Почему люди не выпадают из качелей?
Именно так спросила меня Катя, когда мы вернулись из парка. Сказала, что побоялась бы кататься на виденном ею аттракционе – больших качелях, которые переворачиваются вверх ногами, крутясь “солнышком”.
И тогда я решила, что лучше сначала показать, а потом рассказать.
Вот так вот спонтанно получилось развивающее занятие на тему “Понятие силы в физике”.
Для проведения эксперимента быстренько склеили с Катей из бумаги маленькую качельку, привязали веревочки, посадили туда человечков.
 |
| Самодельные качели |
Эксперимент № 1.
Я попросила Катю для начала перевернуть качели вверх ногами. Человечки, конечно, выпали :). А потом я попросила ее раскрутить качели как можно быстрее. Человечки остались внутри, хоть и не были ничем привязаны. Фокус? Нет, законы физики!
 |
| Эксперимент №1 |
Дело в том, что на все вокруг действуют какие-то силы. Машина едет, потому что ее перемещает сила двигателя. Но если бы ее не притягивала Земля (это называется сила тяжести), она бы улетела в космос. А еще на нее действует сила трения, не давая разогнаться так, как она бы хотела.
А на наши качели действует еще одна сила – центробежная. Если что-то крутить, то от центра вращения к краю она “давит”. Поэтому центробежная сила как-бы “прижимает” человечков к сиденьям. Чем быстрее крутится, тем больше эта сила. И она гораздо больше силы притяжения Земли, которая заставляет нас падать. Напомнила Кате, что она сама эту силу чувствует каждый раз, когда катается на качелях у нас во дворе – ее в сидение так и вдавливает.
А когда Катя в ответ спросила, а почему же тогда из “Чертового колеса” никто не выпадает, ведь оно крутиться медленно, я даже обрадовалась. Значит, уже что-то ей понятно!
Эксперимент №2.
Прикрепили качели скотчем к обручу и стали крутить как “Чертово колесо”, наблюдать, что с ними происходит. Оказывается, как колесо не поверни, они свисают всегда ровно вниз! Центробежная сила тут совсем маленькая, а какая же тогда тянет их? Это сила притяжения Земли.
 |
| Эксперимент № 2 |
Эксперимент № 3.
Рассказала ей о Галилее и Пизанской башне, Ньютоне и его яблоке 🙂 О том, что на все-все-все вокруг действует эта сила всегда и везде. Побросали мы с Катей с высоты разные предметы, как Галилей, убедились, что все на свете падает вниз – и пушинки и железки.
А шарик, если его подбросить, куда полетит? Сначала вверх – потому что сила, с которой Катя его бросила, гораздо больше силы тяжести. Но когда Катина сила у шарика уменьшится (умышленно не стала говорить о трении, чтобы не запутать) и станет такая же, как сила притяжения, то он перестанет подниматься. А ведь Катина сила уменьшается и дальше. Поэтому сила притяжения уже тянет сильнее нее, и шарик опускается.
Так как воздушного шарика под рукой не оказалось, надули шарик из пакета для мусора 🙂 И стали кидать. Он огромный и летит медленно – можно легко увидеть тот момент, когда сила тяжести “перевешивает” силу Катиного броска.
 |
| Эксперимент № 3 |
 |
| Рисунок: “Какие силы действуют на воздушный шарик” |
Все это я рассказывала Кате, и сразу рисовала на картинках-схемах. Катина сила – это F, сила тяжести – G. Чем длиннее стрелочка, тем сильнее действует сила.
Вот Катя сильно бросила шарик, F гораздо длиннее G, поэтому он и летел вверх дольше, а значит выше. А тут Катя слабенько бросила. F почти такое же как G, поэтому шарик сразу стал падать.
 |
| Рисунок: “Чем больше сила броска, тем выше летит шарик” |
После этого Катя целых полчаса увлеченно кидала шар, требуя, чтобы я все ее силы записывала 🙂
Когда она с этим разобралась, я нарисовала схемы наших качелей.
Вот силы, действующие на вращающиеся качели в первом случае:
 |
| Рисунок к эксперименту № 1 |
А вот эти же силы для “Чертового колеса”:
 |
| Рисунок к эксперименту № 2 |
По длинам стрелок видно, какая из сил “сильнее”. Какая победит, туда и будут двигаться качели и человечки в них.
Спрашиваю: “Понятно? Теперь не будешь бояться на том аттракционе кататься?”. Катя отвечает: “Буду! Все равно страшно!” :)))
Р.S. Я конечно понимаю, что с точки зрения физики мои объяснения очень упрощены и не совсем корректны. Хотя бы в том, что центробежной силы, собственно, нет. Это лишь удобное определение для суммы более сложных сил. Но, думаю, для первого знакомства с физикой и ее силами это объяснение вполне подходит 🙂
Другие наши опыты и эксперименты: Опыт с чаем и молоком, Выращиваем снежинку, Почему сосульки всегда растут вниз, Что такое невесомость и как ее почувствовать в домашних условиях, На каком хлебе плесень растет быстрее, Строение почвы, Влияние почвы на рост растений, Почему образуются лужи, Играем в детектива – отпечатки пальцев, Солнечные часы, Водяные часы – клепсидра, Добыча и выплавка металлов, химические опыты, “Луна“, Ракета на водяном двигателе, Наблюдаем в микроскоп, Как самим сделать мультфильм.
