Физические игрушки. Оптические иллюзии с плоскими зеркалами – 1.

Январь 30th, 2010 admin Рубрика Музей физики 3 коментариев »

Обычное плоское зеркало, которое есть в каждом доме, только кажется обычным и привычным. На самом деле оно создаёт замечательную оптическую иллюзию: за плоскостью зеркала, в глубине, мы видим самих себя и окружающую нас обстановку. Мы к этому привыкли и не удивляемся. А маленькие дети, которые первый раз в жизни увидели зеркало, этому очень даже удивляются: они с интересом рассматривают себя, пытаются влезть в зеркало, заглядывают за него.

Малыш и зеркало

 Лучи света не проходят сквозь зеркало, а отражаются от его поверхности. Тем не менее, изображение кажется расположенным за зеркалом. За поверхностью зеркала мы видим такую же комнату как наша. Это свойство зеркал используют дизайнеры интерьера, чтобы визуально расширять пространство помещений. 

Изображение в плоском зеркале

Изображение в зеркале формируют не отражённые от зеркала лучи, а их кажущееся продолжение. Такое изображение называют мнимым. Лучи от точки S отражаются от зеркала под тем же углом, под которым падают на зеркало. Их продолжения пересекаются за зеркалом в точке S’. Лучи кажутся нам исходящими из этой точки. Она есть изображение точки S. Предмет и его изображение в зеркале симметричны относительно плоскости зеркала.

Мы видим, что человеческий взгляд фокусируется не на зеркале, а на точке за зеркалом. Таким образом, человек видит не зеркало, а пространство «за ним». Бывают случаи, когда поверхность зеркала очень чистая, без пыли, царапин, пятен, и зеркало расположено так, что человек не видит в нём своего отражения, тогда он может обмануться и не увидеть зеркала, приняв изображение в нём за реальность. Особенно часто это наблюдается, когда человек попадает в незнакомое помещение. Он может в первые мгновения даже принять своё отражение за другого человека.

Свойство зеркала создавать «мнимую реальность», становясь невидимым, используется для создания трюков. Самый известный – «отрезанная голова». На столике лежит голова, которая может моргать, говорить. На самом деле под столиком не пустое пространство, а два перпендикулярных зеркала, в которых отражаются пол и стены и не могут отражаться зрители. Сейчас такие кабинки часто встречаются на различных выставках, посвящённых популярной науке, где каждый может сыграть роль отрезанной головы.

Отрезанная голова. Павильон Науки. Лиссабон

200 

Есть игрушки-сувениры  с тем же принципом устройства. Например, парящий в пустоте внутри копилки самолётик или кубик (причём монеты исчезают внутри).

Сувенирные копилки-иллюзии

Очень чистое наклонное зеркало, к которому не может поступать пыль с наружным воздухом,  отражает только внутренние стенки копилки. К зеркалу приклеена половинка самолётика (или кубика). Вторая половинка - его отражение.

Другой вариант подобной игрушки-копилки с невидимыми зеркалами:

Волшебная копилка уменьшитель денег

По этому принципу делают свои трюки фокусники в цирке.


Марки по физике

Ноябрь 11th, 2009 admin Рубрика Музей физики 2 коментариев »

stamps phisics

«Все науки делятся на физику и коллекционирование марок» 
 Э. Резерфорд

Коллекционирование марок (и вообще коллекционирование) является одним из любимых занятий детей. Оно есть одновременно игра и серьёзный труд. Ленинградский психолог  Борис Ананьев писал об этапах формирования человека: игра – познание – труд. Детское коллекционирование хорошо объединяет в себе эти этапы. Доказано, что дети, занимающиеся коллекционированием, в среднем, лучше учатся. Коллекционирование не только сообщает новые знания, но и вырабатывает любознательность, умение классифицировать, систематизировать, сравнивать, обобщать, комбинировать, т. е. приучает к познавательно-исследовательской деятельности. Коллекционирование развивает память, внимание, аккуратность, бережливость, умение ставить цель, концентрироваться на проблеме и сохранять постоянство интересов (не случайно, по статистике, коллекционеры – самые верные мужья).

Потому желательно не упустить возможность привлечь детей к коллекционированию марок по физике (да и самим можно заняться) и поместить коллекцию марок в наш музей физики. Конечно, задача коллекционирования марок по физике намного труднее, чем собирание марок по географии, ботанике или зоологии (марок на физическую тему в СССР и России было выпущено очень мало), но тем интереснее наша задача.

