопасно и хорошо. И креативные
пространства-мастерские, и обучение креативу
В некотором смысле, это тяжелая борьба. Мы помогают людям признать, что детям и молодым
живем в эпоху, когда правят нормы нулевой то­ совершеннолетним людям нужно время, чтобы
лерантности, означающие, что детей временно играть, чинить что-то, исследовать, создавать
отстраняют от учебы или исключают из школы вещи своими руками и учиться на своем опыте.
за хранение «опасных» предметов вроде нож- Опыт создания вещей является важной частью
ниц. Знакомый профессор недавно рассказал мне развития физической интуиции, познания, как
историю о родителе, который позвонил и вы­ действительно устроен мир, и помогает оттачи­
сказал недовольство, что его ребенок подвергся вать навыки критического мышления.
риску заражения из-за обмена иглами, т. к. в их
классе электронного текстиля нерегулярно сте­ Лично для меня это та книга, которая научила
рилизуют швейные иглы. Согласитесь, это до­ меня создавать вещи.
вольно необычно уколоться детской швейной
иглой, да еще и двум ученикам сразу, так, чтобы Уинделл Оскей, октябрь 2014
возник риск заражения. Наверное, они путают

ЧАСТЬ I

Химия



Основное 1
Лабораторное оборудование

Лабораторный верстак тылки. Вставьте в отверстие пробки короткую
стеклянную трубку, которую, в свою очередь, со­
Цель: простой универсальный рабочий стол, едините с резиновым шлангом. Получился слив­
который можно легко собрать дома или в шко­ ной шланг, который будет отводить все лишнее
ле. Он оборудован источниками электрического в ведро.
тока, воды, а также раковиной.
Еще одна бутылка будет служить для подачи
Материалы: старый стол (как вариант стол воды. Подача воды регулируется прищепкой
можно сделать самому), доски для полок толщи­ для белья, которая выполняет функцию крана
ной не менее 25 мм и шириной 200–300 мм, две (см. рис. 1.1).
5-литровые стеклянные1 бутылки (в качестве
альтернативы можно использовать жестяные Сделайте полки и установите их на столе. Соору­
банки), стеклянная трубка, резиновая трубка, дите конструкцию полок с помощью боковых
ведро и воронка. досок (см. рис. 1.1). Позади полок прибейте лист
фанеры. Полки нужны для хранения ваших на­
Изготовление: любой старый стол можно пре­ учных приборов, учитывайте это при планиро­
вратить в верстак. Стол нужно покрыть клеен­ вании размеров (ширины доски). Химикаты и
кой2 (прибить гвоздями или посадить на клей) стеклянные трубки можно хранить в ящике сто­
или фанерой толщиной 3–4  мм (лист фанеры ла, если он оборудован ящиком. Полки плани­
1,5×1,5  м стоит около 200–300  руб.3). В столе руйте так, чтобы не тратить попусту простран­
сделайте отверстие, чуть меньшего размера, чем ство стола и при этом ваши материалы храни­
диаметр бутылки (рис. 1.1). Оно необходимо для лись в безопасности.
нашей будущей раковины. Отрежьте от бутылки
дно со стенками (примерно 8 см) и зашлифуйте Источник питания установите под столом (см.
края с помощью напильника или наждачной бу­ разд.  «Ист­ очник постоянного или переменного
маги (см. разд. «Бутылочный резак» далее в этой тока» главы  4) так, чтобы провода проходили
главе). Вставьте резиновую пробку с одним от­ в отверстие в столе. Прикрепите пружинные
верстием подходящего размера в горлышко бу­ клеммы4 на столе. Так вы сможете подключаться
к источнику постоянного или переменного тока.
1  Пластиковые емкости использовать не рекомендуется,
т.  к. их материал подвержен воздействию химических Ваш рабочий стол должен находиться поблизо­
веществ, с которыми вы можете работать. — Прим. пер. сти от розетки стационарной сети электропита­
ния, чтобы вы могли подключиться к ней.
2  Идеально подойдет линолеум или виниловое покры­
тие. 4  Электрические разъемы, используемые для подачи
энергии.
3  Здесь и далее: цены актуальны на момент перевода
книги, весна 2016 г. — Прим. пер.

30 Часть I. Химия

Гравитационная бутыль
для воды

Цель: обеспечивает постоянную подачу воды, и
ее легко можно наполнить снова.

Материалы: 5-литровая бутылка, подходящая
по размеру резиновая пробка с двумя отверстия­
ми, стеклянная трубка, пластиковая воронка, ре­
зиновая трубка и прищепка.

Изготовление: вставьте стеклянную трубку
с во­р­ онкой в одно из отверстий крышки (см.
разд.   «Круглая длинная воронка» далее в этой
главе). Согните другой фрагмент трубки, нагрев
его в пламени спиртовой горелки. Вставьте длин­
ный конец в другое отверстие крышки. Наденьте
резиновую трубку на другой конец стеклянной
трубки и прикрепите прищепку на резиновую
трубку, чтобы вода не вытекала (рис. 1.2).

Рис. 1.1. Стеллаж: продумайте расположение Рис. 1.2
надставки из полок на рабочем столе.
Эксплуатация: поставьте бутылку на верхнюю
Собрать полки можно из сосновых досок полку стеллажа. Наполните бутылку через во­
шириной 200–300 мм ронку. Возьмите в рот резиновую трубку и втя­
ните воздух, чтобы вода начала литься (сифо­
нирование), потом зажмите трубку прищепкой.
Другой способ заставить воду течь  — продуть
воздух через воронку. Бутылка с водой должна
стоять так, чтобы шланг из нее опускался прямо
в раковину.

Глава 1. Основное лабораторное оборудование 31

Современный совет Рис. 1.3
по технике безопасности предмет, например на ручку швабры, и повер­
нуть вокруг своей оси.
Никогда не втягивайте ртом через трубку те Эксплуатация: если колба лампочки пол-
жидкости, которые нельзя пить. Жидкость легко ностью круглая, можно использовать в каче­
может попасть в рот! См. врезку «Современный стве подставки жестяную банку из-под кофе
совет по технике безопасности» в разд. «Пипет­ (см. разд.  «Треножник и регулируемые кольца»
ка для рта» далее в этой главе об опасности далее в этой главе). Горячую колбу можно брать
сифонирования ртом в лаборатории и разд. «Ла­ щипцами (см. разд. «Кольцо и держатель проби-
бораторная промывалка» далее в этой главе рок» далее в этой главе). Пробки можно купить
о том, чем можно дуть в воронку. в специализированных магазинах, продающих
лабораторное оборудование, или высверлить
Химическая колба из коры пробкового дерева (см. разд.  «Кресто-
из лампочки образный соединитель» далее в этой главе).

Цель: сделать стеклянную колбу, которую мож­ Советы по технике безопасности
но нагревать и затыкать пробкой.
1. Будьте осторожны при работе с черным ма-
Материалы: перегоревшая лампочка5 любого териалом на цоколе лампочки, т. к. он сильно
размера и формы. крошится.

Изготовление6: отогните мягкий металличе­ 2. Работайте медленно и аккуратно, чтобы лам-
ский кончик контакта в нижней части цоколя почка не разбилась. Аккуратно просовывайте
лампочки плоскогубцами или ногтем. Покрути­ напильник в лампочку.
те металлическую часть так, чтобы она оторва­
лась. Теперь на месте металлического кончика 3. Не используйте флуоресцентные лампочки.
появилось отверстие. Используя заостренный Внутри находится вредное вещество.
напильник или маленькую отвертку, раскрошите
черный материал вокруг отверстия. Чтобы пол­ Современный совет
ностью снять его, можно использовать боковые по технике безопасности
кусачки. После того как черный материал будет
раскрошен, переверните лампочку и потрясите См. примечание 2 в приложении 5, в котором
ее. Просуньте напильник в отверстие лампоч­ приведены советы по безопасной работе со
ки и сломайте стеклянную ножку и проволо­ку стеклом. Главным образом, нужно надевать
электродов, ведущих к нити накала в централь­ защитные очки и беречься от порезов, т.  к.
ной части колбы лампочки. Потом вытряхните стекло легко бьется.
содержимое лампы (рис.  1.3). Если в процессе
манипуляций вы погнули край колбы, его можно
сделать снова ровным. Для этого нужно надеть
колбу на любой цилиндрический деревянный

5  Именно лампа накаливания, не флуоресцентная или
светодиодная.
6  Оберните колбу лампочки тканью или используйте
рабочие перчатки во время работы, чтобы не порезаться,
если лампочка разобьется. — Прим. пер.

32 Часть I. Химия

Рассуждай как ученый Рис. 1.4

1. Что представляет собой черный материал? цами с обеих сторон от надреза. Трубка легко
Можете ли вы исследовать его и определить, сломается в нужном месте (рис. 1.4).
проводит ли он электричество? Эксплуатация: перед тем, как вставлять трубку
в тугое отверстие резиновой пробки, опустите
2. Наконечник на цоколе лампочки сделан из конец трубки в мыльную воду. Если вы продела­
железа? Как вы можете проверить это? ли отверстие в пробке самостоятельно, залейте
отверстие вокруг трубки воском от свечи.
3. В чем разница между перегоревшей лампоч­
кой и не перегоревшей? Испытайте обе лам­ Современный совет
почки. по технике безопасности

4. Что содержится во флуоресцентной лампе, от­ См. примечание 2 в приложении 5, в котором
личающее ее от лампы накаливания? Не пы- приведены советы по безопасной работе со
тайтесь открыть флуоресцентную лампочку! стеклом.

