Межрегиональная метапредметная конференция
«Удивительный мир научных книг»
Номинация:
Конкурс презентаций научно-популярной и
научно-художественной литературы
Направление : ФИЗИКА
Автор:
Гудов Дмитрий,
ученик 7а класса
МОУ «СОШ №8»
г.Саратова
«Занимательная физика» Якова Исидоровича Перельмана – одна из самых старых и самых популярных книг по физике, которую читало и изучало с интересом не одно поколение молодых людей в нашей стране. Впервые эта книга появилась на прилавках книжных магазинов в 1913 г. и с тех пор пользовалась у читателей неизменным спросом. В течение многих лет автор работал над книгой, совершенствуя и дополняя текст; изменялось и художественное оформление книги. Последний раз при жизни автора «Занимательная физика» вышла в свет в 1936 г. тринадцатым изданием (Я. И. Перельман умер в блокадном Ленинграде в 1942 г.). Четырнадцатое и пятнадцатое издания (1947 и 1949 гг.) были выпущены под редакцией А. Б. Млодзеевского. В подготовке шестнадцатого издания (1959-1960 гг.) принял участие В. А. Угаров. В последующие годы книга переиздавалась без изменений.
«Занимательная физика» Якова Исидоровича Перельмана – одна из самых старых и самых популярных книг по физике, которую читало и изучало с интересом не одно поколение молодых людей в нашей стране. Впервые эта книга появилась на прилавках книжных магазинов в 1913 г. и с тех пор пользовалась у читателей неизменным спросом. В течение многих лет автор работал над книгой, совершенствуя и дополняя текст; изменялось и художественное оформление книги. Последний раз при жизни автора «Занимательная физика» вышла в свет в 1936 г. тринадцатым изданием (Я. И. Перельман умер в блокадном Ленинграде в 1942 г.). Четырнадцатое и пятнадцатое издания (1947 и 1949 гг.) были выпущены под редакцией А. Б. Млодзеевского. В подготовке шестнадцатого издания (1959-1960 гг.) принял участие В. А. Угаров. В последующие годы книга переиздавалась без изменений.
Предлагаемое двадцать первое издание «Занимательной физики» подготовлено к столетнему юбилею Я. И. Перельмана.
ОТ АВТОРА
В этой книге автор стремился не столько сообщить
читателю новые знания, сколько помочь ему «узнать то, что он знает»,
т. е. углубить и оживить уже имеющиеся у него основные сведения из физики,
научить сознательно ими распоряжаться и побудить к разностороннему
их применению. Достигается это рассмотрением пестрого ряда головоломок,
замысловатых вопросов, занимательных рассказов, забавных задач, парадоксов и неожиданных сопоставлений из области физики, относящихся к кругу повседневных явлений или черпаемых из общеизвестных произведений научно-фантастической беллетристики. Материалом последнего рода составитель пользовался особенно широко, считая его наиболее соответствующим целям сборника: приведены отрывки из произведений Жюля Верна, Уэллса, Марка Твена и др.
Составитель старался, насколько мог, придавать изложению внешне интересную форму, сообщать привлекательность предмету. Он руководствовался той психологической аксиомой, что интерес к предмету повышает внимание, облегчает понимание и, следовательно, способствует более сознательному и прочному
Об авторе
- В октябре 1935 года в Ленинграде открылся созданный им уникальный музей - Дом занимательной науки, который в наглядной и познавательной форме знакомил школьников с достижениями науки и техники. К сожалению, практически все экспонаты музея погибли во время войны и в настоящее время сохранились лишь описания некоторых из них. Во время блокады Ленинграда немецко-фашистскими войсками, несмотря на голод и тяжелые условия жизни Яков Перельман продолжал работать над статьями и книгами, читал лекции по ориентированию на местности без приборов бойцам Ленинградского и Краснознаменного Балтийского флота. К несчастью, ему не довелось пережить блокаду - 16 марта 1942 года Яков Исидорович Перельман скончался от общего истощения, вызванного голодом.
