Blog. Just Blog

Музей занимательных наук "Экспериментаниум"

Версия для печати Добавить в Избранное Отправить на E-Mail 05.03.2012 | Категория: Жизнь в оффлайне | Автор: ManHunter
Музей занимательных наук "Экспериментаниум"
Музей занимательных наук "Экспериментаниум"

Музей занимательных наук "Экспериментаниум" создан для увлекательного изучения законов науки и явлений окружающего мира. В этом музее каждый может принять непосредственное участие в опытах и экспериментах. Более 250 интерактивных экспонатов музея увлекательно рассказывают о механике, электричестве, магнетизме, акустике, демонстрируют оптические иллюзии, головоломки и многое другое. Здесь с легкостью можно убедиться, что наука - это интересно! В отличие от других музеев, где можно только смотреть, здесь можно (и нужно!) обязательно все трогать, крутить, запускать, нажимать и экспериментировать. Ведь каждый экспонат этого необычного музея представляет собой какой-нибудь прибор, демонстрирующий тот или иной закон физики.

Скамейка-горка
Скамейка-горка

Положите шарик в колею и отпустите его. Этот опыт иллюстрирует один из фундаментальных законов физики - закон сохранения энергии. В процессе движения потенциалы энергия шарика расходуется на увеличение кинетической энергии (на увеличение скорости). Кроме того, часть энергии рассеивается (переходит в тепло) за счет трения.

Гигантская мебель - пешком под стол!
Гигантская мебель - пешком под стол!

Гигантская мебель - пешком под стол!
Гигантская мебель - пешком под стол!

Высота стульев и стола примерно в два раза больше, чем обычно. Площадь стола примерно в 4 раза больше площади вашего кухонного стола. Именно такой казалась вам кухонная мебель, когда вам было 3 года! Когда вы пешком под стол ходили!

Взгляд в бесконечность
Взгляд в бесконечность

Посмотрите в глазок данного экспоната и вы увидите бесконечный туннель. Дело в том, что вы наблюдаете серию отражений. Закрепленное зеркало отражает свет от лампы, который попадает к вам в глазок и на второе зеркало. Второе зеркало, в свою очередь, отражает его обратно в первое и так далее. Туннель кажется изогнутым на больших расстояниях, потому что оба зеркала установлены не совсем параллельно! Когда вы наклоняете зеркало, увеличивается угол падения света, и туннель искривляется сильнее.

Линза Френеля
Линза Френеля

Попросите кого-нибудь встать с одной стороны пластинки, а сами встаньте с другой стороны. Посмотрите через пластинку. Пластинка увеличивает! Данная пластинка - линза Френеля - сложная составная линза, которая состоит из отдельных примыкающих друг к другу концентрических колец небольшой толщины, которые в сечении имеют форму призм специального профиля. Линза имеет малую толщину и вес. Линзы Френеля применяются в системах морских маяков, в проекционных телевизорах.

Зеркало-шпион
Зеркало-шпион

Обычное зеркало - это стекло, покрытое тонким слоем металла. На данном зеркале этот слой совсем тонкий. Благодаря этому через зеркало проходит только часть света, а другая часть отражается. Отражение будет сильнее с той стороны, которая лучше освещена. Такое зеркало часто называют зеркалом Гизелла, по имени американского детского психолога, который активно использовал его для наблюдения за детьми во время своих экспериментов. Его также можно встретить в стеклах машин и комнатах для допроса.

Бесконечный коридор
Бесконечный коридор

Подойдите к зеркалу и вы увидите бесконечный коридор! Почему мы видим бесконечно много лампочек? На самом деле, лампочек не бесконечно много. Они лишь располагаются по краю зеркала! Весь фокус возможен благодаря тому, что зеркало состоит из двух частей! Передняя часть - полупрозрачная. За счет многократных отражений от передней и задней поверхности создаётся много мнимых образов от лампочек. При каждом прохождении через переднюю поверхность луч разделяется на отраженный и проходящий (преломленный). Следовательно, чем "дальше" образ лампочки, тем меньше его яркость.

Полосатое зеркало
Полосатое зеркало

Сядьте с одной стороны и попросите кого-нибудь сесть с другой. Сможете ли вы узнать себя? Зеркало состоит из полосок с промежутками между ними, из-за этого вы видите лицо, составленное из частей своего лица и лица человека, сидящего перед вами.

Цвет и свет
Цвет и свет

Посмотрите на выемки. Кажется, они обе зеленые. Не так ли? Поместите в выемки руки, и вы поймете, что это не так. Кажется, что обе выемки зеленого цвета. Если поместить в них руки, то отличие будет очевидно. Одна из выемок окрашена в зеленый цвет и освещается белым светом. Белый свет - это "смесь" всех цветов радуги. Но от зеленого тела будут отражаться только зеленые лучи. Другая выемка окрашена в белый цвет, который отражает лучи всех цветов. Но она освещается зеленым светом. Поэтому она будет выглядеть зеленой. Поместив руки в выемки, Вы увидите, какая из них освещается зеленым светом, а какая белым.

Плазменный шар
Плазменный шар

Убедитесь, что ваши руки сухие. Прикоснитесь к стеклянному шару, чтобы "поймать" ползущий разряд. Посмотрите, что происходит, если поместить одну руку в основу шара, а другую - на самую вершину. Плазменный шар был изобретен Николой Тесла, и представляет собой герметичный сосуд. Он заполнен смесью инертных газов при низком давлении. Внутрь шара помещен электрод. На электрод подается высокое напряжение, которое вызывает пробой через газ и создает тлеющие разряды. Летящие электроны при столкновении с атомами возбуждают их. При переходе атомов в невозбужденное состояние происходит излучение, которое мы видим. Примером трубок с тлеющим зарядом могут быть люминесцентные лампы. Изменяя напряжение, его частоту или давление газа, можно менять размеры и цвет разряда. За счет высокой частоты и скин-эффекта ток проходит по коже без вреда для здоровья.

Тепловизор
Тепловизор

Подойдите к экрану и вы увидите распределение температуры вашего тела. Перед вами тепловизор. Тепловизор - устройство, позволяющее видеть нагретые тела. Тепловизор регистрирует инфракрасное (тепловое) излучение, преобразует его в электрический сигнал, который затем воспроизводится на мониторе. На мониторе отображается цветовое поле: определенной температуре соответствует определенный цвет. Стоит отметить, что тепловизор калибруется относительно температуры центральной точки. Современные тепловизоры способны регистрировать изменение температуры менее 0.1 С. Как вы думаете, может ли тепловизор "видеть" сквозь прозрачное стекло? Не может! Если перед тепловизором поместить стекло, на экране вы увидите распределение температуры в стекле. Стекло прозрачно для видимого диапазона, а тепловизор регистрирует инфракрасное излучение. Первые тепловизоры были созданы в 1960-е годы. Тепловизорные системы широко применяются в тех отраслях промышленности, где необходимо контролировать распределение температуры. При строительстве домов тепловизор используется для определения участков наибольших тепловых потерь. В военных целях с помощью тепловизоров можно определить, где находится противник.

Маятник Фуко
Маятник Фуко

Это устройство наглядно демонстрирует вращение Земли. Его изобретение приписывают физику Фуко. Вначале опыт был выполнен в узком кругу, но так заинтересовал Бонапарта (позднее ставшего Наполеоном III, французским императором), что он предложил Фуко повторить его публично в грандиозном масштабе под куполом Пантеона в Париже. Уменьшенные копии маятника Фуко в наше время используют для релаксации. Раскачивающийся маятник рисует на песке концентрические узоры и своим плавным завораживающим движением снимает стресс и усталость.

Стробоскоп
Стробоскоп

Наблюдайте за вращающимся диском, изменяя частоту вспышек. "Посадите" четырех "птичек" в четыре "клетки". Стробоскоп - прибор, быстро воспроизводящий повторяющиеся яркие световые импульсы. Стробоскопический эффект - зрительная иллюзия, которая возникает при наблюдении движущегося предмета в течение отдельных периодически повторяющихся интервалов времени. Данный эффект обусловлен инерцией зрения, то есть сохранением в сознании наблюдателя воспринятого зрительного образа на некоторое (малое) время после того, как вызвавшая образ картина исчезает. Если время, разделяющее дискретные акты наблюдения, меньше времени "гашения" зрительного образа, то образы, вызванные отдельными актами, сливаются. Мигающий свет вызывает повышенную утомляемость глаз. Кроме того, возможно головокружение. Не рекомендуется смотреть на освещаемый стробоскопом вращающийся диск в течение долгого времени.

