Вода не выливается потому что

«Уничтоженная» тяжесть

«Вода не выливается из сосуда, который вращается,- не выливается даже тогда, когда сосуд перевернут дном вверх, ибо этому мешает вращение»,- писал две тысячи лет назад Аристотель. На рис. 31 изображен этот эффектный опыт, который, без сомнения, многим знаком: вращая достаточно быстро ведерко с водой, вы достигаете того, что вода не выливается даже в той части пути, где ведерко опрокинуто вверх дном.

Обычно объясняют это явление «центробежной силой», понимая под ней ту воображаемую силу, которая будто бы приложена к телу и обусловливает стремление его удалиться от центра вращения. Этой силы не существует: указанное стремление есть не что иное, как проявление инерции, а всякое движение по инерции осуществляется без участия силы. В физике под центробежной силой разумеют нечто иное, а именно — ту реальную силу, с какой вращающееся тело натягивает удерживающую его нить или давит на свой криволинейный путь. Сила эта приложена не к движущемуся телу, а к препятствию, мешающему ему двигаться прямолинейно: к нити, к рельсам на криволинейном участке пути и т. п.

Читайте также: Полив водой с травой

Обращаясь к вращению ведерка, попытаемся разобраться в причине этого явления, не прибегая к двусмысленному понятию «центробежной силы». Зададим себе вопрос: куда направится струя воды, если в стенке ведерка сделать отверстие? Не будь силы тяжести, водяная струя по инерции направилась бы по касательной АК к окружности АВ (рис.31). Сила же тяжести заставляет струю снижаться и описывать кривую (параболу) АР. Если круговая скорость достаточно велика, эта кривая расположится вне окружности АВ. Струя обнаруживает перед нами тот путь, по которому при вращении ведерка двигалась бы вода, если бы не препятствовало надавливающее на нее ведерко. Теперь понятно, что вода вовсе не стремится двигаться отвесно вниз, а потому и не выливается из ведерка. Она могла бы вылиться из него лишь в том случае, если бы ведерко было обращено отверстием в направлении его вращения.

Рис.31. Почему не выливается вода из вращаемого ведра?

Вычислите теперь, с какой скоростью надо в этом опыте вращать ведерко, чтобы вода из него не выливалась вниз.

Скорость эта должна быть такова, чтобы центростремительное ускорение вращающегося ведерка было не меньше ускорения свободного падения: тогда путь, по которому стремится двигаться вода, будет лежать вне окружности, описываемой ведерком, и вода нигде от ведерка не отстанет. Формула для вычисления центростремительного ускорения w такова:

где v — круговая скорость, R — радиус кругового пути. Так как ускорение свободного падения на земной поверхности g=9,8 м/с 2 , то имеем неравенство

Если положить R равным 70 см, то

Легко рассчитать, что для получения такой круговой скорости надо делать рукой около полутора оборотов в секунду. Подобная частота вращения вполне достижима, и опыт удается без труда.

Способностью жидкости прижиматься к стенкам сосуда, в котором она вращается вокруг горизонтальной оси, пользуются в технике для так называемого центробежного литья. При этом имеет существенное значение то, что неоднородная жидкость расслаивается по плотности: более тяжелые составные части располагаются дальше от оси вращения, легкие занимают места ближе к оси. Вследствие этого все газы, содержащиеся в расплавленном металле и образующие так называемые «раковины» в литье, выделяются из металла во внутреннюю, полую часть отливки. Изделия, изготовленные таким способом, получаются плотными и свободными от раковин. Центробежное литье дешевле обычного литья под давлением и не требует сложного оборудования.

Источник

Почему не выливается?

Опыт, о котором сейчас будет рассказано, – один из самых легких для исполнения. Наполните стакан водой, покройте его почтовой карточкой и, слегка придерживая ее пальцами, переверните вверх дном. Теперь можете руку убрать: бумажка не отпадает, вода не выльется, если только вы не держите стакан косо.

В таком виде вы можете переносить стакан с места на место – но с большим удобством, чем при обычных условиях: вода не расплескивается. При случае вам нетрудно будет изумить товарища, принеся ему в ответ на просьбу дать напиться воду в опрокинутом стакане.