Основные произведения Я.И. Перельмана
- В общей сложности Я.И. Перельман за 43 года творческой деятельности написал 105 книг и брошюр, в том числе 47 научно-популярных, 40 научно-занимательных, 18 школьных учебников и учебных пособии. Кроме того, его перу принадлежит более тысячи статей и очерков в газетах и журналах.
Глава первая.
СКОРОСТЬ. СЛОЖЕНИЕ ДВИЖЕНИЙ.
Глава вторая.
ТЯЖЕСТЬ И ВЕС. РЫЧАГ. ДАВЛЕНИЕ
Встаньте!
Если я скажу вам: “Сейчас вы сядете на стул так, что не сможете встать, хотя и не будете привязаны”, вы примете это, конечно, за шутку.
Хорошо. Сядьте же так, как сидит человек, изображенный на рис. 13, т. е. держа туловище отвесно и
не пододвигая ног под сиденье стула. А теперь попробуйте встать, не меняя положения ног и не нагибая корпуса вперед.
Рис. 13. В таком положении невозможно подняться со стула. Что, не удается?
Никаким усилием мускулов не удастся вам встать со стула, пока вы не пододвинете ног под сиденье или не подадитесь корпусом вперед.
Чтобы понять, почему это так, нам придется побеседовать немного о равновесии тел вообще и человеческого в частности. Стоящий предмет не опрокидывается только тогда, когда отвесная линия, проведенная из центра тяжести, проходит внутри основания вещи. Поэтому наклонный цилиндр (рис, 14) должен непременно опрокинуться; но если бы он был настолько широк, что отвесная линия, проведенная из его центра тяжести, проходила бы в пределах его основания, цилиндр не опрокинулся бы. Так называемые “падающие башни” — в Пизе, в Болонье или хотя бы “падающая колокольня” в Архангельске
(рис. 15) не падают, несмотря на свой наклон, также потому, что отвесная линия из их центра тяжести не выходит за пределы основания (другая, второстепенная, причина та, что они углублены в землю своими фундаментами).
Рис. 14. Такой цилиндр должен опрокинуться, потому что отвесная линия, проведенная из центра тяжести, проходит вне основания.
Глава третья. СОПРОТИВЛЕНИЕ СРЕДЫ
Пуля и воздух
Что воздух мешает полету пули, знают все, но лишь немногие представляют себе ясно, насколько велико это тормозящее действие воздуха. Большинство людей склонно думать, что такая нежная среда, как воздух, которого мы обычно даже и не чувствуем, не может сколько-нибудь заметно мешать стремительному полету ружейной пули.
Рис. 28. Полет пули в пустоте и в воздухе.
Большая дуга изображает путь, какой описала бы пуля, если бы не существовало атмосферы. Маленькая дуга слева — действительный путь пули в воздухе.
Но взгляните на рис. 28, и вы поймете, что воздух является для пули препятствием чрезвычайно серьезным. Большая дуга на этом чертеже изображает путь, который пролетела бы пуля, если бы не существовало атмосферы. Покинув ствол ружья (под углом 45°, с начальной скоростью 620 м/сек), пуля описала бы огромную дугу в 10 км высотой; дальность полета пули составила бы почти 40 км. В действительности же пуля при указанных условиях описывает сравнительно небольшую дугу и дальность ее полета составляет 4 км. Изображенная на том же чертеже дуга эта почти незаметна рядом с первой; таков результат противодействия воздуха! Не будь воздуха, из винтовки можно было бы обстреливать неприятеля с расстояния 40 км, взметая свинцовый дождь на высоту 10 км
Живые планеры
Вы видите, что самолеты устроены вовсе не наподобие птицы, как обыкновенно думают, а скорее наподобие белок-летяг, шерстокрылов или летучих рыб. Впрочем, названные животные пользуются своими летательными перепонками не для того, чтобы подниматься вверх, а лишь для того, чтобы совершать большие прыжки — “планирующие спуски”, как выразился бы летчик. У них сила ОР (рис. 31) недостаточна для того, чтобы вполне уравновесить груз их тела; она лишь уменьшает их вес и тем помогает совершать огромные прыжки с возвышенных пунктов (рис. 32). Белки-летяги перепрыгивают расстояния в 20 — 30 м с верхушки одного дерева к нижним ветвям другого. В Ост-Индии и на Цейлоне водится гораздо более крупный вид летучей белки — тагуан — величиной с нашу кошку; когда он развертывает свой “планер”, его ширина достигает полуметра. Такие крупные размеры летательной перепонки позволяют животному совершать, несмотря на сравнительно большой вес, перелеты метров в 50. А шерстокрыл, который водится на Зондских и Филиппинских островах, делает прыжки длиной даже до 70 м.