Хаотический маятник
Хаотический маятник

При помощи ручки приведите маятник в движение. Пронаблюдайте за его движением. Раскачайте маятник сильнее, посмотрите, как изменится его движение. Колебания данного маятника - наглядный пример хаотических процессов, которые нельзя (или очень сложно и громоздко) точно описать математически. Для хаотических процессов характерно большое число параметров и начальных условий, от которых зависит динамика процесса. Поскольку данный маятник сам состоит из связанных маятников, то динамика всего процесса сложная и трудно описываемая математически. При этом мы можем с разной силой каждый раз раскручивать маятник, что делает невозможным предсказание развития дальнейшего процесса. Несмотря на всю сложность процесса, необходимо помнить, что суммарная энергия системы сохраняется. Это значит, что постоянно происходит переход энергии из одной части хаотического маятника в другую. Есть еще, конечно, трение, которое уменьшает энергию системы со временем. Вследствие трения колебания затухают.

Рисующий маятник
Рисующий маятник

Рисующий маятник
Рисующий маятник

Отклоните маятники на произвольные небольшие углы. Посмотрите, какой рисунок при этом получился. Это устройство состоит из двух маятников. Маятники качаются в одной плоскости. К одному из маятников прикреплен лист бумаги, а к другому - карандаш. Расстояние между ними подобрано так, что при колебаниях карандаш касается бумаги. Длина нарисованной линии определяется разницей отклонений маятников от положений равновесия. Постепенно маятники будут терять энергию из-за трения, и амплитуда колебаний будет уменьшаться. Эта установка позволяет создавать художественные гармоничные узоры. Все работы, созданные с помощью этого экспоната, являются уникальными. И это несмотря на то, что узоры создаются одними и теми же карандашами, на одной и той же установке.

Закон сохранения импульса
Закон сохранения импульса

Бросьте шарик в трубу. Когда шарик вылетит из трубы, изогнутая часть сместится влево. Изогнутая часть находится на колесиках и может свободно перемещаться. До попадания в нее шарика, горизонтальные составляющие импульса шарика и трубы равны нулю. По закону сохранения импульса сумма импульсов тел замкнутой системы остается постоянной. Вначале изогнутая часть и шарик покоились, их суммарный импульс был равен нулю. После броска шарик вылетает горизонтально, значит, его импульс направлен горизонтально. Изогнутая часть трубы тоже имеет горизонтальный импульс, направленный в противоположную сторону. Поэтому движение шарика вызывает смещение изогнутой части влево.

Сила формы
Сила формы

Существует множество конструкций, разных по своей прочности. Прочность определяется не только качеством материала. Важным фактором является то, как устроен объект. Данная конструкция - квадрат, по углам соединенный шарнирами. Легким толчком сбоку можно опрокинуть его. Значит, такая конструкция непрочная. Возьмите теперь две дощечки, сделайте из них крест и вставьте его в квадрат. Попробуйте теперь расшатать квадрат! Не выйдет. Конструкция сразу стала намного прочнее. Внутри квадрата появилось 4 треугольника. Треугольник - жесткая фигура. Квадрат (и фигуры с большим числом углов) легче деформируются. Треугольник - нет. Поэтому в архитектуре и инженерии часто используют треугольные подпорки. Останкинскую башню удерживают стальными тросами в равновесии. Башня, трос, земля - три стороны треугольника. Поэтому она не падает и не кренится даже при сильном ветре.

Вечный двигатель
Вечный двигатель

Вечный двигатель
Вечный двигатель

По идее древних инженеров, продумавших данный механизм, это колесо должно крутиться вечно. Грузики на шарнирах в правой части колеса перевешивают остальные и вращают колесо. В основе задумки лежит правило рычага. Одна из его формулировок: для уравновешения груза на длинном рычаге требуется больше усилия, чем для уравновешения груза на коротком. Проверить утверждение просто. Попробуйте удержать сумку (или другой предмет потяжелее) на вытянутой руке. Затем прижмите руку поближе к груди. Чувствуете разницу? На вытянутой руке это сложно, так как рука - это как бы рычаг. Прижав руку к груди, мы утрачиваем рычаг, потому и удержать проще. Так думали и создатели двигателя (рычаги на шарнирах - полная аналогия с нашими руками). Более длинные рычаги должны перевешивать. При повороте будут подключаться новые шарниры-рычаги, откидываясь под действием своей тяжести. В идеале это должно продолжаться вечно. Причина, по которой данный двигатель работает не вечно, проста. Да, рычаги справа - длиннее. Но слева грузиков-рычагов больше, чем справа. Их количество компенсирует действие длинных рычагов. Именно поэтому колесо не будет вращаться вечно.

Подпорка
Подпорка

Подпорка
Подпорка

Посмотрите на конструкцию. Выглядит прочной? Тогда уберите боковую подпорку и дайте легкий толчок конструкции. Она сложится как карточный домик. Подпорки можно встретить везде в нашей жизни. Это и трость (она как бы подпирает пожилых людей, чтобы те не упали). Это и боковые опоры столбов электропередачи. Часто подпорки используют в строительстве для поддержания стен и других конструкций. Подпорки делают из камня, дерева, металла. Строительные подпорки существуют давно, их использовали еще древние римляне. Некоторые подпорки выполняют не только опорные, но и декоративные функции. В величественных соборах и храмах много прекрасных колонн-подпорок.

Стальной мост
Стальной мост

Надавите сверху на стальную пластину. Пронаблюдайте за тем, как она прогнётся. Посредством приложенной силы стальная пластина начнёт прогибаться. В результате этого прикреплённые к нижней стороне пластины кубики раздвинутся. Данный экспонат наглядно показывает процессы, происходящие в балочном мосту. Простейший балочный мост представляет собой балку, находящуюся на двух неподвижных точках опоры. Чем больше расстояние между точками опоры, тем сильнее прогибается балка. Кубики показывают, как сильно деформируются различные части балки.

Одинаковые предметы
Одинаковые предметы

Перед вами два дугообразных предмета. Когда мы говорим о размере предмета, мы сравниваем его с характерными размерами других предметов. Только тогда мы можем говорить о его величине. Даже измерение длины в физическом эксперименте - это сопоставление с эталонным метром. Таким образом, если мы будем по отдельности рассматривать предметы данной модели, то мы не сможем определить, какой из них больше. Более того, если мы положим эти предметы так, чтобы длинная сторона одного соприкасалась с короткой стороной другого, нам покажется, что предметы различаются! Для того, чтобы убедиться, что предметы одинаковы, наложите один на другой.

Воображаемый кубик
Воображаемый кубик

Данный экспонат демонстрирует работу человеческого воображения. На жёлтом фоне находятся восемь отдельных изображений в виде красных кругов с тремя белыми прямыми отрезками внутри. Некоторые из них можно поворачивать вокруг оси, меняя ориентацию белых линий. В начальном положении нам кажется, что в каждом таком круге изображена вершина кубика. Из каждой вершины выходят по три стороны кубика. Только стороны не соединены между собой. Человек устроен так, что он во всем стремится видеть правильные фигуры. Когда мы видим несимметричные объекты, они нам кажутся сложными и некрасивыми. Поэтому в данном случае нашему воображению легко "нарисовать" недостающие прямые, которые объединят восемь независимых рисунков в один. Нам будет казаться, что мы видим симметричный кубик. Но стоит нам повернуть три круга из этого экспоната, как прямые отрезки из разных рисунков не будут лежать на одной прямой. То есть нельзя будет просто соединить между собой отдельные фрагменты в единое целое. Это значит, что наше воображение не сможет увидеть красивого цельного объекта.

Эффект домино
Эффект домино

Каждая костяшка домино изначально обладает некоторым количеством потенциальной энергии. Чем больше костяшка, тем большей потенциальной энергией она обладает. В процессе падения костяшки домино потенциальная энергия переходит в кинетическую энергию. В процессе столкновения первая костяшка передаёт часть своей энергии второй костяшке. Вследствие этого, изначально неподвижная вторая костяшка падает. И так далее. Размер и расстояние должны быть такими, что начальной энергии костяшки достаточно для падения соседней. В 2009 году был установлен мировой рекорд. Тогда упало 4491863 костяшки.

Жесткость
Жесткость

Встаньте поочередно на каждую пластину и металлическую балку. Посмотрите, насколько сильно они прогибаются. Пластины и балка прогибаются по-разному. Это значит, что жесткости различных пластин и балки неодинаковы. Жесткость - способность конструктивных элементов деформироваться при внешнем воздействии без существенного изменения геометрических размеров. Коэффициент жесткости - основная характеристика жесткости. Коэффициент жёсткости равен силе, вызывающей единичное перемещение в характерной точке. Коэффициент жесткости зависит от вещества, из которого изготовлено данное тело и от геометрических размеров.