5. Существуют ли лампочки с цоколем большего Сгибание
диаметра? Изучите лампы для уличных све­ стеклянной трубки
тильников.
Цель: многие эксперименты требуют наличия
6. Можно ли использовать трубочку для напит­ по-разному изогнутых трубок. Цена изогнутых
ков в качестве стеклянной трубки для вашей трубок довольно высока, поэтому вы можете со­
колбы? Если у вас нет пробки, как вы можете гнуть их самостоятельно. Для этого требуется
закрыть отверстие в колбе? подходящий источник тепла, например, спир­
товка, пропановая горелка или горелка Бунзена.
Разрезание Материалы: стеклянная трубка, источник теп­
стеклянной трубки ла (спиртовка, пропановая горелка или горел­
ка Бунзена). Большинство спиртовок дают не
Цель: в специализированных магазинах можно слишком много тепла, поэтому процесс займет
купить стеклянные трубки любой длины, на­ намного больше времени, чем при использова­
пример 500, 1500 и даже 2700  мм, а компании, нии горелок указанного типа. Пропановая го­
занимающиеся изготовлением неоновой рекла­ релка дешева и незаменима в лаборатории.
мы, могут продавать трубки и большей длины. Изготовление: увеличьте пламя горелки до до­
Обычно цена стеклянной трубки зависит от дли­ вольно высокого уровня. Медленно поднесите
ны трубки, диаметра, толщины и типа стекла. к кончику пламени стеклянную трубку в пла­
Желательно перед покупкой выяснить, трубка
какой длины вам понадобится.

Материалы: стеклянная трубка нужной длины
и напильник.

Изготовление: положите трубку на ровную по­
верхность. Поцарапайте острым краем напиль­
ника трубку в месте отреза. Лучше сделать один
твердый штрих в одном направлении. Возьмите
трубку двумя руками, надавите большими паль­

Глава 1. Основное лабораторное оборудование 33

нируемом месте изгиба (рис.  1.5). Когда стекло Мензурка
нагреется, его можно будет легко согнуть. Со­ и химическая колба
гните трубку так, как вам нужно, и удерживай­
те ее в этом положении вдали от пламени до тех Цель: мензурка, или мерный цилиндр8, служит
пор, пока оно не остынет и не затвердеет (около для точного измерения количества жидкости.
10  с7). Чтобы сделать изгиб трубки более плав­ В химии он используется по-разному как для из­
ным, можно использовать специальные горел­ мерения количества химических веществ, так и
ки, позволяющие менять форму пламени, чтобы для вычисления объемов твердых тел, например
пламя нагревало несколько сантиметров трубки камней.
одновременно.
Материалы: детские стеклянные бутылочки9
Рис. 1.5 или другие бутылки с прямыми стенками, пи­
петка со шкалой.
Советы по технике безопасности
Изготовление: стеклянные детские бутылочки
1. Будьте осторожны при работе с открытым превосходно подойдут в качестве лабораторно­
пламенем. Убедитесь, что горелка располо- го оборудования. Маркировка на них нанесена
жена устойчиво. в миллилитрах. Стандартный объем  — 240 мл
(или 200 мл). Их можно нагревать над спиртов­
2. Не прикасайтесь к нагретой части трубки. кой. К ним подходят пробки диаметром 29 мм10,
Стекло остывает медленно. что превращает бутылочки в отличные колбы.
А  благодаря цилиндрической форме они могут
Современные советы использоваться в качестве пробирок.
по технике безопасности
Сделать мензурку можно и своими руками, ис­
В дополнение к работе со стеклом комнатной пользуя узкую прямую бутылку и пипетку. На­
температуры (см. примечание 2 в приложении 5) клейте кусок узкой бумажной клейкой ленты
этот проект связан с работой с открытым пламе- сверху вниз с одной стороны бутылки (рис. 1.6).
нем и горячим стеклом.
См. примечание 3 в приложении 5 для ознакомле- Рис. 1.6
ния с правилами безопасности при работе с от-
крытым пламенем. 8  Первоначально он назывался «градуированный» ци­
См. примечание 4 в приложении 5 для ознакомле- линдр. Но это название не прижилось. Используйте на­
ния с правилами безопасности при работе с го- звание «мерный цилиндр» или «мензурка», чтобы избе­
рячим стеклом. жать путаницы.
9  См. информацию о детских бутылочках в примечании  5
7  Будьте осторожны! Через 10 с стекло все еще очень го- приложения 5.
рячее! Не касайтесь места изгиба! 10  Например, 32/25 мм или 34/27 мм.

Глава 1. Основное лабораторное оборудование 39

Зажим бюретки банок есть еще одно преимущество  — их легко
и держатель пробирок мыть в отличие от обычных колб.
Материалы: банка из боросиликатного стекла
Цель: этот зажим применяется в химии. Один и крышка17 к ней, дрель или короткий фрагмент
зажим присоединен к круглому основанию бю­ металлической трубки диаметром 10–20  мм и
ретки, а другой используется для удерживания длиной 8–10 см, напильник.
пробирки и других мелких предметов. Изготовление: просверлите в центре крыш­
Материалы: две деревянные прищепки, скотч. ки отверстие достаточно большого размера для
резиновой пробки. Сверлите снаружи, чтобы
Рис. 1.13 наружные края отверстия были ровными. Если
у вас нет дрели или сверла нужного диаметра,
Изготовление: просуньте одно ушко прищепки используйте короткий фрагмент металлической
под пружину другой, сбоку (рис. 1.13). Скрепите трубки. Наточите напильником один конец труб­
их вместе скотчем. Одно ушко второй прищепки ки, чтобы он стал довольно острым (рис.  1.14).
просуньте в конец штанги круглой стойки16. Если Положите крышку на ровную деревянную по­
нажать на свободное ушко первой прищепки, за­ верхность и проделайте отверстие, аккуратно
жим открывается, чтобы можно было вставить постучав по трубке молотком (см. рис. 1.14).
пробирку или другой мелкий предмет. Этот за­
жим будет также удерживать стекла, картон и Рис. 1.14
дифракционные решетки. В отдельности зажим
может служить пробиркодержателем. Современные советы
по технике безопасности
Химическая колба
из боросиликатного стекла 1. Работайте в защитных очках и берегите руки,
когда пользуетесь инструментами.
Цель: боросиликатная посуда не трескается при
резких изменениях температуры, и поэтому ее 2. Края отверстия, которое вы сделали, могут
можно нагревать над спиртовкой. Из такой по­ быть очень острыми. Используйте напильник,
суды получаются отличные спиртовки больших чтобы сгладить их.
размеров. В продаже доступны банки разного
объема, что позволяет применять их для лю­ Эксплуатация: чтобы пользоваться банкой как
бых целей, и разных производителей (напри­ колбой, наденьте крышку на банку и вставьте ре­
мер, TimA или более дорогие Mason Jar). У этих зиновую пробку подходящего диаметра.

16  См. разд. «Штатив» далее в этой главе. 17  Используйте металлическую, не пластиковую крышку.

ЧАСТЬ II

Физика



Астрономия и свет 2

Карта звездного неба Другой способ изготовления карты звездного
неба требует наличия проектора. В проектор по­
Назначение: карта звездного неба может местите черный диск и спроектируйте большое
быть установлена на любое время любого дня изображение на стену. Прикрепите картон на
в году. С ее помощью можно предсказать по­ стену и нарисуйте карандашом точки в местах,
ложение на небе любых звезд, планет, созвез­ где отображаются звезды. Нарисовать их кра­
дий, комет или спутников. ской можно позже. Тем же способом скопируйте
внешнюю часть карты. Такую увеличенную кар­
Материалы: карта звездного неба, купленная ту звездного неба можно прикрепить на проб­
в магазине или сделанная самостоятельно1. ковую доску или фанеру с помощью кнопки в
центре.
Вы можете сделать карту звездного неба боль­
шого размера, если у вас есть образец. Вам по­ Эксплуатация: у карты звездного неба четыре
надобятся следующие материалы: один большой угла. Угол, отмеченный меткой «Север», держи­
лист черного картона, лист картона более свет­ те наверху. Прямо под словом «Север» находит­
лого цвета, серебряная или белая краска и про­ ся время дня. Справа от полуночи указано время
ектор2. 23 ч, 22 ч и т. д. Подходящее время для наблюде­
ния за звездами — 20 ч, поэтому поверните чер­
Изготовление: можно сделать точную копию ный диск, чтобы месяц и день находились прямо
карты звездного неба, удалив внутренний чер­ над нужным временем. Таким образом вы уста­
ный лист со звездами и скопировав рисунок с по­ новили карту, чтобы видеть положение звезд на
мощью копировальной бумаги. Точки, которы­ небе сегодня, в 8 часов вечера.
ми обозначены звезды, можно потом перевести
на черный картон. Затем скопируйте наружную В зависимости от того, в какую сторону вы буде­
часть карты. Прикрепите изготовленную карту те смотреть, поверните всю карту целиком. Если
на лист фанеры кнопкой в центре черного звезд­ вы будете смотреть на север, поверните карту
ного диска так, чтобы диск можно было вращать. так, чтобы слово «Север» на карте было внизу
Звезды будут лучше выделяться на черном фоне, (рис. 2.1). Звезды, которые оказались на нижнем
если нарисовать их серебряной или белой кра­ краю карты, находятся прямо над горизонтом.
ской. Звезды, которые вы видите чуть выше в небе,
расположены между краем карты и ее центром.
1  См. примечание 22 в приложении 5 о том, как получить Звезды в центре карты находятся у вас прямо над
такую карту. Скачать и распечатать  — один из вариан­ головой. Можете ли вы найти Большую Медве­
тов. дицу?
2  Например, документ-камера плюс цифровой проек­
тор.

