Научные забавы. Физические эксперименты, геометрические задачи, фокусы, игры и самоделки

Предисловие издательства

Артур Гуд (1853–1928) – настоящее имя автора этой книги, но именно под псевдонимом Том Тит он написал этот труд, бывший изначально серией статей для французского научного журнала L’Illustration. Статьи, описывающие опыты, фокусы и самодельные приборы, пришлись публике по душе, и из них было собрано три тома книги под названием La Science Amusante, то есть «Занимательная наука». Книга в ваших руках – сборник избранных статей из этих трёх томов. Работа Тома Тита дополнена несколькими опытами из книги Гастона Тиссандье «Физика без приборов и химия без лаборатории» (La Physique sans Appareils et La Chimie sans Laboratoire). И оригинал, и это издание украсили, сделав наглядным, детальные иллюстрации французского художника-графика Луи Пуайе (1846–1913), также занимавшегося популяризацией науки и оставившего после себя несколько тысяч гравюр.

Как следует из названия, Том Тит не просто развлекал читателей. Его публикации (это, конечно же, не единственное произведение, вышедшее из-под пера талантливого популяризатора наук: он много публиковался в журналах и сам был редактором периодического издания об изобретениях) заложили основу современного подхода к занимательному обучению. Он одним из первых выстроил фундамент для «домашнего», «кухонного» подхода к научным опытам, где изобретённые автором увлекательнейшие приборы собирались из самых простейших подручных вещей. В «Научных забавах» описаны самые разнообразные физические эксперименты, геометрические задачки, фокусы, игры и самоделки: от простых до требующих умелых рук и навыка.

Хотя с самыми простыми заданиями справится и маленький ребёнок, мы всё же настоятельно рекомендуем проводить эксперименты под контролем и с помощью взрослых, поскольку в них часто встречаются компоненты, требующие осторожности в применении. Начиная со старших классов опыты можно проводить самим (они нисколько не теряют своей увлекательности!), но всё равно следует быть аккуратными при обращении с огнем и т. п. составляющими экспериментов. Касаемо компонентов, также стоит упомянуть, что с момента выхода книги (первое издание – 1889 г., отечественный перевод, которому соответствует это издание, – 1937 г.) минуло достаточно лет, чтобы многие, к сожалению, почти вышли из обихода. Тем не менее выход есть. Практически всё из упомянутого можно заказать через Интернет. Везде, где это возможно, указаны допустимые замены из современных подручных материалов. Вместо устаревших монет вроде пятаков, гривенников и т. п., указанных в книге, практически всегда можно использовать любые другие монеты. В случаях, когда важна будет масса или размер монет, это будет указано отдельно.

Предисловие автора

Париж, 1 января 1890 г.

Моему сыну Жану

Дорогой мой маленький Жан!

Среди опытов, описанных в этой книге, есть простые затеи, которые будут развлечением для родителей и детей, собравшихся вечером за столом.

И другие здесь есть затеи – настоящие научные опыты, они заставят читателя полюбить физику, чудесную науку, которой мы обязаны открытием пара, телефона, фонографа и которая, может, завтра откроет нам новые тайны.

Все эти опыты, и простые, и сложные, не требуют никаких особых приборов: наша лаборатория, как ты знаешь, состоит из кухонной утвари, из пробок, спичек и всяких других вещей, которые у нас всегда под рукой.

Посвящая тебе сегодня эту книгу, я хочу, чтобы она была для тебя памяткой о счастливых часах, которые мы провели с тобой вместе, пробуя эти опыты и строя приборы, описанные в «Занимательной науке».

Твой папа Артур Гуд (Том Тит).

Интересные случаи равновесия

Карандаш на острие

На рисунке ясно видно, как заставить карандаш стоять на острие: нужно всадить перочинный нож в карандаш, раскрыв нож не до конца.

Центр тяжести нашей конструкции ниже точки опоры, поэтому конструкция находится в состоянии устойчивого равновесия.