Хитроумные колеса
Хитроумные колеса

Все видели колесо. Оно круглое. Оно легко и непринужденно катится по ровной поверхности. А бывают ли "некруглые" колеса? Почему не делают колеса квадратными, шестиугольными? Ответ прост. Колесо как геометрическая фигура - это круг. У него ровный непрерывный край, причем каждая точка края находится на одинаковом расстоянии от центра круга (оси колеса). У квадратного же колеса есть углы, которые к тому же удалены от центра дальше, чем края. Вот и получается, что квадратное колесо неустойчиво и требует затрат энергии на подъем своей оси и автомобиля, установленного на такие колеса. Однако решение проблемы есть. Нужна специальная дорога для таких колес. Она представляет собой холмистый путь. Квадрат будет перекатываться по этим холмам. Углы квадрата, попадая в ложбины между холмов, будут иметь достаточную опору, чтобы не опрокинуться назад. Можно даже сказать, что, в некотором роде, не квадрат перекатывается по холмам, а круглые холмики катятся по сторонам квадрата (полная аналогия с обычным колесом). Помните советский мультфильм про братьев-пилотов? Как они гнались за поездом на велосипеде? Они сделали из своих колес кресты, которые своими зубцами попадали между шпал железнодорожного пути, и спокойно ехали следом. Зубчатое колесо и шпалы - еще один пример причудливых колес. Таким образом, можно придумать множество необычных колес и подходящих для них путей.

Шарик в лабиринте
Шарик в лабиринте

Цель данной игры проста - провести шарик от старта до финиша. При этом надо избегать отверстий в дне лабиринта. Особый момент - управление. Вы управляете движением шарика, наклоняя лабиринт. Шарик будет скатываться по наклонной плоскости. Куда - зависит от того, как вы наклоните лабиринт. Но в одиночку это сделать очень трудно. Поэтому в эту игру лучше играть вдвоем. Стоя с разных сторон, можно точнее и увереннее направлять движение шарика. Чем лучше скоординированы действия игроков, тем лучше будет результат. Если каждый игрок будет играть только для себя, то ничего хорошего из этого не выйдет. Взаимодействие и взаимопонимание - ключ к успеху при прохождении лабиринта.

Зеркало с веревками
Зеркало с веревками

Возьмите веревку в каждую руку. Смотрите только на одну руку и ее отражение, пока другая рука остается скрытой позади зеркала. Начинайте медленно перемещать руку, за которой вы следите, вдоль держателя с веревкой. Создается ощущение, что ваша вторая рука также начинает двигаться. Зрительный образ настолько сильно доминирует над ощущениями, что вы чувствуете движение обеими руками сразу. Если закрыть глаза, то вы сразу почувствуете, что вторая рука покоится!

Трение
Трение

Установите тарелки на исходные позиции внизу горки. Затем поднимите экспонат за край, чтобы привести тарелки в движение! Сравните время, за которое тарелки проходят дистанцию. За торможение предметов при движении вдоль поверхности отвечает сила трения скольжения. Величина трения зависит от того, как сильно прижаты тела друг к другу, и от того, из каких материалов они сделаны. Трение скольжения всегда приводит к диссипации энергии, то есть переводит полную энергию тела в тепло.

Арочный мост
Арочный мост

Арочный мост
Арочный мост

С помощью данных деревянных частей постройте арочный мост. Люди издавна умели строить арки. Например, для переправы через реку возводились арочные мосты. И делалось это нередко, ведь такие мосты довольно устойчивы. На каждую составную часть арки (как и на всё, что нас окружает) действует сила тяжести. Сила тяжести направлена вниз. Несмотря на это, каждый элемент арки остаётся в покое. Кроме силы тяжести, на все части арки действуют силы реакции опоры со стороны соседних элементов. С увеличением веса увеличивается сила тяжести. В связи с этим возрастают и силы реакции опоры со стороны соседних брусков. Таким образом, нагрузка распределяется по всем составным частям арки, вплоть до основания. Этот же принцип использовался для строительства сводчатых потолков в средневековых замках и храмах.

Волк, баран, капуста...
Волк, баран, капуста...

Крестьянину нужно перевезти через реку волка, барана и капусту. Но лодка такова, что в ней может поместиться только крестьянин, а с ним или один волк, или один баран, или одна капуста. Но если оставить волка с бараном, то волк съест барана, а если оставить барана с капустой, то баран съест капусту. Как крестьянину перевезти свой груз?

Маятник Максвелла
Маятник Максвелла

Намотайте ленты, на которых держится колесо, на ось. Отпустите колесо. Ленты будут то разматываться, то обратно наматываться на ось. Колесо при этом будет то опускаться, то подниматься. Наматывая ленты на ось колеса (тем самым поднимая маятник), мы запасаем систему потенциальной энергией. Под действием силы тяжести оно опускается вниз. В процессе движения вниз потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая увеличивается. Если бы не было вращения, то был бы случай свободного падения тела. При этом колесо достаточно быстро опустилось бы. В нашем же случае колесо еще и вращается. То есть потенциальная энергия переходит в кинетическую энергию вращения колеса и кинетическую энергию поступательного движения. При этом время опускания существенно увеличится. В нижней точке, когда нить размотана, частота вращения максимальна. Нить снова начинает накручиваться на ось, происходит обратное преобразование энергии из кинетической в потенциальную. После чего все повторяется. Стоит отметить, что из-за наличия трения энергия системы уменьшается. Это рано или поздно приведет к остановке колеса в нижнем положении.

Блоки
Блоки

Блоки
Блоки

Блок—механическое устройство, представляющее собой колесо с желобом по окружности, вращающееся вокруг своей оси. Жёлоб предназначен для троса. Блок может быть подвижным и неподвижным. Неподвижный блок применяется для подъёма небольших грузов или для изменения направления силы. Подвижный блок предназначен для изменения величины прилагаемых усилий. Существует много различных конструкций из блоков. Например, в случае, показанном на рисунке, для поднятия груза необходимо приложить силу, в два раза меньшую силы тяжести, действующую на груз (если, как это обычно предполагается, масса груза много больше массы блоков).

Вес металлов
Вес металлов

Перед вами пять пластинок, которые сделаны из латуни, свинца, титана, дюралюминия, стали. Форма и размер пластинок одинаковы. Поднимите каждую пластинку поочередно. Даже без весов вы заметите, что массы пластинок отличаются. Дело в том, что различные вещества обладают различными плотностями. Плотность вещества зависит от того, насколько тяжелы ядра атомов, и от того, насколько плотно они "упакованы" в веществе.

Стул-подъемник
Стул-подъемник

Сядьте на стул. Попросите кого-нибудь потянуть за трос и поднять вас. Не позволяйте помощнику резко отпускать вас! Простое подъемное устройство состоит из четырёх блоков: одного неподвижного и трех подвижных. Неподвижный блок не дает выигрыша в силе. Он только меняет направление приложенной силы. Благодаря блокам помощник поднимает только одну восьмую часть вашего веса. Но... взамен ему придется вытянуть трос в восемь раз длиннее! Золотое правило механики гласит: "Во сколько раз мы выигрываем в силе, во столько же раз мы проигрываем в расстоянии".

Восприятие веса
Восприятие веса

Вам кажется, что массы брусков одинаковы? Попробуйте взять их в руки и проверить, верны ли ваши предположения. Используя весы, сравните их массы. Оценки размера и веса сильно зависят от восприятия внешнего мира. Большие предметы кажутся тяжелее маленьких, а одинаковые по размеру - одинаковыми и по весу. Однако, это далеко не всегда так. Если вы возьмете бруски в обе руки, то неравенство их масс становится очевидным. Все дело в том, что стоит также учитывать материал предмета и его содержимое. Например, брусок железа тяжелее деревянного бруска той же формы. Различные тела обладают различными плотностями. В нашем случае один из брусков обладает большей плотностью, что и объясняет различие масс.

Динамометры и центр тяжести
Динамометры и центр тяжести

Экспонат представляет собой горизонтальную балку, подвешенную на двух динамометрах. На балке находится гиря, которую можно передвигать вдоль балки. Посмотрите на показания динамометров. Если гиря находится не в середине, то показания отличаются. Это связано с тем, что моменты сил реакции динамометров относительно груза равны. Однако плечи этих сил различны. Величина силы реакции равна отношению момента к плечу. Поэтому больше будут показания того динамометра, к которому груз ближе.

Вверх! Под действием силы тяжести!
Вверх! Под действием силы тяжести!

Положите металлический стержень с маховиком на горку сверху. Отпустите стержень. Под действием силы тяжести он скатится вниз. Положите двойной симметричный конус внизу горки, в самой узкой ее части. Отпустите конус. Он начнет подниматься вверх в горку! Почему конус поднимается вверх по горке? Ведь под действием силы тяжести все тела должны притягиваться к Земле. В случае с конусом необходимо рассматривать движение его центра масс. В начале горки рельсы, по которым поднимается конус, узкие. Поэтому в силу своей формы, конус почти весь и находится над горкой. Центр масс при этом находится довольно высоко. Из-за расширения рельс конус будет опираться рельсы в точках, находящихся все дальше от основания. При этом центр масс будет опускаться относительно рельс.