92 Часть II. Физика

Рис. 2.1. Карта звездного неба. Метка «Север» ра, Марс, Юпитер и Сатурн. Установите год на
должна быть внизу, чтобы вы смотрели на север карте. Используя месяц года и название пла­
Если вы хотите увидеть звезды на южной сто­ неты, вы сможете определить, в каком созвез­
роне неба, поверните карту, чтобы слово «Юг» дии находится планета или с каким созвезди­
было внизу. И снова: звезды у нижнего края кар­ ем поблизости. Обычно указана аббревиатура
ты  — это звезды над горизонтом. Чем ближе к созвездия. Полное название дано в списке со­
центру карты находится звезда, тем выше над кращений.
горизонтом она располагается.
Точно так же, если вы хотите увидеть звезды на Для определения положения планеты взгля­
западной стороне неба, поверните карту, чтобы ните за пределы созвездия. Все планеты нахо­
слово «Запад» было внизу. Если вы хотите изу­ дятся близко к горизонту. Если планета видна
чить звезды на восточной стороне неба, повер­ в то время, которое вы установили по карте,
ните карту, чтобы слово «Восток» было внизу. значит, созвездие будет находиться в черном
Большие точки обозначают самые яркие звез­ круге. Обратите внимание на направление со­
ды. Используя эти яркие звезды как ориентиры, звездия на карте звездного неба. Это направ­
можно определить все созвездия на небе. Обра­ ление, в котором вы будете видеть планету.
тите внимание, что некоторые из этих больших
звезд обозначены греческими буквами3. Если При возникновении сложностей с распозна­
вы перевернете карту и взглянете на оборот, ванием планет воспользуйтесь подсказкой:
то обнаружите название звезды в этом созвез­ Венера  — очень яркий объект, самый яркий
дии, а также яркость и величину звезды. после Солнца и Луны. Юпитер — очень яркий
Для того чтобы определить местоположение и окрашен в белый цвет. Сатурн  — тусклый,
планет, изучите информацию на обороте кар­ желто-зеленого цвета, и найти его можно ря­
ты внизу4. Вы увидите четыре планеты: Вене­ дом с Юпитером5. Марс — яркий и красный.
3  Обозначения различны на разных картах.
4  См. примечание 23 в приложении 5, если у вас нет но­ Рассуждай как ученый
вейшей карты расположения планет.
1. Держите карту над головой. Сделайте один
оборот диска. Вот что происходит в небе в те­
чение суток. Кажется ли вам, что звезды дви­
гаются? В чем настоящая причина этого дви­
жения?

2. Найдите Большую Медведицу. Держите карту
так, чтобы слово «Север» было внизу. Повер­
ните карту звездного неба на сутки. Что про­
изошло с Большой Медведицей? Исчезает ли
Большая Медведица из поля зрения? Можете
ли вы найти другие звезды, которые всегда
видны? Где расположены эти звезды?

3. Где находится Полярная звезда, указывающая
на Северный полюс? Почему кажется, что она
неподвижна, тогда как все другие звезды дви­
жутся?

5  Это верно для того времени, когда была написана ори­
гинальная книга, но в общем это не так. Сближение Са­
турна и Юпитера можно ожидать в 2020 и 2040 гг.

Глава 2. Астрономия и свет 93

4. Ваша карта подходит для любого места на­ лампы на листе бумаги. Расстояние от линзы
блюдения на Земле? до бумаги и есть фокусное расстояние.

5. Были ли другие звезды в качестве Полярной Фокусное расстояние поможет определить, на­
звезды за всю историю планеты Земля? сколько длинным можно сделать телескоп. Дли­
на каждой трубки должна быть больше, чем
6. Существует ли аналогичная Полярная звезда фокусное расстояние линзы. Во-первых, устано­
для Южного полюса? вите линзы. В листе картона вырежьте круглое
отверстие. С помощью резинового клея при­
7. Все звезды Большой Медведицы одиночны? клейте линзу по краям к картону с отверстием.
Посмотрите внимательно на звезды в ручке Самая маленькая линза8 должна крепиться к
ковша Большой Медведицы. Для этого нужен картонной трубке. Установите конец трубки на
телескоп или бинокль. картон. Центрируйте линзы, а затем очертите
конец трубки. Вырежьте из картона круг по
Рефрактор внутренней стороне линии. Круг будет точно
вписываться в отверстие трубки. Приклейте
Назначение: рефрактор  — оптический теле­ картон с линзами. Теперь сделайте внешнюю
скоп, в котором для сбора света используется трубку телескопа, обернув картонную трубку
система линз, называемая объективом. Работа листом картона и скрепив его скотчем. Обер­
таких телескопов обусловлена явлением реф­ ните второй слой поверх первого и закрепите
ракции (преломления). Телескоп можно ис­ скотчем. Сдвиньте оба листа с трубки и вынь­
пользовать для разных целей. В простой теле­ те внутренний лист. Внешняя трубка исполь­
скоп можно наблюдать кратеры на Луне, четы­ зуется для выдвижения и будет просто надета.
ре самых крупных спутника Юпитера и кольца Установите держатель второй линзы в конец
Сатурна. Через него можно увидеть пятна на трубки при помощи резинового клея. Вставьте
Солнце. Никогда не смотрите непосредствен- две трубки друг в друга — сборка телескопа за­
но на солнце! Никогда не смотрите непосред- вершена. Укоротить выдвижную трубку мож­
ственно на солнце через телескоп! Солнечный но, обрезав ее ножницами.
свет очень яркий и может нанести глазам вред
и даже ослепить вас! (См. разд.  «Наблюдение Рис. 2.2
солнечных пятен» далее в этой главе). Теле­
скоп можно использовать и для наблюдения Эксплуатация: смотреть в телескоп надо со
объектов в живой природе, например птиц и стороны картонной трубки. Посмотрите в те­
животных. лескоп на книгу или любой другой объект на
другом конце комнаты. Двигайте выдвигаю­
Материалы: две сферические линзы6, кар­
тонная трубка от пищевой пленки, фольги или 8  Линза с наименьшим фокусным расстоянием.
туалетной бумаги, картон, резиновый клей и
бумага7.

Изготовление: определите фокусное расстоя­
ние ваших линз (рис. 2.2). Это можно сделать,
сфокусировав солнечные лучи или свет от

6  См. примечание 24 в приложении 5, где вы найдете ин­
формацию о линзах.
7  Вместо того чтобы использовать бумагу и картонную
трубку, можете ли вы создать вариант на 3D-принтере?

Атомная энергия 3

Радиометрическое ка диаметром 29  мм3). В одну бутылку налейте
датирование воду. Вставьте пробку и другую бутылку, как по­
казано на рис. 3.1. Переверните «атомные часы»
Назначение: эта модель часов демонстрирует, так, чтобы вода из верхней бутылки попадала
как ученые получают информацию о возрас­ в нижнюю4.
те Земли, исследуя радиоактивные материалы1.
Часы можно также использовать в качестве тай­ Рис. 3.1
мера2. Эксплуатация: рассчитайте время, которое по­
требуется, чтобы вода заполнила бутылку на глу­
Материалы: две небольшие стеклянные бутыл­ бину в 1 см, потом на 2 см и т. д. Если вы исполь­
ки (например, детские стеклянные бутылочки), зовали детские бутылочки, на них уже нанесена
две резиновые пробки (с двумя отверстиями) и шкала в миллилитрах. Вы можете превратить
две короткие стеклянные трубки. вашу бутылку в довольно точные часы. Наклей­
те бумажный скотч рядом со шкалой на бутылке.
Изготовление: соедините две пробки с по- 3  Например, 32/25 или 34/27 мм.
мощью стеклянных трубок, продетых в отверстия 4  Обратите внимание, что это устройство аналогично
пробок (для детской бутылочки подходит проб­ собираемому в разд. «Водные часы» главы 5.

1  Данный проект невозможно реализовать ни в одной
стране, поскольку предполагает использование радио­
активного вещества  — урана. Радиоактивные вещества
не продаются для школьных и студенческих экспери­
ментов. Поэтому провести эксперимент можно только
частично — с водой. — Прим. ред.
2  В этом проекте, изначально называвшемся «Атомные
часы», вы будете собирать модель устройства, позволя­
ющего методом радиометрического датирования опре­
делить возраст образца. Радиометрическое датирование
(например, радиоуглеродный анализ или определение
возраста с помощью изотопов свинца) работает на осно­
ве сравнения относительного количества радиоактив­
ных изотопов и продуктов его распада. Это практическая
противоположность современным «атомным часам»,
которые являются очень точным устройством отсчета
времени, опирающимся на процессы, происходящие на
уровне атомов (стабильных, т. е. не радиоактивных ато­
мов).

124 Часть II. Физика

Нанесите карандашом отметку о времени, ко­ работать быстрее или медленнее? Скорость
торое потребовалось воде, чтобы добраться до распада одних радиоактивных веществ мед­
этого уровня. Скорее всего, вы будете отмечать леннее, чем других?
1 мин, 2 мин и т. д. Между минутными отметка­
ми можно ставить более короткие линии, отме­ Спинтарископ
чая интервалы по тридцать секунд.
Назначение: спинтарископ представляет собой
Подобные часы используют ученые, чтобы опре­ маленький инструмент для наблюдения за ато­
делить возраст породы. Уран испускает радио­ мами радиоактивных веществ, бомбардирую­
активные частицы так же стабильно, как течет щими фосфоресцирующий экран.
вода. Уран постепенно превращается в свинец
и гелий (см. рис.  3.1, справа). Ученый отмечает Материалы: маленькая картонная коробка
процент или количество урана по сравнению со (примерно 8×8×8 см), картонная трубка, неболь­
свинцом и гелием. Зная скорость радиоактивно­ шой кусок стекла, соответствующий дну короб­
го распада, он5 может совершенно точно опреде­ ки, маленькая сферическая линза (увеличиваю­
лить, сколько лет этому кусочку урана. щая), сульфид цинка и источник радиоактивного
излучения7.
Нанесите метки на бутылку с ураном6. Потом
нанесите метку на другую бутылку со свинцом и Изготовление: снимите радиоактивную кра­
гелием. Приклейте еще одну полосу бумажного ску с цифр (стрелок) старых часов8, счищая ее
скотча на бутылку со свинцом и гелием. Теперь, ножом. Положите маленькие кусочки краски на
вместо минут, наносите отметки в тысячах лет. стекло. Стекло должно быть такого же размера,
как дно коробочки. Стекло можно отрезать, сле­
Рассуждай как ученый дуя инструкции в разд. «Стеклорез» в главе 1.