Раскрывая нож больше или меньше, мы можем устанавливать карандаш то с большим, то с меньшим наклоном. А когда центр тяжести всей системы окажется на продолжении оси карандаша, карандаш займёт вертикальное положение.

Нож и поварёшка

Поварёшка, которой разливают суп, очень удобна для наших опытов.

Поставь полуоткрытый складной нож у края стола, повесь на него, как показано на рисунке, поварёшку, и после нескольких колебаний наша несложная система придёт в состояние устойчивого равновесия.

Утяжелим поварёшку, насыпая в неё песок; вместо того чтобы упасть, нож приподнимется и будет подниматься до тех пор, пока центр тяжести всей системы будет находиться позади вертикальной плоскости, проходящей через точки опоры ножа.

Опять поварёшка!

Здесь поварёшка укреплена у основания лезвия; нож согнут так, чтобы поварёшка не скользила и находилась по отношению к горизонтально лежащей рукоятке ножа под углом примерно в 45°. Теперь вся система будет в равновесии, если конец рукоятки подпереть пальцем, краем стола или стаканом, для устойчивости наполненным водой.

Поварёшка и тарелка

Соединим поварёшку с её подружкой чумичкой^[1] и установим новый рекорд равновесия: перевёрнутая тарелка будет лежать своим краем на краю графина в прочном, устойчивом положении.

Яйцо на бутылке

Две одинаковые вилки воткни с двух сторон в пробку; сделай в нижнем конце пробки небольшую выемку, чтобы пробка плотно прилегала к одному концу яйца. Теперь, прикрыв такой «шляпой» яйцо, ты легко нащупаешь положение, при котором яйцо будет спокойно стоять на бутылке, и не просто на бутылке, а на узком ободке горлышка. Чем не Колумбово яйцо^[2]?

Птичка на ветке

Этот птенец отлично стоит на двух лапках, потому что центр тяжести его опущен ниже точек опоры.

Тело птенчика сделано из опорожнённой яичной скорлупки; отверстие в скорлупке мы заткнули хлебным шариком – это голова. Шляпки гвоздей или спичечные головки – глаза; клюв у птенца деревянный. Голову нужно вылепить так, чтобы она, как пробка, вошла в отверстие скорлупы; когда она высохнет, её можно прочно приклеить сургучом. Несколько перьев можно приклеить к яйцу, чтобы получился хвост. Две спички, приклеенные сургучом, – это лапки. Птичку можно раскрасить или же оклеить мелко настриженной шерстью, похожей на лёгкий пушок.

Проволоку, на которой укреплён противовес, нужно согнуть с обоих концов под прямым углом, чтобы получилось два крючка примерно по 2 см каждый. Один крючок нужно укрепить в нижней части скорлупки, позади лапок, залив его изнутри сургучом (прежде чем будет установлена голова). Другой крючок нужно пропустить через дырочку в куске сахара или в каком-нибудь другом грузиле. Теперь птичка будет отлично сидеть на пальце. А если посадить её на ветку в саду, она будет покачиваться на ветру, как живая.

Две вилки и пятак

Сложи две вилки так, чтобы зубья одной легли на зубья другой; просунь пятачок в прорезь между средними зубьями вилок. Теперь после нескольких неудачных попыток тебе удастся, конечно, положить это коромысло краешком пятачка на краешек стакана, да так, чтобы пятачок прикасался только к наружной стороне стакана. Вот коромысло наше уравновешено. Предложи теперь приятелю перелить воду из этого стакана в другой, не сбросив вилок и пятачка! Вряд ли он возьмётся сделать это.

Между тем задача не так уж трудна.

Тарелка на иголке

Эквилибристы в цирке очень ловко вертят на конце заострённой палочки тарелки, плошки, тазы. Эти вещи у них находятся в равновесии только благодаря центробежной силе; чуть замедлится вращение – и сила тяжести вступит в свои права.

А мы сейчас заставим тарелку не только вращаться, но даже спокойно стоять на острие иглы. Кажется, это невозможно. А между тем это легко.