Что же удерживает карточку от падения? Давление воздуха: оно действует на карточку снизу с силою, которая, как легко рассчитать, гораздо больше, чем вес воды в стакане, т. е. чем 200 г.

Когда мне еще в детстве впервые показали и объяснили этот опыт, мне было сказано, что вода должна наполнять стакан весь, от дна до краев. Если она занимает только часть стакана, остальная же занята воздухом, то опыт не удастся: воздух изнутри стакана будет давить на бумажку, уравновешивая давление наружного воздуха; следовательно, она должна отпасть.

Я решил тотчас же проделать опыт с неполным стаканом, чтобы самому увидеть, как бумажка отпадает. Представьте же мое удивление, когда я убедился, что она и тогда не отпадает! Карточка держится не хуже, чем при полном стакане.

Это послужило для меня наглядным уроком того, как следует изучать явления природы. Высшим судьей в естествознании должен быть опыт. Каждую теорию, как бы правдоподобна она ни казалась нашему уму, следует проверять опытом. «Поверяя и проверяя» – таков был лозунг первых исследователей природы (флорентийских академиков) в XVII веке, таков он и для физика XX века. И если при проверке теории окажется, что опыт не подтверждает ее, то надо доискаться, в чем именно теория ошибается.

В нашем случае нетрудно найти ошибку объяснения, на первый взгляд вполне убедительного. Отогнем осторожно один угол бумажки в тот момент, когда она закрывает снизу отверстие незаполненного стакана. Мы увидим, что через воду пройдет воздушный пузырь. Что это показывает? То, что в стакане воздух более разрежен, чем снаружи: иначе наружный воздух не устремлялся бы в пространство над водой. В этом и вся разгадка: стакан хотя и содержит воздух, но менее плотный, чем наружный, а следовательно, слабее давящий. Очевидно, при опрокидывании стакана вода, опускаясь вниз, вытесняет из него часть воздуха; оставшаяся же часть, распространяясь в прежнем объеме, разрежается и давит слабее.

В сущности, и в том случае, когда вода заполняет стакан, казалось бы, целиком, – над бумажкой, кроме воды, имеется в небольшом количестве также воздух. Достаточно самого тонкого слоя воздуха нормальной плотности, чтобы уравновесить давление атмосферы снаружи. Но воздух в стакане немного разрежен по сравнению с наружным, и оттого бумажка прижимается к краям стакана. Если бы воздуха в стакане совсем не было, наружное давление прижимало бы бумажку с силою в 60–70 кг (соответственно площади отверстия стакана). Оторвать бумажку от краев стакана было бы очень трудно; между тем в действительности для этого достаточно самого слабого усилия.

Вы видите, что даже простейшие физические опыты при внимательном отношении могут навести на серьезные размышления.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Вода не выливается из перевернутой бутылки: как повторить простой трюк и удивить друзей

В этом материале речь пойдет о простом, но очень эффектном трюке. Для его создания нам понадобится прозрачная стеклянная бутылка с завинчивающейся крышкой.

Наполняем бутылку водой, немного ждем пока выйдут пузырьки воздуха и плотно закрываем.

Теперь переворачиваем бутылку вертикально вниз и медленно аккуратно откручиваем крышку. Желательно делать это над раковиной или ванной.

На последних оборотах вода уже должна начать выливаться из бутылки, но этого не происходит. Поверхностное натяжение и давление заставляют жидкость оставаться внутри перевернутого сосуда.

Чтобы убедиться, что горлышко ничего не закрывает, возьмем зубочистку и запустим её в бутылку.

Поплавав какое-то время на поверхности, она всплывает вверх к донышку бутылки. Выглядит это очень эффектно.

В чем заключается секрет трюка

Со стороны трюк выглядит довольно просто. Кажется, что его можно легко повторить с первой попытки, но это не так.

Поверхностное натяжение и атмосферное давление действительно творят чудеса, правда не без помощи вот такого пластмассового кружка.

Мы вырезали его из коробочки для пирожных. Диаметр изделия должен быть чуть меньше диаметра крышки. В центре нужно сделать отверстие, через которое зубочистка будет попадать в бутылку.

Благодаря атмосферному давлению, пластиковая шайба прилипает к горлышку, а поверхностное натяжение не дает жидкости просочится через отверстие в центре.