1. Возьмите в напарники своего одноклассника. Насыпьте на стекло примерно 1 г порошка суль­
Он должен покинуть комнату. Он будет уче­ фида цинка. Перемешайте порошок с радиоак­
ным, которого еще не было в то время, когда тивной краской. Измельчите смесь так, чтобы
формировалась порода. Когда ваш напарник- она содержала очень маленькие кусочки обоих
ученый выйдет из комнаты, запустите водные веществ. Уберите смесь со стекла и покройте
атомные часы. Отметьте время, когда вода стекло слоем шеллака9. Пока шеллак не застыл,
(или уран) начала течь. Позовите однокласс­ посыпьте смесью поверхность стекла. Делать
ника вернуться в комнату, и пусть он скажет это нужно аккуратно, чтобы распределить смесь
вам, сколько лет назад вы запустили часы. равномерно. Не трогайте руками радиоактивное
Этот опыт моделирует действия ученых по вещество! Тщательно вымойтесь после работы
определению возраста горных пород. с радиоактивным веществом!

2. Почему нужно использовать пробки с двумя Затем стекло приклеивается секундным клеем
отверстиями? Можете ли вы сделать часы, ис­ для стекол10 ко дну коробки, как показано на
пользуя мелкий песок?
7  См. примечание 28 в приложении 5 об источниках радио-
3. Нагрейте стеклянную трубку и вытяните ее, активности, включая радиоактивную краску на цифрах и
чтобы отверстие стало узким. Если исполь­ стрелках некоторых старых часов.
зовать трубку с узким отверстием, часы будут 8  Не на всех старых часах краска радиоактивна. См.
предыдущее примечание.
5  Или она! 9  Это должен быть природный шеллак? Как будут себя
6  Вряд ли это возможно! Уран не продается, поскольку вести другие вещества?
это радиоактивное вещество. — Прим. ред. 10  Клей для моделей, нитроклей, эпоксидный клей.

Глава 3. Атомная энергия 125

рис. 3.2. Убедитесь, что покрытая сторона стекла 2. Можете ли вы придумать способ измерить
расположена сверху. Подождите, пока покрытая интенсивность излучения, подсчитав число
сторона стекла полностью высохнет. вспышек за период времени? Можете ли вы
наблюдать вспышки под микроскопом?
Вырежьте отверстие в той части коробки, ко­
торая находится напротив стекла, и установите Дозиметр
линзу таким же способом, как при сборке теле­
скопа. Над этим отверстием с линзой приклейте Назначение: дозиметр служит для определения
картонную трубку длиной около 2,5 см. количества радиации, которую получил человек
или проверяемый объект. Описанный нами до­
Рис. 3.2 зиметр может быть использован для определе­
ния предела безопасности при работе с радио­
Эксплуатация: лучше всего спинтарископ ра­ активными веществами или для определения
ботает в полной темноте. Поэтому используйте уровня радиации местности.
инструмент ночью или в помещении без окон.
Посмотрите через картонную трубку на сте­ Материалы: алюминиевая фольга, нейлоновая
клянную пластину. Сфокусируйте линзу, двигая нить, граненый стакан, рулетка, скотч и крышка
крышку коробки. Это может занять несколько от консервной банки с кольцом или банка анало­
минут, пока ваши глаза не привыкнут к темноте. гичного размера.
После этого вы должны увидеть яркие вспышки,
которые возникают, когда радиоактивные ато­ Изготовление: оберните алюминиевую фольгу
мы испускают частицы, медленно превращаясь вокруг стенок и дна стакана. Вытащите стакан
из одного элемента в другой. и затем аккуратно вставьте форму из фольги
внутрь стакана. Фольга внутри стакана должна
Современный совет быть аккуратно расправлена (пальцами или ту­
по технике безопасности пым концом карандаша) и повторять форму ста­
кана.
Низко радиоактивные вещества потенциально
опасны, особенно при проглатывании. См. при­ Вытащите фольгу из стакана. Отмерьте снизу
мечание 28 в приложении 5 об источниках радио­ 5 см и вырежьте квадратное отверстие высотой
активного излучения. 2,5 см. Такое же отверстие вырежьте на дру­
гой стороне фольги, чтобы оба окошка были
Рассуждай как ученый на одной линии, и проверьте, расположены ли
окошки на одной линии (рис. 3.3, а).
1. Когда вы перестанете видеть вспышки в спин­
тарископе, это значит, что все радиоактивные Возьмите крышку от консервной банки с коль­
вещества полностью распались и стали не­ цом. От центра крышки отмерьте 2,5  см и про­
радиоактивными. Заметили ли вы ослабление делайте два маленьких отверстия рядом друг
вспышек за неделю? За месяц? Как долго про­ с другом настолько близко, насколько это воз­
должит работать ваш спинтарископ? можно. Снова отмерьте 2,5 см от центра крышки
и проделайте два таких же маленьких отверстия
(рис. 3.3, б).

Положите на стол два кусочка нейлоновой нити.
Не прикасайтесь к нити около ее центральной
части. Влага с ваших рук повлияет на результат.
От центра обеих нитей отмерьте 7,5 см и прикре­

Электричество и магнетизм 4

Создание магнита 2. Попробуйте водить магнитом только в одном
(перезарядка магнита) направлении. Результат лучше?

Назначение: если вы научитесь делать магни­ 3. Проверьте свой магнит с помощью компаса.
ты, то, помимо приобретенных навыков, изучи­ У него один или два полюса? Можете ли вы
те в общих чертах природу магнетизма. объяснить это тем, что объект состоит из ма­
леньких деталей, работающих как компасы?
Материалы: плоский сильный магнит1 и какие-
либо предметы из железа, стали, латуни, медно- 4. Поводите магнитом по двум другим предме­
свинцового сплава, меди и других металлов. там. Проверьте с помощью компаса. Полюсы
одинаковые или разные? Одинаковые полю­
Изготовление: поводите магнитом по объекту, сы объектов отталкиваются или притягива­
который должен быть намагничен. Представь­ ются друг к другу?
те, что объект, который вы решили намагни­
тить, как будто сделан из множества маленьких 5. Какие вещества легче всего намагничивают­
компасов. Вам нужно выровнять компасы так, ся? Какие вещества сохраняют это свойство
чтобы все они указывали в одном направлении. надолго?
Поэтому провести магнитом по объекту нужно
несколько раз (рис. 4.1). 6. Можете ли вы сделать магнит, расположив
его с севера на юг и оставив лежать на месте?
Рис. 4.1 Подождите несколько дней. Почему это сра­
ботало или не сработало?
Рассуждай как ученый
7. Можете ли вы расположить предмет с севера
1. Если вы будете водить магнитом по объекту на юг и намагнитить его, ударяя молотком?
вперед и назад, хорошо ли он намагнитится?
Проверьте с помощью магнитометра (см. сле- 8. Проверьте консервные банки в магазине,
дующий раздел). чтобы посмотреть, намагничены ли они.

1  Лучше всего подходит неодимовый магнит (NdFeB). 9. Банки производятся только из жести?

10. Магнит поднимает 2-рублевую монету? Про­
верьте и 10-рублевую монету.

11. Можно ли сделать магнит из гвоздя, поде­
ржав около него сильный магнит?

12. Магнитные свойства действуют сквозь пред­
меты? Проверьте стекло, бумагу, книги, сто­
лешницу, металлические предметы и др.

132 Часть II. Физика

13. Поставьте сверху на магнит тонкую коробоч­ Рассуждай как ученый
ку. Насыпьте туда немного железных опилок.
Если их нет, используйте металлическую 1. Как сделать магнитометр более чувствитель­
пилку для ногтей. Стукните по коробке. Ви­ ным?
дите ли вы силовые линии? Какая часть маг­
нита сильнее? 2. Потрите отвертку магнитом и измерьте его
силу. Повторите это действие несколько раз
14. Как можно уничтожить магнит? Можете ли и на основании полученных данных построй­
вы придумать пять способов сделать это? те таблицу. Какой вывод вы можете сделать?

Магнитометр 3. Сила обоих полюсов магнита одинакова?