Разрежь по длине две пробки, всади в каждую из четырёх половинок по вилке так, чтобы между плоскостью среза и вилкой образовался угол чуть-чуть меньше прямого. Размести вилки с пробками вокруг тарелки на равных расстояниях друг от друга; зубья вилок должны касаться края тарелки: это увеличит устойчивость.

Теперь тарелка, помещённая на остриё иглы, всаженной в пробку, будет сохранять равновесие. А при достаточной осторожности ты сможешь заставить эту систему вращаться, и вращаться она будет очень долго, так как трение между иглой и тарелкой невелико.

Ёлочные свечи

Украсить ёлку нетрудно. Гораздо труднее укрепить на её ветвях свечи^[3]. Когда их прикручивают проволокой, они стоят, уныло наклонившись набок, роняя капли стеарина, а нередко и поджигают хвою.

Вот очень удобный способ укреплять на ёлке свечи. Согни кусочек проволоки так, как показано на рисунке слева; длинный конец воткни в золочёный орех, короткий – в свечу. Посади проволочную дужку верхом на ветку, и при любом наклоне этой ветки свеча будет стоять прямо, уравновешенная орехом.

Карандаши-эквилибристы

Этот опыт я посвящаю школьникам. Два карандаша должны быть уравновешены в воздухе; один из них подвешен за остриё на нитке и уравновешен двумя ножами и вторым карандашом-эквилибристом с воткнутыми в него двумя ручками.

Наши читатели так привыкли уже иметь дело с устойчивым равновесием, что, вероятно, без большого труда разберутся в этом рисунке. А тот, кому удастся построить такую систему, конечно, заставит её вращаться по кругу, как карусель.

Пильщик

Наш пильщик сделан из пробки, в которую воткнуты две спички-ноги и спичка-шея; на шею насажена голова, вылепленная из хлебного мякиша. Картонные руки приклеены к туловищу.

Сделай такого пильщика, разодень его и раскрась по своему вкусу. Потом займись пилой. Согни под прямым углом концы толстой проволоки, имеющей в длину около 50 см. Примерно по 5 см ты загнёшь с каждого конца. Один конец пропусти сквозь туловище пильщика, другой – сквозь тяжёлый груз, скажем яблоко.

Поставь теперь пильщика на край стола, противоположный тому, у которого сидят зрители, чтобы скрыть от них нижний конец проволоки с яблоком. Пильщик будет стоять на ногах совершенно прямо. Лёгким толчком заставь его раскачиваться так, чтобы проволока не прикасалась к краю стола; он будет долго и равномерно наклоняться то вперёд, то назад, совсем как настоящий пильщик. Приклей вдоль вертикальной части проволоки зубчатую полоску бумаги. Зубцы этой бумажной пилы должны войти в прорез, сделанный в дощечке, на которую ты поставишь пильщика. Зрителю будет казаться, что пильщик действительно пилит эту дощечку.

Пятнадцать спичек на одной

Положи одну спичку на стол, а на неё поперёк ещё четырнадцать спичек так, чтобы головки их торчали кверху, а концы без головок касались стола, как показано у нас на рисунке внизу. Как поднять первую спичку, держа её за один конец, и вместе с ней все остальные спички?

Для этого нужно только поверх всех спичек, в ложбинку между ними, положить ещё одну, пятнадцатую, спичку.

Пятачок на игле

Изогни шпильку для волос так, как показано на рисунке. Вдвинь горизонтально в приплюснутый крючок пятикопеечную монету, а на другой конец шпильки повесь металлическое кольцо. Теперь после двух-трёх неудачных попыток тебе удастся поставить эту конструкцию на остриё иглы или шила. В зависимости от тяжести кольца тебе придётся средний сгиб на проволоке сделать выше или ниже от точки опоры, чем изображено на рисунке.

Если подуешь на кольцо, вся конструкция начнёт вращаться, не теряя при этом равновесия.