Не достаточно просто поместить марки на стенд (не под полиэтилен – под ним марки портятся, и не под прямые солнечные лучи), а каждую марку нужно снабдить небольшим комментарием, как это сделано на сайте «Научная филателия» (Sci-Philately), где собрана большая коллекция почтовых марок по разным разделам физики, а также по математике, астрономии, химии, биологии, геологии. Эта замечательная коллекция будет служить нам примером и образцом. Могут также помочь материалы рубрики «Уголок филателиста», существовавшей когда-то в журнале «Квант».

 Цеппелин  Дирижабль (от фр. dirigeable — управляемый) — летательный аппарат легче воздуха, аэростат с движителем, благодаря которому дирижабль может двигаться независимо от направления воздушных потоков. В 1928 году цеппелин LZ-127 совершил перелёт через Атлантический океан – из Германии в США, а в следующем году облетел земной шар. В сентябре 1930 года LZ-127 прилетел в Советский Союз. Зрелище огромного летательного аппарата в небе над Москвой вызвало большой интерес общества, родило дирижаблестроительный бум в СССР.  Цеппелинами назывались дирижабли жёсткой конструкции по фамилии выдающегося немецкого инженера и организатора их производства генерала графа Фердинанда фон Цеппелина. Сейчас интерес к дирижаблям возрождается.
 Пётр Капица

Капица

Капица Пётр Леонидович — величайший российский физик-экспериментатор. Для изучения сильных магнитных полей, которыми он занимался в лаборатории Кавендиша в Англии под руководством Резерфорда, было необходимо достичь таких низких температур, когда газы становятся жидкими. Для этого он разрабатывал новые холодильные установки, способные сжижать воздух и самый трудный для сжижения газ — гелий. Изобрёл производительный способ сжижения воздуха с помощью турбодетандера.В 1938 году открыл сверхтекучесть жидкого гелия. В 1978 году получил Нобелевскую премию за фундаментальные исследования в области физики низких температур.  
 Снежинки на марках Снежинки — это монокристаллы льда, рождающиеся в атмосфере. Не существует двух одинаковых снежинок. Японский физик Укихиро Накайя предположил в 1932 году, что величина и форма снежинок зависят от температуры воздуха и содержания влаги в нём, и подтвердил это экспериментально, первым научившись выращивать снежинки искусственно в лаборатории. Американский физик Кеннет Либбрехт и сегодня продолжает выращивать снежинки. Им совместно с профессиональным фотографом сделаны сотни фотографий снежинок, самые красивые из которых издаются в красивых книжках и даже изображаются на почтовых марках.

Использован материал: История дирижаблестроения, История снежного кристалла.


Псевдоскоп

Март 4th, 2009 admin Рубрика Музей физики 7 коментариев »

(Даю согласие на использование материала данной статьи в Википедии на условиях лицензии GFDL.)

Псевдоскоп (Pseudoscope, греч., от рseudos – ложный, и skopein – смотреть) – оптический прибор, изобретённый в 1852 году английским физиком Витстоном (Wheatstone), создающий обратную перспективу. Это означает, что ближние точки пространства переходят в дальние, а дальние в ближние. Рельеф «выворачивается наизнанку» - выпуклое кажется вогнутым и наоборот. Если же смотреть, например, на лицо человека (или маску с любой стороны), то оно будет всегда обычным из-за инерции восприятия (привычки), хорошо закреплённой предыдущим опытом (см. Иллюзия «дракон» или The Hollow Face illusion).

Читать дальше »


Физические игрушки. Устойчивое равновесие.

Декабрь 19th, 2008 admin Рубрика Музей физики 12 коментариев »

Многие детские игрушки позволяют проиллюстрировать те или иные физические принципы, явления, законы.

Игрушки: 1) занимательны, активизируют интерес и внимание учеников, 2) связывают мир «обычных» вещей с миром физических законов, учат видеть «физику» всюду,  - потому их нужно использовать в обучении. 

Отведём игрушкам место в нашем музее физики. Мы уже поместили там калейдоскоп, колыбель Ньютона. (Понятие игрушка можно рассматривать широко. Большой адронный коллайдер разве не является в какой-то мере игрушкой для учёных-физиков?)

С помощью следующих «экспонатов» иллюстрируются понятия: центр тяжести (центр масс), устойчивость, условие устойчивого равновесия.

1. Ванька-встанька

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
« …Мой характер не сломить,
      меня никак не положить,
      Хоть старайся, расстарайся,
      никогда тому не быть».

Читать дальше »


Иллюзия «Дракон» (Dragon illusion)

Октябрь 11th, 2008 admin Рубрика Музей физики 15 коментариев »


Можно изготовить и поместить в музей физики занимательную фигурку дракона, который внимательно следит за нами, поворачия свою голову нам вслед.