Со стороны прозрачный кружок совсем незаметен. Разглядеть его можно только заглянув под горлышко.

Нарушить этот баланс можно легонько ударив рукой по бутылке. Но, даже в этом случае, упавшая в раковину пластиковая шайба будет практически незаметна.

Недавно у нас появился канал на YouTube , там мы регулярно выкладываем видео с новыми лайфхаками и экспериментами

Источник

Опыты и эксперименты с водой для дошкольников

Мария Роденко
Опыты и эксперименты с водой для дошкольников

Волшебница вода

Вода, пар, лёд – одно и то же вещество![/h4]

Налить в блюдце немного воды и поставить на 2-3 часа в морозилку. Что получилось?

Поставить блюдце со льдом на стол. Через сколько времени в нём снова окажется вода? Что произойдёт со льдом – твёрдой водой?

Оставить блюдце с водой на подоконнике на 2-3 дня. Скоро ли она испарится?

Объяснение: вода, пар, лёд – одно и то же вещество, но только в разных состояниях: жидком, твёрдом и газообразном.

2. Можно ли склеить бумагу водой?

Взять два листа бумаги, приложить их друг к другу и попробовать сдвинуть их в разные стороны. Получилось?

Затем намочить листы бумаги водой, приложить их друг к другу, слегка прижать и попробовать сдвинуть их, один в одну сторону, другой в другую.

Объяснение: вода обладает «склеивающим» действием, поэтому бумагу можно склеить водой.

3. Можно ли ускорить испарение воды?

Намочить руки водой из-под крана и быстро-быстро помахать ими. Что чувствуют руки? Почему это происходит?

Объяснение: испарение воды можно ускорить, например, создавая движение воздуха. При этом частички воды испаряются быстрее, унося с собой больше тепла. Поэтому руки ощущают прохладу при взмахах руками.

Взять мелкий песок или муку, сбрызнуть водой. Образуются капельки – шарики.

Обрызгать из пульверизатора листья растения. Какие получились капельки?

Объяснение: частички собирают вокруг себя капельки воды и образуют одну большую капельку-шарик, а когда множество капелек воды попадает на лист растения, они, собираясь вместе, образуют большую каплю-шар или даже маленькую лужицу.

5. Сахар растворяется в воде.

Положить в стакан кусочек сахара и налить чай тоненькой струйкой, стараясь попадать только на сахар. Сахар постепенно будет размываться, а потом… исчезнет? Конечно, нет.

Зачерпнуть ложкой немного чая из стакана и ложку чая из чайника, попробовать и сравнить вкус. Что можно почувствовать, одинаковый ли на вкус чай?

Объяснение: сахар растворяется в воде и смешивается с ней, поэтому вода становится сладкой.

6. Соль растворяется в воде.

В стакан с водой насыпать одну столовую ложку соли и перемешать.

Что произошло? Соль «исчезла»? дать ребёнку попробовать немного воды. Какой стала вода?

Объяснение: соль не исчезла, она растворилась в воде, и вода стала солёной.

Соль выпаривается и кристаллизуется. [/h4]

В стакан с водой насыпать 2-3 ложки соли. Перемешать до полного растворения. Затем поставить на солнечное место и наблюдать за поведением соли.

Через несколько дней на стенках стакана по мере испарения воды будут появляться кристаллики соли.

Объяснение: вода испаряется, а кристаллики соли оседают на стенках стакана.

8. Песок не растворяется.

Предложить ребёнку сравнить сахар и песок, узнать, что растворяется в воде, а что нет.

Размешать в одном стакане с водой ложку речного песка, а в другом ложку сахара. Дать отстояться.

Посмотреть, что произошло с песчинками и водой.

Объяснение: вода с речным песком стала мутной, грязной. Более тяжёлые песчинки опустились на дно, а мелкие плавают в воде, делая её мутной. Сахар стал невидимым в воде, вода его растворила.

Взять два одинаковых стакана, один с водой, а другой – пустой. Опустить трубочку для коктейля в стакан с водой, зажать её сверху указательным пальцем и, не отрывая пальца, перенести её в пустой стакан. Убрать палец от трубочки, и из неё вытечет вода.

Проделав то же самое несколько раз, можно перенести всю воду из одного стакана в другой.