Маятник Ньютона
Маятник Ньютона

Отклоните несколько металлических шаров и отпустите их. Что произойдет с шарами на противоположном конце? Попробуйте проделать то же самое с другим количеством шаров. Как известно, любое движущееся тело обладает импульсом. Импульс равен произведению массы тела на его скорость. При центральном упругом столкновении двух одинаковых шаров они обмениваются импульсами. Таким образом, движущийся шар передает свой импульс следующему шару, который, в свою очередь, передаёт импульс дальше. Так продолжается до тех пор, пока импульс не передастся последнему шару. В итоге последний шар получает импульс, в точности равный импульсу первого шара. При отсутствии внешнего воздействия полный импульс остаётся неизменным. Так гласит закон сохранения импульса. Поэтому, если отклонить два шара, то закон сохранения импульса не запрещает последнему шару приобрести двойную скорость. Однако это запрещает закон сохранения энергии. Энергия движущегося тела пропорциональна квадрату скорости. Таким образом, последний шар будет двигаться с энергией, вдвое большей первоначальной энергии системы. Это запрещено законом сохранения энергии, поэтому в движение придут два последних шара, а их скорости будут равны скоростям первых двух шаров.

Вес тела в воде и в воздухе
Вес тела в воде и в воздухе

На весах закреплены одинаковые грузы. Один из них погружен в воду. Почему вес тела, погружённого в воду, меньше? Причина заключается в том, что на грузы действуют различные выталкивающие силы. Эти силы также называются архимедовыми. Архимедова сила направлена против силы тяжести. Плотность воды примерно в 1000 раз больше плотности воздуха. Следовательно, в воде архимедова сила больше, чем в воздухе. Поэтому вес груза в воде меньше.

Колесо-гироскоп
Колесо-гироскоп

Достаточно сильно раскрутите колесо. Удерживая рукоятку, наклоните вращающееся колесо. Чувствуете, как колесо сопротивляется? Данная модель является иллюстрацией такого понятия как гироскоп - быстро вращающегося твердого тела, в нашем случае колеса. В основе работы любого гироскопа лежит закон сохранения момента импульса. В данной модели важную роль играет явление прецессии, то есть поворачивание оси вращения гироскопа под действием внешних моментов сил. Самой простой иллюстрацией прецессии является юла. Ось вращения юлы начинает поворачиваться под действием момента силы тяжести.

Теорема Пифагора и кубики
Теорема Пифагора и кубики

Положите кубики в два маленьких квадрата. Они должны быть полностью заполненными. Переложите все блоки в большой квадрат. Он также окажется полностью заполненным. Пифагор - греческий философ, живший за пять веков до новой эры. Он сформулировал следующую теорему: В любом прямоугольном треугольнике квадрат длины гипотенузы равен сумме квадратов длин катетов. Гипотенузой называют самую длинную сторону прямоугольного треугольника, катетами - оставшиеся две. Эта теорема имеет так же аналогичную формулировку, связанную с геометрией: в прямоугольном треугольнике площадь квадрата, построенного на гипотенузе, равна сумме площадей квадратов, построенных на катетах. Именно это и проверяется с помощью кубиков.

Странный аттрактор
Странный аттрактор

Расставьте на платформе под маятником магниты в произвольном положении. Отклоните маятник. Маятник начнет совершать непредсказуемые движения. Если бы на платформе не было магнитов, то данный маятник был бы примером обычного математического маятника. Движение такого маятника довольно легко описать математически. При малых углах отклонения такой маятник совершает гармонические колебания относительно положения равновесия. Положение равновесия называется аттрактором. Наличие же магнитов привносит в систему электромагнитное взаимодействие. При этом математическое описание системы очень сильно усложняется, и предсказать траекторию маятника в этом случае невозможно. В этом случае траектория сильно зависит от начального отклонения. Траектория, к которой в данном случае стремится маятник при своём движении, называется странным аттрактором.

Магнитная рука
Магнитная рука

При помощи магнита перемещайте шарики в любое место в пределах экспоната. Магнит является источником электромагнитного поля. Подводя магнит к шарикам, мы помещаем их во внешнее магнитное поле. Движущиеся заряды "чувствуют" присутствие магнитного поля. Как известно, во внешнем магнитном поле происходит намагничивание металлов. Это возможно за счет движущихся зарядов (электронов) в атомах, из которых состоит металл. Поэтому на металл начинает действовать сила притяжения к магниту. Если она больше силы тяжести, то, согласно законам Ньютона, можно поднять шарики вверх.

Падающие магниты
Падающие магниты

Раскрутите диск. Пронаблюдайте за движением магнитов при различных скоростях вращения диска. Обычно, скорость тела, скользящего по наклонной плоскости, увеличивается. Но в данном случае скорость магнитов, скользящих по наклонной плоскости при малых скоростях вращения диска, почти постоянна. Дело в том, что сила тяжести уравновешивается силой магнитного поля, которое создаётся вихревыми токами. Вихревые токи - токи, возникающие в проводящем ободе диска вследствие изменения магнитного потока. А изменение магнитного потока, пронизывающего обод, происходит из-за движения магнитов! Кроме того, не стоит забывать о взаимодействии магнитов друг с другом. Таким образом, благодаря силе тяжести, магнитному взаимодействию и силе трения формируется такое причудливое движение.

Левитирующий магнит
Левитирующий магнит

При помощи внешнего магнита заставьте левитировать магнит, расположенный между медными пластинами. Благодаря каким силам магнит "парит" в воздухе? На магнит действует сила тяжести, направленная вниз; сила со стороны внешнего магнита. Какую роль выполняют медные пластины? Оказывается, что при изменении магнитного потока, пронизывающего проводник, в нем возникают вихревые токи. Медь является хорошим проводником. Вихревые токи создают дополнительное магнитное поле между пластинами. Чтобы поддерживать вихревые токи и, соответственно, магнитное поле между пластинами, внешний магнит нужно плавно двигать вверх-вниз.

Мультфильм
Мультфильм

Раскрутите колесо и увидите мультфильм! Всех, наверное, интересует, каким образом делаются мультфильмы. Каким-то образом нарисованные персонажи становятся живыми и начинают двигаться. Как же это происходит? Дело в том, что человеческий глаз нормально различает не более 24 изображений в секунду. Если показывать изображения через каждые 1/24 секунды, то никакого отличия от непрерывного движения не будет заметно. Именно поэтому кадры, которые показываются в нашем опыте с большой скоростью, складываются в движение. Точно также устроены и обычные фильмы. Их можно сравнить с огромным количеством фотографий, сделанных через 1/24 секунды.

Кольца облаков (ящик Вуда)
Кольца облаков (ящик Вуда)

Нажимая на резиновую мембрану, запускайте кольца пара. Данная установка представляет собой генератор пара. Наверху генератора расположена резиновая мембрана с круглым отверстием посередине. Отверстие нужно для того, чтобы запускать кольца пара вверх. Как же образуются такие причудливые кольца? Причина образования вихрей - вязкость среды. Когда пар выходит из отверстия, те участки пара, которые непосредственно соприкасаются с мембраной, испытывают трение и, соответственно, замедляются. Таким образом, пар как бы "закручивается", проходя через отверстие. Подобные образования называются вихрями. Впервые такую установку сконструировал американский физик Р.Вуд более ста лет назад для демонстрации опытов студентам.

Турбулентность
Турбулентность

Раскрутите шар. Обратите внимание на то, что происходит внутри шара. Вращающийся шар представляет собой большую поликарбонатную сферу, заполненную окрашенной жидкостью. Сфера смонтирована на опоре и может вращаться с различной скоростью. Подобное поведение жидкости в сфере напоминает явление турбулентности в атмосфере планеты. Турбулентность - явление, заключающееся в том, что при увеличении скорости течения жидкости или газа в среде самопроизвольно образуются вихревые потоки. Данный экспонат показывает, насколько сложным является движение жидкости, происходящее даже при таких простых внешних условиях.

Водный вихрь
Водный вихрь

Внутри резервуара — настоящий водяной вихрь. Специальные турбины заставляют воду вращаться. С помощью рычага можно изменять интенсивность работы турбин, от которой зависит размер воронки. Считается, что воронки по-разному закручиваются в разных полушариях: по часовой стрелке в Северном и против часовой - в Южном. Связано это с силой Кориолиса, которая возникает из-за вращения Земли.