Глава четвертая.
ВРАЩЕНИЕ. “ВЕЧНЫЕ ДВИГАТЕЛИ”
Чернильные вихри
Кружок из гладкого белого картона проткните в центре заостренной спичкой; у вас получится вертушка, изображенная на рис. 42 слева примерно в половину натуральной величины. Чтобы заставить ее вертеться на заостренном конце спички, не требуется особой ловкости; достаточно закрутить спичку между пальцами и быстро уронить вертушку на гладкое место.
Рис. 42. Как растекаются чернильные капли на вертящемся бумажном кружке.
С такой вертушкой можно проделать очень показательный опыт. Прежде чем ее закружить, нанесите па верхнюю сторону кружка несколько мелких чернильных капель. Не давая им засохнуть, заставьте вертушку вертеться. Когда она остановится, посмотрите, что сделалось с каплями: каждая из них растеклась в спиральную линию, а все эти завитки вместе создают подобие вихря.
Сходство с вихрем не случайно. О чем говорят чернильные завитки на картонном кружке? Это следы движения чернильных капель. Капля претерпевает то же, что испытывает человек на вращающемся диске “колеса смеха”. Уносясь от центра действием центробежного эффекта, она попадает в места диска, обладающие большей круговой скоростью, чем скорость самой капли. В этих местах кружок выскальзывает из-под капли, опережает ее. Дело происходит так, как если бы капля отставала от кружка, отступала назад от радиуса. Путь ее поэтому искривляется, и мы видим на кружке след криволинейного движения.
То же самое претерпевают воздушные потоки, расходящиеся от места высокого давления атмосферы (в “антициклонах”) или сходящиеся к месту низкого давления (в “циклонах”). Чернильные завитки — уменьшенное подобие этих исполинских воздушных вихрей.
Рис. 45. Мнимый вечный двигатель с перекатывающимися шариками.
Разумеется, этого не произойдет — по той же причине, как и с колесом, изображенным на рис. 44. Тем не менее в одном из городов Америки устроено было ради рекламных целей, для привлечения внимания публики к кафе, огромное колесо именно подобного рода (рис. 46). Конечно, этот “вечный двигатель” незаметно приводился в действие искусно скрытым посторонним механизмом, хотя зрителям казалось, что колесо двигают перекатывающиеся в прорезах тяжелые шары. В том же роде были и другие мнимые образцы вечных двигателей, выставлявшиеся одно время в витринах часовых магазинов для привлечения публики: все они незаметно приводились в движение электрическим током.
Глава пятая.
СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ
Жидкости давят… вверх!
Рис. 53. Простой способ убедиться, что жидкость давит снизу вверх.
О том, что жидкости давят вниз, на дно сосуда, и вбок, на стенки, знают даже и те, кто никогда не изучал физики. Но что они давят и
вверх , многие даже не подозревают. Обыкновенное ламповое стекло поможет убедиться, что такое давление действительно существует. Вырежьте из плотного картона кружок таких размеров, чтобы он закрывал отверстие лампового стекла. Приложите его к краям стекла и погрузите в воду, как показано на рис. 53. Чтобы кружок не отпадал при погружении, его можно придерживать ниткой, протянутой через его центр, или просто прижать пальцем. Погрузив стекло до определенной глубины, вы заметите, что кружок хорошо держится и сам, не прижимаемый ни давлением пальца, ни натяжением нитки: его подпирает вода, надавливающая на него снизу вверх.