Назначение: магнитометр используется для из­ 4. Попробуйте намагнитить разные вещества
мерения силы магнитов, как постоянных, так и одинаковым способом. Какое вещество на­
электрических. магничивается больше всего? Какое меньше
всего?
Материалы: рулетка или метровая линейка,
легко тянущаяся резинка, кнопка, скрепка. 5. Приложите два прямоугольных магнита друг
к другу. Какой магнит сильнее?
Изготовление: воткните кнопку в конце линей­
ки или рулетки. Прикрепите один конец резинки 6. Какая часть магнита имеет большую силу —
к кнопке. К другому концу резинки привяжите концы или середина?
скрепку.
7. Какое вещество удерживает магнетизм доль­
Эксплуатация: держите рулетку или линейку ше всего? Создайте таблицу времени сохра­
одной рукой. Для проверки поднесите магнит к нения и силы магнетизма каждого вещества.
скрепке. Медленно отводите магнит, притягивая
за ним скрепку (рис. 4.2). Резиновая лента будет 8. Сделайте электромагнит из катушки и прово­
растягиваться до точки, в которой сила магнита да. Подключите его к аккумуляторной бата­
станет равна силе натяжения ленты. В этой точке рее. Насколько силен магнетизм вокруг про­
скрепка сорвется с магнита. Проследите, до ка­ вода?
кого числа на линейке дотянулась скрепка. Это
число будет говорить о силе данного магнита по 9. Теперь положите гвоздь в катушку. Насколь­
сравнению с другими. ко силен электромагнит? Выключите ток.
Насколько силен магнит теперь?
Рис. 4.2
10. Намагнитьте отвертку, потерев ее. Измерьте
силу. Теперь ударьте отверткой по столу не­
сколько раз. Измерьте силу. Можете ли вы
сделать отвертку ненамагниченной?

11. Как на магнит влияет теплота?

12. Если вы обернете больше провода вокруг ка­
тушки, вырастет ли сила магнита? Постройте
график зависимости силы магнита от коли­
чества оборотов проволоки.

13. Соедините несколько батарей вместе. Это
сделает электромагнит сильнее? Можете ли
вы измерить силу магнита?

Глава 4. Электричество и магнетизм 133

Компас из иголки 5. Положите металлический предмет рядом,
чтобы компас показывал неправильно на­
Назначение: сделать чувствительный компас правление. Можете ли вы скорректировать
из простых материалов, чтобы продемонстриро­ его, используя дополнительный металл? Где
вать законы магнитного поля. вы должны его положить? Будет это работать
на корабле?
Материалы: две иглы, тонкий картон размером
7×12 см, булавка. 6. Если бы вы находились на Северном полюсе,
в каком направлении был бы север? И в ка­
Изготовление: намагнитьте обе иглы с по­ ком направлении был бы юг?
мощью соленоида (см. разд.  «Соленоид» далее
в этой главе) или магнита. Проверьте полюса 7. Если Земля работает как большой магнит,
компасом. Убедитесь, что северный полюс обо­ что находится внутри Земли?
их игл указывает в одном направлении. Согните
картон и вставьте в него иглы (рис. 4.3). Исполь­ 8. Будет ли компас работать на Луне? А на дру­
зуйте булавку в качестве подставки для картона. гих планетах?
Уравновесьте компас на острие булавки.
9. Можно ли использовать компас, чтобы най­
Рис. 4.3 ти метеорит?

Особенности работы: компас должен быть 10. Как далеко от иголки компаса можно пере­
ориентирован в направлении «север-юг». Про­ мещать магнит и влиять на стрелку компаса?
верьте ваш компас. Отметьте, какой полюс явля­ Это расстояние одинаково для всех магни­
ется северным, а какой южным. тов?

Рассуждай как ученый 11. Разработайте шкалу для измерения силы
магнитов, используя принцип, описанный в
1. Возьмите магнит. Найдите его северный по­ вопросе 10.
люс с помощью компаса. Теперь поднесите
магнит его северным полюсом к северному 12. Используйте компас, чтобы определить по­
полюсу компаса из иголки. Они притягивают­ лярность (полюсы) вашего холодильника.
ся или отталкиваются? Передвигайте компас вверх и вниз у внешней
стороны холодильника.
2. Поднесите магнит его южным полюсом к юж­
ному полюсу компаса из иголки. Они притя­ Компас из часовой пружины
гиваются или отталкиваются?
Назначение: компас из часовой пружины пона­
3. Теперь попробуйте поднести северный полюс добится для определения Северного и Южного
к южному и наоборот. магнитных полюсов Земли.

4. Одинаковые полюсы притягиваются или от­ Материалы: закаленная сталь, предпочтитель­
талкиваются? Разные полюсы притягиваются но пружина от старых часов2.
или отталкиваются?
Изготовление: отрежьте пружину так, чтобы
она стала длиной около 4 см. Используйте кернер
(или гвоздь) и молоток, чтобы сделать вмятину

2  Кроме пружины от старых механических часов мож­
но использовать много других материалов. Например,
распрямленную скрепку, пружинку от шариковой ручки.
Что лучше подходит для работы?

Сила, измерения, движение 5

Пружинная шкала тель. Напишите на скотче вес объекта. Повтори­
те процесс с разными гирьками, пока не созда­
Назначение: пружинная шкала используется дите шкалу.
для измерения силы тяжести объекта, или силы,
приложенной к объекту. Рассуждай как ученый

Материалы: деревянная линейка (или половина 1. Все ли горные породы одного размера имеют
метровой линейки), кнопка, скрепка и резинка1. одинаковый вес?

Изготовление: разрежьте резинку. Воткните 2. Вес предметов в воде и в воздушной среде оди­
кнопку в один конец линейки. Завяжите один наков?
конец резинки вокруг кнопки. Согните скрепку
(рис.  5.1). Привяжите другой конец резинки к 3. Что нужно изменить на вашей пружинной
скрепке. Горизонтальная часть скрепки служит шкале с резинкой, если вы хотите взвесить тя­
указателем. Другая часть скрепки  — крючком, желый предмет?
на который можно подвесить объект для взве­
шивания. 4. Как бы вы могли взвесить очень легкий пред­
мет?

Весы на резинке

Назначение: простой прибор, предназначен­
ный для измерения веса или силы тяжести объ­
екта. Весы имеют определенное ограничение по
точности.

Рис. 5.1 Рис. 5.2

Эксплуатация: подвесьте гирьку на крючке из
скрепки. Приклейте наклейку или кусочек бу­
мажного скотча в месте, где остановился указа­

1  Можно ли вместо резинки использовать металличе­
скую пружину?

178 Часть II. Физика

Материалы: резинка, крышка, деревянный бру­ мелкие деления обеспечивают более точное из­
сок (рис. 5.2). мерение. Результат измерения легко перевести в
другие единицы. Например, если вы хотите пере­
Измерительная линейка вести сантиметры в миллиметры, нужно просто
умножить на 10. Фактически, вы переместите
Назначение: измерительная метровая линей­ десятичную запятую вправо. Например, умно­
ка  — универсальный измерительный прибор, жив 36 см на 10, вы получите 360 мм.
используемый учеными во всем мире. Измере­
ния производятся в метрической системе. Рассуждай как ученый

Материалы: деревянная планка, пластиковая 1. Как бы вы перевели миллиметры в сантиме­
линейка, толстый белый пергамент и клей. тры? Ваш ответ должен быть лаконичным.

Изготовление: данная измерительная линейка 2. Как перевести метры в миллиметры? В санти­
1 м длиной. Сделать часть линейки можно, при­ метры?
кладывая пластиковую линейку к гладкой дере­
вянной планке и нанося разметку. Положите де­ 3. Каковы эквиваленты в метрической системе
ревянную планку на белый пергамент. Обведите для дюйма? Фута? Ярда? Скольким сантиме­
карандашом контур на бумаге (рис. 5.3). На этом трам равен один дюйм? Один ярд?
контуре вы будете создавать шкалу. Положите на
бумагу линейку и перенесите шкалу на бумагу с 4. Какая мера длины эквивалентна сухопутной
помощью карандаша. Самые маленькие деления миле в метрической системе?
на линейке  — это миллиметры. Деления длин­
нее обозначают сантиметры. В метре 1000  мм Оптический микрометр
или 100 см. Вам придется передвигать линейку
несколько раз, чтобы нанести шкалу на бумагу Назначение: микрометр используется для из­
полностью. мерения толщины очень тонких объектов. Точ­
ность промышленного оптического микрометра
Рис. 5.3 доходит до 0,001  мм, характеристики нашего
устройства скромнее — в пределах 0,1 мм.
Когда вы закончите наносить шкалу, наклейте
бумагу на деревянную планку. Используйте ре­ Материалы: два предметных стекла для микро­
зиновый или клей ПВА. После этого обрежьте скопа, два финишных гвоздя, лист черной аква­
деревянную планку, чтобы она была длиной в рельной бумаги, маленькая резинка, деревянный
один метр. брусок размером 10×4×2,5 см, деревянное осно­
вание размером 40×20  см и картон для шкалы,
Эксплуатация: основные преимущества метри­ офисная бумага с плотностью 80 г/м2.
ческой системы заключаются в том, что более
Изготовление: выпилите выемку в деревянном
бруске размером 2,5×3,5 см (рис.  5.4). Исполь­
зуйте бумажный или обычный скотч, чтобы за­
крепить предметные стекла по бокам деревянно­
го бруска. Приклейте кусочек черной бумаги на
оба стекла, оставив до края деревянного бруска с
выемкой около 12 мм. Финишный гвоздь должен
быть забит в деревянное основание вплотную к
стеклу со стороны блока, в котором вы сделали
выемку. Второй финишный гвоздь нужно при­

Глава 5. Сила, измерения, движение 179

Рис. 5.4 и 2 мм десятью равными отрезками. И каждый
этот маленький отрезок будет указывать 0,1 мм.
бить на другом конце основания, примерно в
2,5 см от края. Рассуждай как ученый