Перевернутое лицо
Перевернутое лицо

Перевернутое лицо
Перевернутое лицо

Посмотрите сначала на левую фотографию. Взгляните теперь на правую перевёрнутую фотографию мельком, не рассматривая её досконально. У вас сложится такое впечатление, что человек улыбается. Переверните правую фотографию. Вы увидите страшную гримасу. Итак, почему вам первоначально показалось, что человек на перевёрнутой фотографии улыбается? Дело вот в чём. Сначала вы посмотрели на левую неперевернутую фотографию. На этой фотографии человек действительно улыбается. Затем вы перевели взгляд на вторую фотографию, и... на этой перевёрнутой фотографии лицо перевёрнуто не полностью. Рот и глаза находятся пространственно в том же состоянии (их не перевернули на 180 градусов). Этот опыт очень поучителен. Улыбка очень важна. Окружающие Вас люди в первую очередь обращают внимание на глаза и улыбку. "Никогда не переставай улыбаться, даже когда тебе грустно: кто-то может влюбиться в твою улыбку". (Габриэль Гарсиа Маркес)

Ловкость рук
Ловкость рук

Возьмите щипцы в каждую руку и попытайтесь завязать шнурки. Это намного труднее, чем кажется! Вы поймете, как трудно научить механическое устройство выполнять действие, которое просто для человеческой руки. И это только немногое, что должны преодолеть люди, создающие роботов. Строительство робота, способного печатать на клавиатуре, - очень сложная задача. Дело в том, что ловкость человеческой руки, - возможно, самое трудное для механического подражания. Все эти трудности люди смогли преодолеть, и сейчас существуют роботы, способные печатать на клавиатуре, играть на музыкальных инструментах, танцевать. Есть целый автомобильный завод, использующий только роботов для сборки машин. Использование роботов облегчает труд человека.

Пианино
Пианино

Перед вами обычное пианино, только с прозрачной лицевой стенкой. Нажимайте на клавиши, и вы услышите звуки. Каждая клавиша соединена с молоточком, и при нажатии на клавишу молоточек бьет по струнам. Совершая колебания, струна издает звук; сами по себе струны звучат тихо. За струнами расположена резонансная дека, склеенная из отдельных досок. За счет резонанса дека усиливает звучание струн. Принимая часть энергии от струн, она сама участвует в формировании голоса инструмента. Пианино изобрел американец Хокинс в 1800 году, хотя современную форму оно приобрело в середине XIX века.

Пузыри в трубках
Пузыри в трубках

Переверните трубки, наполненные жидкостями. Пронаблюдайте за тем, как пузыри поднимаются вверх по трубкам. На тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости. Эта сила называется силой Архимеда. Вследствие того, что плотность воздуха меньше плотности жидкости, сила тяжести меньше силы Архимеда. Следовательно, пузыри в трубках поднимаются вверх. Жидкость, окрашенная в синий цвет, - вода, в зелёный - глицерин, жёлтая жидкость - масло. Плотность масла меньше плотности воды, а плотность воды меньше плотности глицерина. В то же время не стоит забывать о силе вязкого трения. Вязкость (внутреннее трение) масла много больше вязкости воды, а вязкость глицерина больше вязкости масла. Этим и объясняется то, что пузырь в масле поднимается быстрее, чем пузырь в воде!

Черная дыра
Черная дыра

Положите предмет (например, монетку) в жёлоб и лёгким касанием запустите его по круговой орбите. Пронаблюдайте за его движением. Любой объект, движущийся по круговой орбите вокруг другого объекта, подчиняется закону сохранения энергии. То есть сумма потенциальной и кинетической энергии остаётся постоянной в любой момент времени. Таким образом, с уменьшением орбиты, по которой движется предмет, уменьшается его потенциальная энергия. Вследствие этого увеличивается кинетическая энергия, а, значит, увеличивается и скорость движения. Однако, не стоит забывать о силе трения, которая действует на предмет. В нашей модели трение хоть и небольшое, но его влияние на процесс значительнее, чем в космосе. Поэтому орбиты планет изменяются не так быстро.

Контактная стена
Контактная стена

Контактная стена
Контактная стена

Экспонат представляет собой стену приблизительно из 50000 маленьких палочек. Если прислониться к стене чем-нибудь, например рукой, на обратной стороне "отпечатается" изображение вашей руки. Таким образом получается точечное (или пиксельное) изображение. Так же, по отдельным точкам, создается изображение на экране компьютера и телевизора. Чем больше точек, тем более четким получается изображение.

Поднимите гирю
Поднимите гирю

Поднимите гирю, потянув за верёвку. Чем дальше от гири верёвка, тем меньшие усилия нужно приложить. Данное устройство называется рычагом. У рычага есть точка опоры и два плеча. Чтобы рычаг с грузами на его концах был в равновесии, необходимо, чтобы силы, умноженные на длины соответствующих плеч рычага, были равны. Таким образом, чем больше плечо (чем дальше расположена веревка), тем меньшее усилие требуется для поднятия гири.

Ящик с глазком
Ящик с глазком

Загляните внутрь ящика через глазок. Какого он цвета? Теперь откройте ящик. Удивлены? При просмотре через глазок внутренняя часть ящика казалась совершенно чёрной. После открытия выяснилось, что он белый. Дело в том, что свет в ящик проходит через тот же самый глазок. Он отражается от стенок и, казалось бы, весь ящик должен быть изнутри белым. Однако, в результате каждого отражения стенки ящика поглощают, забирают себе часть света.

Магнитное облако
Магнитное облако

Возьмите магнит и приложите его к стеклу. Перемещая магнит вдоль экспоната и вращая сам экспонат, можно создавать причудливые узоры. Внутри экспоната находится мелкая металлическая крошка и масло. Крошка не растворяется в масле, образуя взвесь. Частицы металла притягиваются к магниту, благодаря чему можно создавать красивые магнитные облака.

Левитатор Бернулли
Левитатор Бернулли

Возьмите пластиковый диск и закройте им отверстие, из которого выходит воздушный поток. Отпустите диск и вы увидите, что он не упадёт! Почему диск не падает? В чём секрет? Данный экспонат является наглядной демонстрацией закона Бернулли. Даниил Бернулли - швейцарский физик 18-го века. Согласно закону Бернулли, давление покоящегося воздуха (под диском) больше давления движущегося воздуха (над диском). Именно поэтому диск не падает, а левитирует.

Припаркуйте автомобиль
Припаркуйте автомобиль

Данный экспонат - интересная и увлекательная игра, в которую нужно играть нескольким игрокам. У нас есть маленькая машина и дорога со стоянкой. Требуется завести машину по дороге на стоянку и аккуратно припарковать его. Управление машинкой осуществляется с помощью четырех веревок, которые крепятся к якорю на крыше машинки. Каждая веревка пропущена через блок, закрепленный на угловой вертикальной подпорке. Натягивая и ослабляя веревки, можно поворачивать машинку и заставлять ее ехать в нужном направлении. В этой игре важна координация действий игроков друг с другом, чтобы не получилось, как у лебедя, рака и щуки в басне Крылова. Только работая вместе, можно провести машину нужным путем. Внимательнее на поворотах! И, главное, помните, работая в команде, можно добиться успеха как в игре, так и в жизни.

Шарик в воздухе
Шарик в воздухе

Возьмите шарик и поместите его на струю воздуха, выходящего из отверстия. Пронаблюдайте за движением шарика. Струя воздуха из отверстия удерживает шарик в воздухе. Если шарик лёгким движением руки вывести из этого положения, то он снова вернется в струю. Поток воздуха вблизи поверхности шарика имеет более высокую скорость, чем на некотором удалении от нее. Чем больше скорость воздуха, тем ниже его давление. Давление воздуха вне потока стремится вернуть шарик назад в воздушный поток. Это явление основано на законе, открытом более чем 200 лет назад швейцарским физиком Даниилом Бернулли.

Кабина
Кабина

Перед вами кабина знаменитого классического американского грузовика Freightliner ("Фред" как прозвали его в народе). Кабина грузовика - очень важная часть. Только представьте себе, что дальнобойщик проводит в кабине большую часть своей жизни. В кабинах грузовиков такого класса обязательно присутствует место для сна (часто его называют "люлька"). У вас есть возможность почувствовать себя настоящим дальнобойщиком. Для этого сядьте в кабину и покрутите руль Фреда или полежите в люльке.

Осцилиндрскоп
Осцилиндрскоп

Ракрутите чёрно-белый горизонтальный цилиндр и дёрните гитарные струны. Посмотрите на струны. Волнообразные линии, которые вы видите, показывают, как ведут себя колеблющиеся струны, испуская звуковые волны. С помощью ножной педали вы можете натягивать струны. Как при этом меняется звук? Как меняются волнообразные линии? Натяжение струны и длина струны определяют частоту вибрации. Частота вибрации - высота звука. Чем короче струна и чем сильнее она натянута, тем выше тон звука. Чем длиннее и чем слабее натянута струна, тем ниже тон. Нажимая на педаль, вы меняете натяжение струны. Чем сильнее натяжение, тем выше звук, а волнообразные линии "растягиваются", т.к. увеличивается длина волны. Как же работает осцилиндрскоп? Остановите вращающийся барабан. Посмотрите на струну. Струна колеблется слишком быстро и глаза не могут воспринять её движение. Кроме того, на белом фоне струну лучше видно, чем на чёрном. Когда барабан вращается, ваши глаза видят струну только тогда, когда она на белом фоне. Таким образом, получается, что, когда барабан вращается, вы видите множество различных положений струны, множество различных "снимков". Вследствие инертности зрительного восприятия вы видите волнообразные линии. Изображения, получаемые осцилиндрскопом, очень похожи на изображения, которые можно увидеть на экране электронного осциллографа.