Вы можете даже измерить величину этого давления вверх. Наливайте осторожно в стекло воду; как только уровень ее внутри стекла приблизится к уровню в сосуде, кружок отпадает. Значит, давление воды на кружок снизу уравновешивается давлением на него сверху столба воды, высота которого равна глубине кружка под водой. Таков закон давления жидкости на всякое погруженное тело. Отсюда, между прочим, происходит и та “потеря” веса в жидкостях, о которой говорит знаменитый закон Архимеда.
Глава шестая.
ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Лед, не тающий в кипятке
Возьмите пробирку, наполните водой, погрузите в нее кусочек льда, а чтобы он не всплыл вверх (лед легче воды), придавите его свинцовой пулей, медным грузиком и т. п.; при этом, однако, вода должна иметь свободный доступ ко льду. Теперь приблизьте пробирку к спиртовой лампочке так, чтобы пламя лизало лишь верхнюю часть пробирки (рис. 80). Вскоре вода начинает кипеть, выделяя клубы пара. Но странная вещь: лед на дне пробирки не тает! Мы имеем перед собой словно маленькое чудо: лед, не тающий в кипящей воде…
Рис. 80. Вода в верхней части кипит,
между тем лед внизу не тает.
Разгадка кроется в том, что на дне пробирки вода вовсе не кипит, а остается
холодной ; она кипит только вверху. У нас не “лед в кипятке”, а “лед под кипятком”. Расширяясь от тепла, вода становится легче и не опускается на дно, а остается в верхней части пробирки. Течения теплой воды и перемешивание слоев будут происходить лишь в верхней части пробирки и не захватят нижних более плотных слоев. Нагревание может передаваться вниз лишь путем теплопроводности, но теплопроводность воды чрезвычайно мала.
Глава седьмая.
ЛУЧИ СВЕТА
Цыпленок в яйце
Свойствами теней вы можете воспользоваться, чтобы показать товарищам интересную шутку. Из промасленной бумаги устройте экран; для этого достаточно затянуть такой бумагой квадратный вырез в листе картона. Позади экрана поместите две лампы; зрителя будут сидеть впереди него, по другую сторону. Одну лампу, например левую, зажгите.
Рис. 90. Мнимый рентгеновский снимок.
Между зажженной лампой и экраном поставьте на проволоке овальный кусок картона, и тогда на экране появится, конечно, силуэт яйца. (Правая лампа пока не зажжена.) Теперь вы заявляете гостям, что приведете в действие “рентгеновский аппарат”, который обнаружит внутри яйца… цыпленка! И действительно, через мгновение гости видят, как силуэт яйца словно светлеет по краям, а в середине его довольно отчетливо вырисовывается силуэт цыпленка (рис. 90).
Разгадка фокуса проста: вы зажигаете правую лампу, на пути лучей которой помещен картонный контур цыпленка. Часть овальной тени, на которую накладывается тень от “цыпленка”, освещена правой лампой, поэтому края “яйца” светлее внутренней части. Зрители же, сидящие по ту сторону экрана и ничего не подозревающие о ваших действиях, могут, пожалуй, — если они несведущи в физике и анатомии, — вообразить, что вы в самом деле пропустили через куриное яйцо рентгеновские лучи.
Глава восьмая.
ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА.
Видеть сквозь стены
В девяностых годах прошлого века продавался любопытный прибор под громким названием: “рентгеновский аппарат”. Помню, как я был озадачен, когда еще школьником впервые взял в руки эту остроумную выдумку: трубка давала возможность видеть буквально сквозь непрозрачные предметы!
Рис. 95. Мнимый рентгеновский аппарат.