Привяжите белую нитку к гвоздю, который вы 1. Измерьте толщину различных объектов: ме­
вбили около предметного стекла. Закрепите дру­ талла, волоса, картона, стекла.
гое стекло на первом с помощью резинки. Стек­
ло нужно расположить так, что нажимая в точке 2. Можете ли вы преобразовать шкалу в англий­
Б, стекла расходились в точке А2. В завершение скую систему мер?
приклейте на основание прямоугольник белого
картона для нанесения шкалы. 3. Нагретое стекло толще холодного? А как на­
счет других предметов?
Эксплуатация: установите два финишных гвоз­
дя примерно на одной прямой. Теперь протяни­ 4. Как влияют отрицательные температуры на
те нить от одного конца основания к другому. разные предметы?
Вы должны увидеть отражение нити на пред­
метном стекле. Подвиньте нить так, чтобы ее Центробежный тахометр
отражение исчезло за гвоздем между стеклами.
Это положение нити на шкале нужно отметить Назначение: центробежный тахометр исполь­
как 0. Просуньте кусочек офисной бумаги между зуется для измерения силы, необходимой, чтобы
двумя стеклами со стороны А. Передвиньте нить уравновесить внешнюю тянущую силу массы,
снова так, чтобы отражение нити выстроилось которая крутится с разной скоростью на разных
в линию с двумя гвоздями. Поскольку толщина расстояниях (радиусах). С его помощью можно
бумаги с плотностью 80 г/м2 составляет пример­ измерить центробежную силу, приложенную к
но 0,1  мм, поставьте метку на шкале и укажите объекту, который движется по круговой траек­
значение 0,1. Теперь вставьте два кусочка бумаги тории.
между стеклами. Отметьте значением 0,2 пра­
вильное положение нити. Продолжите шкалу Материалы: маленькое ведро или банка с руч­
до 1 мм3. Можно разметить расстояние между 1 кой, крепкий шнур длиной примерно 1 м, боль­
шая катушка, прищепка, скрепка и несколько
2  То есть, оба стекла шарнирно закреплены с помощью шайб для веса.
гвоздя, который находится между ними, подобно двух­
сторонней прищепке. Изготовление: привяжите один конец шнура к
3  Можно использовать другой тип объектов — чья тол­ ручке ведра или банки. Другой конец шнура про­
щина известна точнее, чем толщина офисной бумаги — деньте через катушку. На этом же конце прикре­
чтобы расчертить шкалу. Например, возьмите новую, пите скрепку так, чтобы шайбы можно было на­
блестящую монету номиналом 1  рубль, толщина кото­ девать, но они не спадали (рис. 5.5). На некото­
рой 1,50 мм. ром расстоянии от ведра прикрепите прищепку.
Это расстояние и есть радиус для конкретного
эксперимента. Добавьте шайбы для уравнове­
шивания веса ведра.

Эксплуатация: раскрутите ведро, удерживая
катушку в руке и вращая ею над головой. Если
прищепка подтягивается к нижней части катуш­
ки, центробежная сила слишком велика. Добав­
ляйте шайбы, пока действие центробежной силы

180 Часть II. Физика

(действующей на предмет от центра наружу) не 5. Как влияет добавление веса в ведерко на цен­
уравновесится с действием центростремитель­ тробежную силу при разных скоростях вра­
ной силы (действующей снаружи к центру)4. Вес щения? Увеличение скорости вращения уве­
груза, необходимый, чтобы уравновесить это личивает вес объекта?
направленное наружное притяжение, является
мерой центробежной силы, или искусственной 6. Попробуйте раскрутить в ведерке маленьких
силы тяжести, действующей на ведро5. животных. Закройте ведерко крышкой. Как
влияет увеличение силы тяжести на мелких
Рис. 5.5 животных6?

Рассуждай как ученый 7. Можете ли вы раскрутить животное так, что­
бы сила, действующая на него, была равной
1. Чтобы уравновесить вращающееся ведерко, той, которая действовала бы, будь оно на
нужно больше или меньше веса, если вы уве­ Юпитере.
личили скорость вращения?
8. Ускорение силы тяжести (ускорение свобод­
2. Рассчитайте количество оборотов, которые ного падения) измеряется в g. Одно g  — это
вы делаете за 15 с. Зная радиус, можете ли вы обычный вес объекта. Если нужно взять два
вычислить скорость движения объекта? веса объекта, чтобы уравновесить силы, дей­
ствующие при вращении, значит, на объект
3. Можете ли вы построить график изменения действует ускорение 2g. Вращая объект, сколь­
веса, необходимого для уравновешивания ким g вы можете его подвергнуть?
действующих сил при увеличении скорости
вращения? Ручной стробоскоп

4. Как влияет увеличение радиуса на скорость Назначение: этот прибор используется для из­
и силу, необходимую для уравновешивания мерения и изучения объектов, которые враща­
объекта? ются или колеблются до 60 раз в секунду. Кажет­
ся, как будто стробоскоп фиксирует движение
4  В зависимости от веса ведра вы можете использовать объекта, подбирая его скорость под скорость
другое ведро, в которое можно что-либо положить для вращающегося объекта.
баланса веса, а не только более тяжелые шайбы или
большее их количество. Материалы: диск из фанеры (или ДВП), та­
5  Действительно ли существует центробежная сила? См. кой, как на рис. 5.6, деревянная ручка, саморез и
примечание 38 в приложении 5. шайба.

Рис. 5.6

6  См. примечание 1 в приложении 5 о работе с животными.

Геология 6

Геологию часто считают практической наукой.  Держатель пробирок (см. разд. «Кольцо
Многие полагают, что геология ограничивается и держатель пробирок» главы 1).
только объектами, которые можно увидеть и со­
брать. Для них геология — это коллекциониро­  Спиртовка (см. разд. «Спиртовка» главы 1).
вание интересных камней и, возможно, окаме­  Паяльная трубка (см. разд. «Спиртовка
нелостей.
в качестве паяльной лампы» главы 1).
Геология  — не наука наблюдений. Скорее, это
наука, требующая активного участия исследова­ Прочее
теля, в которой не меньше экспериментов, чем необходимое оборудование
в любой другой области физических наук.
 Ручная лупа (увеличительное стекло
Геологию часто связывают с изучением истории 5–10-кратного увеличения на штативе).
Земли: из каких минералов состоит наша пла­
нета и как сформировалась. Отрасль геологии,  Папка-файл.
занимающаяся изучением горных пород, назы­  Пробирка (с пробкой).
вается петрологией. Отрасль, занимающаяся ми­  Складной нож.
нералами, называется минералогией.
Химические вещества1
При исследовании любых горных пород или
минералов очень важно их идентифицировать.  Бура.
Оборудование, которое требуется для прове­  Аммиак (нашатырный спирт) (найдется
дения различных опытов по определению по­
род,  — очень простое и недорогое. Многое из в аптечке).
этого оборудования мы уже описывали в других  Бикарбонат натрия (пищевая сода).
разделах книги.  Соляная кислота — концентрированная

Основное и разбавленная.
необходимое геологическое  Азотная кислота — концентрированная
оборудование
и разбавленная (необязательно).
 Рычажные весы (см. разд. «Высокоточные
весы» главы 1). 1  Изначально в списке был также указан нитрат кобаль­
та, но в стандартном наборе можно обойтись без него.
 Магнит (см. разд. «Создание магнита Определенные вещества при взаимодействии с раство­
(перезарядка магнита)» главы 4). ром нитрата кобальта и нагревании меняют цвет.

188 Часть II. Физика

Дополнительное оборудование, Регистрационный лист
которое необходимо изготовить горных пород и минералов
или использовать вместо него
подручные средства Место сбора минерала: ____________________________________
Дата: ________ Примечания об окружающей местности: _______
 Бисквит (керамическая неглазурованная _______________________________________________________
плитка). _______________________________________________________
Тесты
 Стеклянный стержень (можно запаять оба Цвет (прозрачность): ______________________________________
конца стеклянной трубки). Твердость: ______________________________________________
Блеск: __________________________________________________
 Петля нихромовой проволоки (нихромовая Цвет черты: _____________________________________________
проволока и стеклянные трубки). Плавкость: ______________________________________________
Магнетизм: ______________________________________________
Регистрационный лист
горных пород и минералов Проба кислотой: __________________________________________
Анализ на королек: _______________________________________
Рекомендуем подготовить несколько экземпля­ Химическая проба (указать): _______________________________
ров представленного здесь рабочего листа. Этот Химическая проба (указать): _______________________________
регистрационный лист поможет вам в изучении
образцов. Вычисление удельного веса
Вес в воздухе: _______________________
Определение твердости Вес в воде: _______________________
Удельный вес: _______________________
Как правило, твердость определяют с помощью
шкалы Мооса. Минералы оцениваются по ней в Удельный вес = Вес в воздухе
диапазоне от 1 до 10 баллов, наивысшее значе­
ние присваивается наиболее твердым. Приведем Вес в воздухе − вес в воде
примеры минералов для каждого значения шка­
лы Мооса (табл. 6.1).

Минерал Твердость Минерал Таблица 6.1 Анализ с помощью ручной лупы
Тальк 1 Ортоклаз2 Состав: _________________________________________________
Гипс 2 Кварц Твердость Структура кристаллов: ____________________________________
Кальцит3 3 Топаз 6 Зернистость: ____________________________________________
Флюорит4 4 Корунд 7
Апатит 5 Алмаз 8 Особые свойства _________________________________________
9 _______________________________________________________
10 Прочие примечания: ______________________________________
_______________________________________________________
2  Одна из разновидностей полевых шпатов. Заключение: _____________________________________________
3  Одна из разновидностей известковых шпатов. _______________________________________________________
4  Одна из разновидностей плавиковых шпатов.