Ксилофон
Ксилофон

Ксилофон - ударный музыкальный инструмент с определённой высотой звука. Ксилофон состоит из деревянных брусков разной величины, настроенных на определённые ноты. Данный музыкальный инструмент появился ещё до бронзового века, а в Европу пришел не ранее XV столетия. До XIX века ксилофон был инструментом бродячего музыканта.

Электрогитара
Электрогитара

Возьмите в руки электрогитару. Почувствуйте себя членом рок-группы! Электрогитара - гитара с электрическим звукоснимателем, который преобразует колебания металлических струн в колебания электрического тока. Первый звукосниматель был изобретен Ллойдом Лоару в 1923 году. Первый звукосниматель состоял из двух небольших, изолированных друг от друга медных пластин, на которые подавался электрический потенциал противоположной полярности. В 1931 году был изобретён магнитный звукосниматель, состоящий из постоянного магнита со стальным сердечником и катушки индуктивности, расположенной вокруг него. Колебания струны вызывают колебания сердечника, вследствие чего магнитное поле в катушке изменяется. А это, согласно закону Фарадея, вызывает ЭДС индукции. Следовательно, в катушке появляется ток, колебания которого регистрируются.

Магнитная арка
Магнитная арка

При помощи железных опилок постройте магнитную арку. Между полюсами магнита действует магнитное поле. Магнитное поле имеет свойство притягивать металлические предметы. То, в какую сторону действует магнитное поле, можно показать с помощью силовых линий. Они начинаются на северном полюсе и заканчиваются на южном. Именно по силовым линиям и выстраиваются мелкие железные опилки! То, что магнитное поле может держать в определённом месте предметы, весьма интересно. Именно при помощи этого свойства хотят реализовать термоядерный синтез. С помощью термоядерного синтеза планируется получение относительно дешёвой энергии. В процессе синтеза плазма разогревается до огромнейшей температуры. Держать её в каком-либо сосуде нельзя: даже самые жаростойкие материалы расплавятся. А специальным образом подобранное магнитное поле поможет справиться с этой задачей.

Торнадо (смерч)
Торнадо (смерч)

В установке для создания торнадо используются генератор пара и вентиляторы. В центре воронки воздух поднимается вверх и раскручивается. Вне торнадо воздух опускается обратно вниз. В природе торнадо обычно возникают при контакте тёплого и холодного воздуха. Тёплый воздух поднимается вверх, холодный опускается вниз. Для образования природного торнадо необходима значительная разница температур, которая встречается довольно редко. Одним из мест, где торнадо - достаточно частое явление, является Северная Америка. Там тёплые воздушные массы из Мексиканского залива сталкиваются с холодными из залива Святого Лаврентия. Образующиеся вихри обладают чудовищной разрушительной силой и способны двигаться со скоростью до 300 км/час. Самые мощные торнадо способны сносить с фундаментов дома и переносить их на большие расстояния.

Слушаем зубами
Слушаем зубами

Возьмитесь зубами за металлический стержень (перед этим надев на него гигиеническую трубочку). Заткните уши. Звук - это волна, которая создает колебания в какой-либо среде. В зависимости от типа среды (твердой, жидкой или воздушной) меняется скорость проведения звука. Обычно для того, чтобы мы услышали что-то, звук должен попасть через ушную раковину и наружный слуховой проход в специальный орган - улитку. Но есть и другой путь в улитку - через кости нашего черепа. Внутри экспоната - радио, которое играет недостаточно громко для того, чтобы мы его услышали. Один конец металлического стержня расположен рядом с источником звука. Колебания передаются стержню. Когда мы зажимаем его зубами, звук передаётся по костям нашего черепа, попадает в улитку, и мы начинаем слышать радио.

Мыльная пленка
Мыльная пленка

Мыльная пленка
Мыльная пленка

Давайте теперь разберемся, вследствие чего мыльные пленки имеют радужный цвет. Такие интересные переливающиеся цвета получаются в результате интерференции (наложения) световых волн. Цвет зависит от толщины мыльной плёнки. Когда свет проходит через плёнку, часть его отражается от внутренней поверхности, а часть от внешней. Таким образом, разность хода лучей равна удвоенной толщине плёнки. Вследствие испарения плёнка может стать настолько тонкой, что в результате интерференции не будет усиливать падающий на неё свет. (В спектре видимого излучения наибольшая длина волны соответствует красной компоненте, а наименьшая - фиолетовой). В этот момент толщина пленки составляет примерно 20 нм. Толщина мыльной плёнки в 5000 раз тоньше человеческого волоса.

Поднимите шарик
Поднимите шарик

Положите шарик на горизонтальный брусок. С помощью верёвок, привязанных к бруску, поднимите шарик наверх.

Крутящийся стол
Крутящийся стол

Пронаблюдайте за тем, как различные предметы движутся по поверхности стола. Поставьте колесо на стол так, чтобы оно, вращаясь относительно своего центра, покоилось относительно пола. Вследствие чего предметы, помещённые на диск, движутся так необычно? Рассмотрим движение тела в системе отсчёта, связанной с диском. Данная система отсчёта не является инерциальной вследствие центростремительного ускорения. Таким образом, на тело, движущееся по поверхности диска, кроме силы трения действует сила Кориолиса. Если вращение происходит по часовой стрелке, то двигающееся от центра вращения тело будет стремиться сойти с радиуса влево. Если вращение происходит против часовой стрелки - то вправо.

Кричалка
Кричалка

Засуньте голову в круглое отверстие и крикните во всё горло. Посмотрите, сколько лампочек загорелось. Чем больше лампочек зажгли - тем громче крикнули. Голос - звук, издаваемый человеком, путём выдыхания воздуха из лёгких через рот и нос. При этом звуковые складки вибрируют и создают звуковые колебания в проходящем через них воздухе. Громкость звука - субъективное восприятие силы звука. Громкость сложным образом зависит от интенсивности звука, частоты и формы колебаний.

Нормальное распределение
Нормальное распределение

Наклоните стенд с шариками так, чтобы они начали скатываться к разделительным барьерам у основания. Проследите за процессом и посмотрите на уровни в каждом барьере после завершения. Отклоните стенд в обратную сторону, чтобы снова собрать все шарики в первоначальное состояние. Траектории, по которым шарики обходят препятствия, являются своеобразным генератором случайных чисел. Действительно, каждое препятствие оставляет шарику лишь два пути продвинутся вниз: обойти его слева, или - справа. Очевидно, ни одно из этих направлений не является предпочтительным, поэтому вероятности отклониться в любую сторону одинаковы и равны 0.5. Распределение большого числа случайных событий описывается Центральной Предельной Теоремой и называется нормальным.

Танцующая цепь
Танцующая цепь

Раскрутите цепь, заставьте её при этом изгибаться волной. Цепь движется, как живая: изгибаясь и изворачиваясь. Живой ее делают ваши прикосновения. Однако, когда переданная вами в результате прикосновения энергия в результате трения иссякнет, цепь остановится.

Велогенератор
Велогенератор

Сядьте на велогенератор. Держитесь за руль и крутите педали, тем самым вырабатывая электроэнергию. С помощью переключателей вы можете выбирать электроприбор. Данный экспонат является демонстрацией явления электромагнитной индукции. Явление электромагнитной индукции Фарадея - яркий пример единства электрического и магнитного полей. То есть изменение одного из полей приводит к появлению другого поля. Когда мы начинаем раскручивать педали велогенератора, мы приводим во вращательное движение магнит. Вокруг магнита вдоль оси вращения находится катушка. Когда мы приводим в движение магнит, магнитный поток, проходящий через катушку, начинает меняться. В катушке возникает индуцированный электрический ток. Таким образом, происходит преобразование механической работы в электромагнитную энергию. Тот же самый эффект будет наблюдаться и в случае, когда магнит неподвижен, а катушка движется. Данное явление широко используется в жизни. Например, по такому же принципу действуют все гидроэлектростанции. Только роль наших ног, которые крутят педали, играет течение воды в реке. Если велосипедиста рассматривать как "двигатель", то мощность такого "двигателя" примерно равна 100 Вт или 0.14 лошадиных сил, что примерно в 100 раз меньше мощности современного легкового автомобиля.