Плавающая рыбка. [/h4]

На картоне нарисовать и вырезать рыбку. Налить в таз воды. Окунуть зубочистку в жидкое мыло или растительное масло и поставить точку на хвостике рыбки.

Положить рыбку на воду так, чтобы хвостик оказался у края таза, в результате рыбка поплывет.

Для повтора эксперимента нужно помыть и высушить таз.

Объяснение: капелька масла растекается по воде, её частички отталкиваются от частичек воды, и в результате рыбка плывёт.

11. Плавающее яйцо.

Литровую банку наполовину наполнить водой. Ложкой осторожно опустить в неё сырое яйцо и убрать ложку. Как поведёт себя яйцо?

Аккуратно вытащить яйцо. Насыпать в ту же банку с водой полчашки (125 мл) соли и размешать ложкой. Затем опустить яйцо в воду. Как теперь ведёт себя яйцо?

Объяснение: яйцо тонет в чистой воде, потому что оно тяжелее воды. Добавляя соль в воду, мы повышаем её плотность, и поэтому яйцо плавает в ней.

12. Поющие бутылки. Высокие и низкие звуки.

Заполнить водой 3 одинаковые бутылки до половины, а затем перелить половину воды из одной в другую. Поднести бутылку к губам, подуть поверх горлышка, чтобы услышать поющий звук. Подуть над другими бутылками, одинаково ли они поют?

Расположить бутылки в порядке высоты звука.

Объяснение: выдыхаемый воздух над бутылкой заставляет вибрировать воздух внутри неё. Высота звука зависит от количества воздуха внутри бутылки.

13. Радужная бумага.

Глубокую миску наполовину наполнить водой. Аккуратно капнуть каплю прозрачного лака для ногтей, лак растечётся по поверхности воды.

Погрузить в воду кусочек чёрной двухсторонней бумаги, вынуть его и просушить. На сухой бумаге можно увидеть радужные разводы.

Объяснение: лак образует на поверхности воды тонкую плёнку. Плёнка обволакивает бумагу, и свет, попадая на неё, отражается, образуя радужный узор.

14. Распускающиеся цветы.

Нарисовать и вырезать из цветной бумаги цветы с длинными лепестками. При помощи карандаша закрутить лепестки к центру цветка.

Налить в таз воду и опустить на неё цветочки. Они начнут расправлять лепесточки и распускаться.

Объяснение: при контакте с водой бумага намокает, становится тяжелее, и лепестки цветка начинают распускаться.

15. Не выливающаяся вода.

Налить до краёв в стакан воды. Положить сверху открытку или квадрат из плотного картона. Прижимая открытку к стакану рукой, перевернуть его вверх дном над раковиной.

Убрать руку. Что произошло?

Объяснение: открытка не падает, и вода не выливается, потому что воздух, находящийся в стакане, давит на неё снизу и прижимает её к краю стакана. Вода выльется, если открытку сдвинуть.

16. Невидимые чернила.

Выдавить сок из половинки лимона в чашку, добавить такое же количество воды. Обмакнуть ватную палочку в приготовленный раствор. Написать ей что-нибудь на листе бумаги.

Когда надпись высохнет, нагреть бумагу над включённой настольной лампой. На бумаге проявятся невидимые ранее слова.

Прыгающие зёрнышки.

В стакан налить газированную воду и опустить 6 зёрнышек риса.

Подождать несколько секунд и понаблюдать сквозь стакан, как зёрнышки начнут прыгать.

Объяснение: рис чуть тяжелее воды, когда он попадает в стакан, начинает опускаться. Пузырьки газа садятся на него и поднимают вверх. На поверхности пузырьки лопаются, и газ улетучивается. Отяжелевший рис вновь опускается вниз. Он будет опускаться, и подниматься, пока вода не «выдохнется».

Фотоотчет. Проект по ознакомлению детей младшей группы со свойствами воды Фотоотчет проекта по ознакомлению детей со свойствами воды в младшей группе. Уважаемые коллеги! Предлагаю вашему вниманию фотоотчет моей.

Кружок по экологии Вы слыхали о воде? Говорят она везде. В луже, в море, в океане И в водопроводном кране. Как сосулька замерзает, Паром в чайник заползает.

Источник

Вода не выливается потому что