Глава 6. Геология 189

Можно заменить отсутствующие минералы дру­ 2. Можете ли вы определить твердость различ­
гими распространенными материалами. Приме­ ных горных пород и минералов, найденных в
ры некоторых материалов5 с указанием их твер­ окрестностях? Можно сравнить их среднюю
дости даны в табл. 6.2. твердость с твердостью горных пород и мине­
ралов, найденных в других районах.
Материал Таблица 6.2
Ноготь 3. Можете ли вы разработать собственную пол­
Оконное стекло/лезвие ножа Твердость ноценную шкалу твердости на основе часто
Стальная пластина 2,5 встречающихся материалов вместо шкалы
Наждачная бумага Мооса?
Корундовая бумага 5,5–6,0
Карбид 6,5–7,0 Проверка цвета
8,0–9,0
Как правило, тщательного визуального осмотра
9,0 образца достаточно, чтобы правильно опреде­
9,5 лить его естественный цвет. Однако стоит убе­
диться, что ваш образец — свежий, т. к. некото­
Суть проверки твердости в том, что более твер­ рые минералы тускнеют или изменяют цвет от
дый материал оставит царапины на более мяг­ атмосферных воздействий.
ком. Например, медная монета поцарапает ку­
сок талька (твердость 1), но не оконное стекло Проверка блеска
(твердость 5,5). Твердость монеты больше 1, но
меньше 5,5. Попробовав поцарапать монетой Другая характеристика или свойство минерала —
гипс и флюорит, мы выясним, что монета поца­ блеск6. Блеск появляется при взаимодействии
рапает гипс, но не флюорит. Поэтому по шкале света с поверхностью минерала. Кварц и стекло
твердости монета находится между 2 и 4. Про­ внешне прозрачные, стекловидные. У алмаза —
ведя монетой по куску кальцита, мы увидим еле адамантовый блеск7, а у антимонита — металли­
заметный след. Можно сделать вывод, что их ческий. Еще блеск может быть: восковой, мато­
твердости приблизительно одинаковы. вый, жирный, шелковистый, перламутровый и
смоляной.
Изучаемые минералы следует рассматривать
очень внимательно, чтобы убедиться, что на Проверка цвета черты
исследуемой поверхности остались отметины.
Часто менее твердые минералы оставляют на Цвет черты минерала в некоторых случаях явля­
более твердой поверхности след из собственных ется одним из самых важных тестов. Цвет черты
частиц, который можно ошибочно принять за определяется тремя способами. Первый способ:
царапину. образцом проводят по бисквиту — пластине не­
глазурованного фарфора (например, по неглазу­
Предложения по исследованию рованной плитке). Цвет оставшейся на бисквите
метки и является цветом черты. Второй способ
1. Можете ли вы определить твердость различ­
ных материалов, имеющихся у вас дома? Об­ 6  Следует отметить, что в реальности не существует ми­
разцами материалов могут служить кнопки, нералов, которые не блестят вообще, т.  е. не отражают
различные металлы, дерево, керамика и др. свет от поверхности, как и не существует абсолютно чер­
ных веществ.
5  Кварц можно найти в виде обычного агата. Корундо­ 7  «Адамантовый» означает «алмазный», т.  е. прозрач­
вую бумагу чаще называют наждачной бумагой с окси­ ный и сверкающий.
дом алюминия. Карбид  — это абразивный материал на
силиконовой бумаге из карбида кремния. Большинство
видов наждачной бумаги для мокрой/сухой зачистки из­
готавливается из карбида кремния.

190 Часть II. Физика

определения цвета черты минерала — поскрести  ортоклаз: тонкие кусочки плавятся в пламени
его ножом и посмотреть, какого цвета будут кру­ спиртовки при температуре 1200 °C;
пицы минерала. Третий способ  — изучить цвет
измельченного минерала.  альмандин плавится медленнее в пламени
Если минерал тверже бисквита, он поцарапает спиртовки при температуре 1500 °C;
его и оставит след из своих крупиц. Если черта
белого цвета, изучите ее под лупой. Белый цвет  энстатит: очень тонкие кусочки плавятся в
мог остаться не от минерала, а от царапины на пламени спиртовки при температуре 1557 °C;
бисквите.
Во многих случаях цвет черты отличается от  кварц не расплавится в пламени спиртовки.
цвета исследуемого минерала и является более
постоянным его свойством, чем обычный цвет. Проба кислотой

Проверка плавкости В качестве емкости для кислоты используйте
пузырек из-под назальных капель или другой
Чтобы проверить плавкость минерала, тонкий флакон с пипеткой. Его необходимо пометить
кусочек образца захватывают щипцами или «Раствор соляной кислоты» (HCl). Раствор нуж­
пинцетом и удерживают над пламенем спиртов­ ной консистенции можно заказать у фармацевта
ки или паяльной трубки (рис.  6.1). Если мине­ в аптеке8. Кислоту следует разбавить в пропор­
рал начинает таять, значит, он плавится при этой ции 1:3 (одна часть кислоты и три части воды).
температуре. Если решите разбавлять кислоту самостоятель­
но, помните, что нужно выливать кислоту в воду,
Рис. 6.1 а не наоборот. Обязательно носите пузырек с
кислотой в полевом наборе инструментов, когда
Шкала плавкости выглядит следующим обра­ идете изучать горные породы и минералы. Про­
зом: ба кислотой  — одно из самых простых средств
 антимонит (стибнит) плавится в пламени определения карбонатных пород и минералов.
Если капнуть раствор соляной кислоты на обра­
спиртовки при температуре 546 °C; зец карбонатной горной породы, он «вскипит» и
 медный колчедан (халькопирит) легко пла­ на его поверхности появятся пузырьки.

вится в пламени спиртовки при температуре Современный совет
~1000 °C; по технике безопасности
 актинолит: тонкие кусочки плавятся в пламе­
ни спиртовки при температуре 1150 °C; При работе с открытым пламенем следуйте ин-
струкциям безопасности, приведенным ранее.
См. примечание 3 в приложении 5. Надевайте
защитные очки!

Вычисление удельного веса

Удельный вес минерала равен его весу по отно­
шению к весу объема воды, вытесненным им.
В разделе, посвященном химии, вы узнали, как

8  Теперь уже нет, о кислотах см. примечание 16 в прило-
жении 5.

Глава 6. Геология 191

сконструировать рычажные (балансирующие) Тогда его удельный вес будет определяться сле­
весы. Вы можете использовать их, немного из­ дующим образом:
менив, для определения удельного веса. Заме­
ните один из бумажных стаканчиков маленькой Удельный вес = WA = 6 = 6 = 3.
крышечкой от банки, прикрепив ее к рычагу на WA − WW 6−4 2
проволоке или нитке (рис. 6.2). В днище крышки
от банки проделайте отверстия гвоздем. Устано­ Тест на королек
вите рычажные весы на стопку книг или дере­
вянный брусок высотой около 10 см. Крышечка Назначение: многие минералы приобретают
должна находиться достаточно низко, чтобы она характерный цвет при нагревании их в пламени
могла полностью уместиться в стакане с водой. при очень высокой температуре. Цвет образца в
пламени — это ключ к его химическому составу
Рис. 6.2 и, таким образом, к типу минерала.

Процедура: не устанавливая стакан с водой под Материалы: нихромовая проволока длиной
чашей весов, сбалансируйте весы с помощью около 8 см, стеклянная трубка длиной примерно
ползунка в их правой части. Положите на чашу 15 см, спиртовка с утолщенным фитилем и па­
весов небольшой кусочек образца и взвесьте его яльная трубка.
в воздухе. Запишите результат. Затем подставьте
под левую чашу весов стакан, примерно напо­ Изготовление: сначала сделайте петлю диа­
ловину заполненный водой, и взвесьте тот же метром примерно 3  мм на одном конце нихро­
образец, когда он полностью погружен в воду. мовой проволоки. Петлю можно сделать вокруг
Запишите результат. Вычтите из веса образца кончика карандаша. Далее нагрейте стеклянную
в воздухе его вес в воде. Так вы узнаете, насколь­ трубку на спиртовке, пока стекло не станет мяг­
ко уменьшается вес образца при помещении его ким и ее конец не начнет запечатываться. Про­
в воду. Затем разделите вес образца в воздухе на толкните прямой конец проволоки внутрь сте­
получившуюся разность и получите его удель­ клянной трубки с нагретой стороны (рис.  6.3),
ный вес. а потом уберите трубку с огня. Стекло остынет и
затвердеет вокруг провода.

Удельный вес вычисляется по формуле: Рис. 6.3

Удельный вес = WA , Эксплуатация: измельчите минерал, который
WA − WW собираетесь исследовать, в порошок. Для этого
заверните небольшой образец минерала в кусо­
где WA — это вес в воздухе, а WW — вес в воде. чек ткани, чтобы его осколки не рассыпались,
и раздробите его. Поднесите кончик паяльной
Пример: масса образца в воздухе составляет 6 г
(его сухой вес). В воде образец весит всего 4 г.

Метеорология (погода) 7

Анемометр проворачиваться. Деревянное основание можно
прибить к столбу на улице. Раскрасьте или по­
Назначение: ветромер, или анемометр, приме­ метьте одну чашку, чтобы ее можно было легко
няется для измерения скорости ветра с любого отличить.
направления. Метеослужбы пользуются ане­
мометрами с тремя чашками. По мере того как Рис. 7.1
чашки поворачиваются, на круговой шкале вну­ Эксплуатация: чтобы измерить скорость ве­
три метеостанции, подключенной к анемометру, тра, подсчитайте количество витков за 30 секунд
отображается скорость ветра. и разделите на 3. Вы получите скорость ветра в
километрах в час. Все анемометры различаются.
Материалы: картонный пакет из-под молока, Для более точного определения скорости ветра
четыре бумажных стаканчика, медицинская пи­ можно прокатиться на машине в безветренный
петка или короткий кусок стеклянной трубки, день. Высуньте анемометр из окна автомобиля2
скобы для степлера или скрепки и доска с боль­ и подсчитайте, сколько оборотов сделают чашки
шим гвоздем для основания1. за 30 секунд при скорости, скажем, 5 км/ч. За­
тем подсчитайте число оборотов при скорости
Изготовление: отрежьте четыре полоски по 10 км/ч. Можно провести подсчеты для разных
углам пакета из-под молока, как показано пун­ значений скорости и составить точную таблицу.
ктирными линиями на рис. 7.1. Сложите вместе 2  В современном мире нас обычно учат не высовывать
загнутые концы каждой пары полосок. У вас конечности из окна машины потому, что так их можно
должны получиться две длинные полосы. По­ запросто лишиться. Будьте осторожны.
ложите одну длинную полосу на стол, а стеклян­
ную часть пипетки или запаянный конец куска
стеклянной трубки — на середину этой полосы.
Вторую полосу положите сверху на пипетку и
скрепите обе полосы скобами или скрепками.
Отогните четыре полоски, как показано на ри­
сунке. Прорежьте отверстия во всех четырех бу­
мажных стаканчиках и наденьте по стаканчику
на каждую полоску. Вбейте гвоздь в деревянное
основание, а затем наденьте на него сверху пи­
петку так, чтобы чашки могли свободно на нем

1  Возможно, вместо этого вы сумеете создать макет, ко­
торый можно будет распечатать на 3D-принтере?