Линейная и угловая скорость
Линейная и угловая скорость

Раскрутите диски. Посмотрите, какой диск вращается быстрее, а какой медленнее. Если вы раскрутите один диск (тот, на котором есть ручка), то остальные диски также начнут вращаться, т.к. вращение передается от одного диска к другому посредством веревки. Линейная скорость - скорость, с которой движется отдельная точка вращающегося тела. Величина скорости во всех точках верёвки одинакова (считаем верёвку нерастяжимой). Следовательно, модули линейных скоростей дисков в точках, которые соприкасаются с верёвкой, одинаковы. Угловая скорость - векторная физическая величина, характеризующая скорость вращения тела. Таким образом, чем больше радиус диска, тем медленнее он вращается.

Головоломка
Головоломка

Танграм
Танграм

Танграм в переводе с китайского - "семь дощечек мастерства" - головоломка, состоящая из семи плоских фигур, которые складываются определенным образом для получения другой, более сложной фигуры, изображающей животное, букву, цифру и т.д. Любителем таграма был Наполеон. Существует легенда, согласно которой эта головоломка была изобретена 4000 лет назад божеством по имени Тан. Экспериментируйте! Соберите то, что хотите!

Ракушки
Ракушки

Встаньте с одной стороны доски. Пусть кто-нибудь встанет с другой стороны. Вам нужно сделать так, чтобы с обеих сторон доски на одинаковых ракушках были надеты кольца одного цвета.

Горка
Горка

Замок
Замок

Кресло с гвоздями
Кресло с гвоздями

Mindball
Mindball

Что такое Mindball? Игры Mindball сочетают в себе инновационную идею и современные технологии. Технологии будущего, которые доступны для вас уже сегодня. В принцип игры заложена фундаментально новая концепция, позволяющая на практике почувствовать, на сколько каждый из нас умеет управлять своими мыслями, попробовать что это - когда Мысль сильнее материи. Как работает и как играть? Два игрока садятся за стол Mindball напротив друг друга (а при подключении функции "команда" появляется возможность играть 3 на 3). По центру стола установлен металлический шарик, который нужно забить в ворота соперника. На голову игрокам надеваются банданы со сверх-чувствительными электродами, которые подсоединены к двум уникальным электроэнцефалографам внутри стола. Технология работы запатентована в Европейском Патентном Бюро. Банданы при помощи электроэнцефалографов считывают психоэмоциональное состояние игроков (Альфа и Тета ритм головного мозга). Данная технология в научном мире называется Биосенсорной обратной связью. Как победить? Для того, чтобы забить шарик в ворота соперника, вам необходимо расслабиться и сконцентрироваться на чем нибудь одном - цель, мечта или желание победить соперника. Кто из игроков справиться с этой непростой задачей, тот и забьет гол сопернику. В этом алгоритме заключается инновационность и подход интерактивных игр линейки Mindball.

"Азбука механики эпохи Возрождения"
"Азбука механики эпохи Возрождения"

В музее сейчас открыта интерактивная выставка "Азбука механики эпохи Возрождения", на которой представлены работы инженеров-изобретателей, на несколько столетий опередивших свое время. Несколько лет было потрачено российскими мастерами на воссоздание механизмов, придуманных более 500 лет назад. Для этого потребовалось не только досконально изучить старинные чертежи, но и разобраться в непростой логике творческих исканий того времени. Некоторые модели выставки воссозданы в оригинальном размере, некоторые уменьшены, а какие-то увеличены, чтобы усилить впечатление. Все экспонаты можно трогать руками, а некоторые из них - даже опробовать в действии.

Домкрат
Домкрат

Подъемное устройство с возвратно-поступательным движением. Эта оригинальная машина являлась, по сути, предметом исследования. Леонардо хотел найти способ преобразования возвратно-поступательного движения в непрерывное прямолинейное. По всей видимости проект мог найти применение в строительстве, например, при сооружении крана очень больших размеров. Современным аналогом этой машины может служить механический домкрат.

Вертикальный подшипник
Вертикальный подшипник

Горизонтальный подшипник
Горизонтальный подшипник

Подшипники Леонардо современны и предвещают многие сегодняшние технические решения. Заметим, что шарикоподшипники использовались уже в классической античности. Леонардо заметил, что 3 подшипника под шпинделем лучше, чем 4, потому что при вращении шпиндель соприкасается со всеми тремя подшипниками, в то время как при использовании 4 есть опасность, что один из них не будет задействован и это создаст дополнительную силу трения.

Велосипед
Велосипед

Велосипед
Велосипед

Рисунок этого велосипеда, найденный среди бумаг Леонардо, был слишком неожиданным, чтобы не вызвать недоверие и сомнение ученых. Он явился на свет в течение реставрационных работ Атлантического Кодекса после разъединения двух половинок листов, наклеенных Помпео Леони в конце XVI века на один лист, отнесенный к названному Кодексу. Рисунок, находясь на обратной стороне листа, который Леони разделил пополам, оставался невидимым более трехсот шестидесяти лет, и никто, естественно, не мог за это время что-то дорисовать или дописать в него.

Автомолот
Автомолот

Это одна из простейших машин, разработанных Леонардо в целях улучшения человеческой деятельности. Рычаг, связанный с молотком, перемещается с помощью ручки. На каждый поворот ручки молоток ударяет по наковальне. На самом деле, молоток должен быть приведен в действие напором воды или песка.

Лодка с гребным колесом
Лодка с гребным колесом

Леонардо пробовал решить и такую проблему, как ускорение и облегчение навигации. Он предполагал оснастить некоторые лодки большими гребными колесами, приводимыми в действие при помощи ножной рукояти, возможно, оснащенной маховиком. Все это учащало ритм и повышало эффективность традиционной гребли.

Судно с серпом ("Эскорпио")
Судно с серпом ("Эскорпио")

Казалось, каждое живое существо годилось для Леонардо в качестве прообраза будущей машины или ее детали. Например, он создал проект боевого судна, на палубе которого была смонтирована огромная коса для разрывания в клочья парусов вражеских лодок. Назывался корабль "Эскорпио", но прообразом его стал не только скорпион, но и другие живые существа. Так, движения косы по своей амплитуде напоминают взмахи крыльев птицы.

Вращающаяся платформа с пушками
Вращающаяся платформа с пушками

Большое внимание Леонардо уделял проектированию автоматического огнестрельного оружия. Для повышения мощности и скорости огня Леонардо предполагал установить на корабле ряд пушек, в ограждении формой напоминающем ящик, рассчитанную на одного стрелка. Эта конструкция водружалась на вращающееся основание и вела эффективный обстрел вражеских кораблей.

Выдвижная лестница
Выдвижная лестница

Леонардо создал портативную лестницу для штурма, одной из составных частей которой являлся зубчатый винтовой механизм. Он удлинял, укорачивал, поднимал и опускал лестницу. Леонардо, после наблюдения за сценами сражений, проектирует лестницу как военную машину, идеально подходящую для штурма стен осажденных дворцов и крепостей, так как для противника было бы очень трудно отразить атаку. В наши дни данный механизм находит применение при спасении людей на пожарах.

Мост Леонардо
Мост Леонардо

Мост Леонардо
Мост Леонардо

Мост Леонардо
Мост Леонардо

"Владею способами постройки легчайших и крепких мостов, которые можно без всякого труда переносить и при помощи которых можно преследовать неприятеля, а иногда бежать от него, и другие еще, стойкие и неповреждаемые огнем и сражением, легко и удобно разводимые и устанавливаемые". Интерес представляет и свидетельство Луки Пачиоли, выдающегося математика и друга Леонардо. В своей работе Пачиоли упоминает об одном благородном инженере, который, находясь на службе у Чезаре Борджиа, изобрел переносные мосты, предназначенные для применения во время боя и легко собираемые без использования веревок и стальных крепежных деталей.

Платформа, оснащенная косами
Платформа, оснащенная косами

Леонардо упоминал платформы, оснащенные косами, которые существовали еще в Древнем Риме: "Эти косилки были разнообразны и часто причиняли огромные повреждения как союзникам, так и врагам".

Катапульта
Катапульта

Катапульта является одним из самых древних традиционных видов оружия. Катапульта с лебедкой имела гибкое плечо, сгибающееся назад при помощи ручной лебедки, а также ковш, куда по приставной лестнице помещали камни для броска. Засов лебедки открывался, освобождая гибкое плечо. Оно, в свою очередь, било по ковшу, выбрасывавшему камень на значительное расстояние. Группа таких катапульт, бьющих по врагу одновременно, могла обеспечивать прекрасную защиту.

Планер
Планер

Эта идея Леонардо претерпела наименьшие изменения за 500 лет. Если бы эта действующая модель планера была изготовлена в эпоху Возрождения. это привело бы к технологической революции в общем и к бурному развитию авиации в частности. Леонардо не изобразил хвостовое оперение, без которого полет невозможен. По всей видимости, это попытка уберечь идею от промышленного шпионажа. Несмотря на то, что соотношение длины и ширины больше по сравнению с современными стандартами, модель может успешно летать, что и было доказано 8 ноября 2002 года. Первый полет планера XV века был успешнее первого полета самолета братьев Райт.