Эта оптическая иллюзия есть частный случай Hollow Face Optical Illusion, когда полая вогнутая поверхность по инерции мышления кажется выпуклой (и наоборот).   Читать дальше »


Калейдоскоп

Июнь 24th, 2008 admin Рубрика Музей физики 15 коментариев »

Калейдоскоп

Смотрю – и что ж в моих глазах?
В фигурах разных и звездах
Сапфиры, яхонты, топазы,
И изумруды, и алмазы,
И аметисты, и жемчуг,
И перламутр – все вижу вдруг!
Лишь сделаю рукой движенье -
И новое в глазах явленье!

А. Измайлов (1818г.)

Калейдоскоп (от греч. ????? — красивый, ????? — вид, ?????? — смотрю, наблюдаю) – изобретение английского физика Дэвида Брюстера (1816 год).  Но в России калейдоскоп появился ещё раньше – в 18 веке – благодаря великому учёному М. В. Ломоносову, который не запатентовал своё изобретение из-за отсутствия соответствующего закона в тогдашней России. Читать дальше »


Неодимовые магниты

Февраль 12th, 2008 admin Рубрика Музей физики 62 коментариев »

Левитирующий магнит Nd-Fe-B

Если ребёнку попадает в руки магнит, то на время становится его любимой игрушкой. А если два магнита – интерес удваивается, т. к. теперь можно наблюдать не только притяжение, но и отталкивание.

Магнетизм всегда привлекал человека необычностью, загадочностью. Не случайно с давних времён ему приписывались мистические и магические свойства.

Хорошо бы использовать интерес детей к магнитным явлениям и поместить соответствующий экспонат в музей физики!

Думаю, таким экспонатом могут стать неодимовые магниты – сильнейшие среди всех существующих в мире постоянных магнитов.

Читать дальше »


Кристаллы

Январь 17th, 2008 admin Рубрика Музей физики 11 коментариев »

Кварц

«Природные кристаллы всегда возбуждали любопытство у людей. Их цвет, блеск и форма затрагивали человеческое чувство прекрасного, и люди украшали ими себя и жилище… Все природные драгоценные камни, кроме опала, являются кристаллическими, и многие из них, такие, как алмаз, рубин, сапфир и изумруд, попадаются в виде прекрасно ограненных кристаллов.» (Кристаллы и кристаллография)

Кристаллы, действительно, красивы. Удивительна их природная форма и плоские, как бы обработанные человеком, грани. При изучении кристаллического строения твёрдых тел обычно показывают учащимся образцы кристаллов, например, крупные кристаллы поваренной соли или кварц из школьной коллекции минералов – это всегда вызывает интерес. Увидев своими глазами настоящие кристаллы, они яснее и прочнее усваивают особенности кристаллического строения вещества.

Полезно поместить коллекцию кристаллов в школьный музей физики. Природные кристаллы можно найти в школьных собраниях минералов или купить в магазинах. В сувенирных лавках некоторых стран красивые минералы встречаются довольно часто и недорого: кварц, пирит, аметист и пр. Кроме природных минералов с ярко видимым кристаллическим строением можно (и нужно)  разместить в коллекции и выращенные учениками кристаллы поваренной соли, медного купороса, алюмокалиевых и хромокалиевых квасцов (конечно, с указанием имени и фамилии ученика). Читать дальше »


Термометр Галилея

Сентябрь 19th, 2007 admin Рубрика Музей физики 7 коментариев »

Термометр Галилея

Эта игрушка-сувенир достойна занять своё место в школьном музее физики.

К самому Галилео Галилею она имеет весьма косвенное отношение. Назван этот термометр так, по-видимому, в честь Галилео Галилея, который изобрёл в 1592 году термоскоп – прародитель всех термометров. Читать дальше »


Объёмные изображения 3. Голограмма

Июль 21st, 2007 admin Рубрика Музей физики 1 коментарий »

Так выглядит голограмма

Говоря об объёмных изображениях, невозможно обойти вниманием самое интересное – голограммы. Суть голографии сложна для объяснения детям, и практически невозможно поместить на стенде корректную и одновременно краткую и понятную информацию о голографии (необходимы знания волновой теории света), но поместить голограммы в школьный музей физики надо обязательно! Приобрести их можно, например, в главном павильоне ВВЦ в Москве, где есть выставка голограмм, и где можно заказать даже свой портрет. Образцы «радужных» голограмм Бентона в настоящее время можно найти легко (используются для подтверждения подлинности товаров, бланков документов, а также в качестве разных сувениров). Читать дальше »