200 Часть II. Физика

Рассуждай как ученый молока так, чтобы в отверстие можно было опу­
стить детскую бутылочку (рис.  7.2). Затем по­
1. Можно ли придумать способ подключить ане­ верх коробки поставьте воронку, чтобы дожде­
мометр к круговой шкале так, чтобы ней ука­ вые капли, попадая в воронку, стекали в детскую
зывалась скорость ветра? бутылочку.

2. Какое место возле вашего дома или школы ве­ Рис. 7.2
тренное, а какое спокойное?
Эксплуатация: диаметр воронки больше, чем
3. Как отличается скорость ветра в вашем райо­ детской бутылочки, следовательно, миллиметр
не и у друга, который живет в нескольких ки­ воды из воронки, попав в бутылочку, займет
лометрах от вас3? больше места, чем 1 мм. Большая воронка и ма­
ленькая бутылочка усиливают значения. Чтобы
4. Как скорость ветра связана с влажностью провести точные измерения по шкале, необхо­
(помните свой гигрометр)? димо выяснить, до какого значения в бутылоч­
ке дойдет 1 мм дождевой воды из воронки. Для
5. Какой месяц года самый ветреный? (Запол­ этого нам нужна емкость, горлышко у которой
няйте таблицу несколько месяцев.) такого же размера, как воронка. Тогда 1 мм воды
в этой емкости будет равен 1 мм осадков, прохо­
6. Как знание скорости ветра поможет вам пред­ дящих через воронку.
сказать погоду? Затем выльем воду в детскую бутылочку и от­
метим высоту как 1 мм. (Проще в данном случае
7. Можно ли с помощью анемометра и табли­ работать с 1 см, а затем разделить его на 10 для
цы ветро-холодового индекса (см. табл.  7.2) получения миллиметров.)
определить, какую одежду следует надевать в У полулитровой стеклянной банки горлышко
конкретный день? такого же размера, как и 7,5  см воронка. Если
перелить 1 см воды из этой банки в детскую бу­
Осадкомер тылочку, получится 50 мл. В этом месте на ленте
сделайте пометку 10 мм. Разделите интервал на
Назначение: осадкомер (дождемер) использу­ 10 делений, чтобы измерять осадки в миллиме­
ется для измерения количества осадков в тече­ трах.
ние определенного периода времени, например
суток. Трудность измерения количества осадков
заключается в том, что дождь редко бывает на­
столько обильным, чтобы его можно было из­
мерить линейкой. Осадки обычно измеряются в
миллиметрах. Осадкомер усиливает показания,
позволяя их измерить.

Материалы: детская бутылочка, картонный па­
кет из-под молока и воронка диаметром 7,5 см.

Изготовление: в середине пакета с одной из
сторон сделайте длинную прорезь шириной
примерно 1,5 см. Наклейте поверх прорези ку­
сок скотча. Он будет служить измерительной
шкалой. Вырежьте часть верха коробки из-под

3  Попутный вопрос: насколько точны карты скорости
ветра, которые доступны во Всемирной паутине?

Глава 7. Метеорология (погода) 201

Рассуждай как ученый Рис. 7.3

1. Как еще можно усилить показания? Эксплуатация: деревянную основу с флюгером
можно поставить практически где угодно. Про­
2. Можете ли вы заполнять таблицу осадков в сто наденьте стеклянную трубку или пипетку на
течение месяца и записывать осадки каждый гвоздь. Основу можно также поставить на столб
день? В какой день выпало больше всего осад­ и прибить к нему гвоздями. Постоянную основу
ков? можно соорудить из вешалки для пальто. Однако
ее будет сложно перемещать. Если вы не собира­
3. Можете ли вы сравнить данные за разные етесь оставлять свое оборудование для изучения
месяцы? Какой месяц самый дождливый? погоды на улице, вам нужно только установить
подставку. Тогда вы сможете быстро настроить
4. У вас осадков выпадает такое же количество, флюгер или анемометр и снять показания.
как и у вашего друга за много километров от
вас? В деревне и в городе выпадает одинако­ Рассуждай как ученый
вое количество осадков?
1. Можно ли сделать простой флюгер из каран­
5. У вас есть знакомые в другом регионе? Може­ даша, нитки и кнопки?
те ли вы сравнить свои показания с их?
2. На основании можно подписать, какую погоду
6. Чтобы вести ежедневные записи, нужно ли за­ следует ждать, если ветер дует с определенной
писывать показания осадков в одно и то же стороны. С какой стороны ветер чаще всего
время каждый день? приносит дождь?

7. Как ваши показания согласуются с данными 3. Ваш флюгер показывает в ту же сторону, что и
метеослужбы4? Может быть так, что и вы, и флаг на здании школы?
метеослужба правы?
4. Почему направление ветра важно для кораб­
Флюгер лей и самолетов? Можете ли вы придумать
эксперимент, который это покажет?
Назначение: флюгер определяет направление,
откуда дует ветер у поверхности земли. 5. Записывайте направление ветра и температу­
ру в течение определенного периода времени.
Материалы: картонный пакет из-под молока, Как направление ветра влияет на темпера-
короткий кусок стеклянной трубки или пипетки, туру?
шип и деревянный брусок для основы.

Изготовление: разрежьте пакет пополам
(рис. 7.3). Вырежьте из картона стрелку. Убеди­
тесь, что у нее большой хвост. Запечатайте один
конец стеклянной трубки или возьмите меди­
цинскую пипетку. Вставьте трубку между двумя
слоями стрелки и закрепите при помощи сте­
плера или скрепок. Основой для флюгера может
стать большой гвоздь (шип), вбитый в доску.

4  Посмотрите карты осадков во Всемирной паутине.

202 Часть II. Физика

Нефоскоп ния. Поскольку зеркало очень маленькое, в нем
заметно любое незначительное движение.
Назначение: флюгер определяет направление
ветра у земли. Высоко над землей ветер может Рассуждай как ученый
дуть в другом направлении. Метеослужба ис­
пользует метеорологические зонды, чтобы по­ 1. Поскольку в большинстве сводок погоды ука­
лучить эту информацию. Облака могут служить зывается направление, откуда дует ветер, по­
в качестве метеорологических шаров-зондов. казания нефоскопа могут вас запутать. Можно
Нефоскоп позволяет обнаруживать малейшие ли поменять указания на стороны света в не­
движения облаков. фоскопе так, чтобы он показывал, откуда дует
ветер?
Материалы: зеркало для бритья с подставкой
(продается в самых разных магазинах)5 и не­ 2. Записывайте направление ветра в течение
сколько белых наклеек или другая бумага6. определенного периода времени (хотя бы не­
скольких недель). Также фиксируйте погод­
Изготовление: запишите направления на бу­ ные условия. Можно ли найти связь между
маге и приклейте на зеркало (рис. 7.4). В центре погодой и направлением ветра?
зеркала приклейте маленькую точку.
3. Можно ли с помощью нефоскопа определить
Рис. 7.4 скорость ветра на большой высоте над по­
верхностью земли? Можно ли сконструиро­
Эксплуатация: установите зеркало на подставку вать нефоскоп, который будет показывать
(см. рис. 7.4). Поверните зеркало так, чтобы от­ скорость ветра? С какими проблемами при­
метка С на зеркале указывала на север. Проверь­ дется столкнуться, чтобы добиться точности
те ориентацию по сторонам света с помощью измерений?
компаса. Найдите кончик облака над головой в
вашем зеркале. Совместите центральную точку 4. Запишите данные о скорости ветра на боль­
на зеркале с краем отражения облака, направле­ шой высоте, полученные с помощью нефоско­
ние движения которого хотите узнать. Просле­ па. Запишите данные о скорости ветра над по­
дите за движением отражения облака в зеркале. верхностью земли, полученные с помощью
Точка, в которой отражение исчезнет, выйдя за анемометра. Часто ли они совпадают? Часто
пределы зеркала, и есть направление его движе­ ли различаются?

5  Загляните в ближайший хозяйственный магазин. По­ 5. Можно ли использовать нефоскоп для опре­
верхность зеркала должна быть плоской и без увеличе­ деления направления движения самолетов,
ния. летящих на большой высоте?
6  Например, самоклеящиеся ценники.
6. Можно ли с помощью нефоскопа наблюдать
за движением Солнца и Луны? Почему их от­
ражения в зеркале перемещаются? Не смотри-
те прямо на отражение солнца! (См. разд. «На-
блюдение солнечных пятен» главы 2.)

7. Записывайте направление ветра и температу­
ру воздуха в течение определенного периода
времени. Каким образом направление ветра
влияет на температуру воздуха?