Инклинометр
Инклинометр

Этот прибор был предназначен для того, чтобы направлять полет летательных аппаратов прямо или под наклоном. Прибор представляет собой маятник, помещенный внутри стеклянного сосуда, имевшего форму колокола. При горизонтальном полете маятник должен позиционироваться точно в центр круга.

Анемометр
Анемометр

Пластинчатый анемометр - прибор для измерения силы ветра. Прибор состоял из тонкой металлической пластинки, подвешенной вертикально, и градуированной деревянной дуги. Пластинка отклонялась от своего вертикального положения по дуге пропорционально силе ветра.

Гигрометр
Гигрометр

Гигрометр или гигроскоп - прибор для измерения влажности воздуха. В нем Леонардо использовал пористый, хорошо впитывающий влагу материал, положенный на одну из чаш весов, и водоотталкивающий материал - воск, положенный на другую чашу. При изменении влажности воздуха весы должны были отклоняться от положения равновесия.

Бронированный фургон (танк)
Бронированный фургон (танк)

Коробка передач бронированного фургона
Коробка передач бронированного фургона

Идея крытого вагона-платформы, атакующего вражеские ряды во главе наступающих войск, возникла в средние века и была с энтузиазмом подхвачена в XIV столетии. Леонардо да Винчи разработал тяжелый фургон в форме черепахи, вооруженный со всех сторон пушками и окованный броней. Проблему перемещения этой платформы надеялись решить при помощи парусных судов, но вместо этого Леонардо предложил поместить внутрь вагона 8 человек, приводящих его в движение, используя коробку передач, соединенную с колесами. Он даже подумывал о замене людей лошадьми, но мысль о том, что животные могут запаниковать, находясь в таком тесном и шумном пространстве, разубедила его.

Система блоков для подъема тяжестей
Система блоков для подъема тяжестей

Система блоков для подъема тяжестей
Система блоков для подъема тяжестей

Задача подъема значительных тяжестей была актуальна во все времена, и Леонардо также предлагал несколько вариантов ее решения. Эксперименты с грузами натолкнули его на мысль использовать систему блоков в качестве регулятора опускания гирь в часах, чтобы уменьшить необходимое вертикальное расстояние.

Парашют
Парашют

Пророческим оказался чертеж устройства, которое сам Леонардо описывал так: "Если у вас достаточно льняной ткани, сшитой в пирамиду с основанием в 12 локтей, то вы смоете прыгать с любой высоты без всякого вреда для своего тела". Мастер сделал эту запись в промежутке между 1483 и 1484 годом. Несколько веков спустя такое устройство получило название парашют (от греческого "para" - "против" и французского "chute" - "падение"). Первые спуски с парашютами совершили французы - инженер Веранцио (с крыши высокой башни в 1617 году) и воздухоплаватель Гарнеран (с воздушного шара в 1797 году).

Устройство для намотки нити на катушку
Устройство для намотки нити на катушку

Трансформация непрерывного движения в переменное. Это устройство - элемент ткацкого станка и иллюстрация того, как осуществлялась намотка нити.

Вертолет
Вертолет

Модель представляет собой основу, в которую вставлен винт, сделанный из льняного холста. Леонардо полагал, что если очень быстро раскрутить винт (в своих записках он не объяснял с помощью какого источника энергии или силы), то конструкция взвинтится, приподнимаясь с воздух. Это один из наиболее известных рисунков Леонардо да Винчи, в котором некоторые ученые видят прародителя современного вертолета.

Геликоидный механизм (червячная передача)
Геликоидный механизм (червячная передача)

Редуктор
Редуктор

В наследии Леонардо оказались представлены (правда, невостребованные при жизни гения) весьма сложные и разнообразные варианты зубчатых передач, начиная от простейшей, так называемой цевочной, где зубьями колес служат цилиндрические шпеньки, до весьма сложной глобоидной червячной, в которой поверхность ведущего элемента (винта или червяка) имеет вогнутую форму и охватывает ведомую шестеренку под большим углом.

Подъемник с храповиком
Подъемник с храповиком

Храповик - непременная деталь многих механизмов Леонардо, значительно облегчающая подъем тяжестей. Это устройство почти без изменений дожило до нашего времени и также широко используется.

Маховик
Маховик

У маховика может быть как колесо, так и грузы, подвешенные на цепях. В любом случае, по словам Леонардо, "они усиливают движение", необходимое для преодоления точки инерции и для ослабления натяжения.

Требушет
Требушет

Название "требушет" происходит от французского "trebuchet" - "перебрасывать". Требушет - это такое средневековое осадное орудие, которое должно перебрасывать смертоносные снаряды (камни, бочки с горящей смолой, инфицированные трупы) через высокие крепостные стены. Расцвет эры требушетов пришелся на европейские Средние Века. Видимо, последним, кто решил построить настоящий боевой требушет, был испанский завоеватель Нового Света Кортес, который в 1521 году из-за недостатка пороха приказал своим людям построить метательную машину для бросания камней весом около 11 килограммов.

Арбалет
Арбалет

Рисунок Леонардо да Винчи, сделанный им, вероятно, в то время, когда он занимался изучением напряжения сжатия и растяжения в дуге арбалета. Он должен был устанавливаться на тележку. Колеса тележки крепились под углом для придания ей устойчивости при стрельбе. Стрела для этого арбалета изготовлялась из плоских секций с тем, чтобы увеличить ее прочность и гибкость. Тетива натягивалась с помощью специального крепления.

Музей "Экспериментаниум" - мое самое яркое впечатление за последнее время. Это не только интереснейшая экспозиция, но и место, где стирается грань в возрасте между родителями и детьми. Видели бы вы, с какой неподдельной радостью взрослые люди крутили колеса, нажимали кнопки и принимали самое активное участие в разных экспериментах. Однозначно рекомендую к посещению, особенно с детьми!

Поделиться ссылкой ВКонтакте Поделиться ссылкой на Facebook Поделиться ссылкой на Я.ру Поделиться ссылкой на LiveJournal Поделиться ссылкой в Мой Круг Добавить в Мой мир Добавить на ЛиРу (Liveinternet) Поделиться ссылкой на Friendfeed Добавить в Яндекс.Закладки Добавить в закладки Memori Добавить в закладки Google
Просмотров: 14992 | Комментариев: 9

Внимание! Статья опубликована больше года назад, информация могла устареть!

Комментарии

Отзывы посетителей сайта о статье
Никита!!! Ногинск!!! (04.03.2013 в 21:08):
я с классом ездил очень понравилось много всего очень интересно.Кабина авто,черная дыра,и многое другое.      СОВЕТУЮ С ДЕТЬМИ ИМ БУДЕТ ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО!!!
dahsa (10.11.2012 в 16:52):
Я там была со своим классом ... там так крута не хотела от туда выходить
denismol (03.08.2012 в 20:42):
Спасибо, отличные описания, много, что мне понравилось и пригодилось, более того, многое я использовал, в развитии своего направления
bigcatwar (15.03.2012 в 14:27):
Спасибо ManHunter u ! Познавательно!
Matsist (05.03.2012 в 17:54):
по поводу водного вихря и силы Кориолиса http://muzey-factov.ru/519.

В целом обзор выставки очень крут! Получил огромное удовольствие от фотографий и описаний, спасибо за труд!
=TimmeS= (04.03.2012 в 22:54):
О, хочу с дитями туда! Собираюсь со старшим в Ебург в музей Галилео съездить, он очень просит, любит всякие эксперименты.
SVS (04.03.2012 в 22:31):
ManHunter, оно не исчезнет?
ManHunter (04.03.2012 в 21:24):
SVS, приезжай с дитями на экскурсию, свожу вас туда обязательно!
SVS (04.03.2012 в 20:45):
Офигеть... Это сколько времени там находился? Я целый час читала и смотрела, а живьём не только возле каждого табло постоять-почитать-посмотреть, но и пощупать. Ой, как хочу, чтоб это у нас сделали, а то Гельман, извините за мат, такую херню нагородил-возвёл-наставил у нас, что все плюются...

Добавить комментарий

Заполните форму для добавления комментария
Имя*:
Текст комментария (не более 2000 символов)*:

Все поля обязательны для заполнения.
Комментарии, содержащие рекламу, ненормативную лексику, оскорбления и т.п. будут удаляться. Злостным нарушителям доступ к сайту может быть заблокирован.
Наверх
Powered by PCL's Speckled Band Engine 0.2 RC3
© ManHunter / PCL, 2008-2014
При использовании материалов ссылка на сайт обязательна
Время генерации: 0.07 сек. / MySQL: 2 (0.0014 сек.) / Память: 6 Mb
Наверх