Я различал окружающее не только через толстую бумагу, но и через лезвие ножа, непроницаемое даже для подлинных рентгеновских лучей. Нехитрый секрет устройства этой игрушки сразу станет вам ясен, если вы взглянете на рис. 95, изображающий прообраз описываемой трубки. Четыре зеркальца, наклоненных под углом в 45°, отражают лучи несколько раз, ведя их, так сказать, в обход непрозрачного предмета.
Глава девятая.
ЗРЕНИЕ ОДНИМ И ДВУМЯ ГЛАЗАМИ
Одним и двумя глазами
На рис 130 вверху слева воспроизведены фотографии, изображающие три аптечные склянки как будто одинаковых размеров. Как бы внимательно вы ни рассматривали эти изображения, вы не обнаружите между склянками никакой разницы в величине. А между тем разница существует, и весьма значительная. Склянки кажутся равными только потому, что находятся не на одинаковом расстоянии от глаза или от фотографического аппарата: крупная банка удалена больше, чем мелкие. Но какие именно из трех изображенных банок ближе, какие дальше? Это невозможно определить простым рассматриванием изображений.
Рис. 130
Задача, однако, легко решается, если обратиться к услугам стереоскопа или к помощи того стереоскопического зрения без аппарата, о котором сейчас говорилось. Тогда вы отчетливо увидите, что из трех склянок крайняя левая значительно дальше средней, которая в свою очередь дальше правой. Истинное соотношение размеров склянок показано на рисунке справа.Еще более поразительный случай имеем на рис. 130 внизу. Вы видите воспроизведение фотографий ваз, свечей и часов, причем обе вазы и обе свечи кажутся совершенно одинаковых размеров. В действительности же между ними огромная разница в размерах: левая ваза чуть не вдвое выше правой, а левая свеча гораздо ниже часов и правой свечи. При стереоскопическом рассматривании тех же снимков сразу обнаруживается причина метаморфозы: предметы не выстроены в одну шеренгу, а размещены на различных расстояниях: крупные — дальше, мелкие — ближе.Преимущество стереоскопического “двуглазого” зрения перед “одноглазым” выступает здесь с большой убедительностью.
Глава десятая.
ЗВУК И СЛУХ
Где стрекочет кузнечик?
Очень часто мы ошибочно определяем не расстояние, а направление, в каком находится звучащий предмет.
Уши наши довольно хорошо различают, раздался ли звук выстрела справа или слева от нас (рис. 154).
Рис. 154 Где произведен выстрел: справа или слева?
Но они зачастую бессильны определить положение источника звука, если он находится прямо впереди или позади нас (рис. 155): выстрел, произведенный впереди, нередко слышится как донесшийся сзади.
Мы способны в таких случаях отличать лишь — по силе звука — отдаленный выстрел от близкого.
Вот опыт, который может нас многому научить. Посадите кого-нибудь посреди комнаты с завязанными глазами и попросите его сидеть спокойно, не поворачивая головы. Затем, взяв в руки две монеты, ударяйте ими одну о другую, оставаясь все время в той отвесной плоскости, которая рассекает голову вашего гостя пополам, между его глазами. Пусть испытуемый попробует угадать место, где щелкнули монеты. Результат получается прямо невероятный: звук произведен в одном углу комнаты, а испытуемый указывает на совершенно противоположную точку!
Когда я узнал о том, что данная книга была
написана в 1913 году, то подумал, что её содержание
скорее всего устарело , ведь прошло почти 100 лет со дня её издания . Многие факты теперь уже не новинки, а скорее любопытные примеры из истории науки и техники.
И все же «Занимательная физика» Я. И. Перельмана
не утратила своей привлекательности и познавательной ценности для молодого читателя, прежде всего для школьников средних и старших классов, точно так же, как не утратили своего значения работы ученых XVIII-XIX веков, классиков естествознания, изучаемые в курсах физики студентами вузов. Я. И. Перельман так подобрал основное содержание «Занимательной физики», что оно, иллюстрируя и углубляя основные сведения из физики, не устарело и сейчас. И я обязательно расскажу об этой книге своим друзьям и одноклассникам.
Список использованных источников
