Учимся отдыхать. Проверить опытным путем

В музее объяснят, как наука может быть занимательной

В музейно-выставочном центре Челябинского областного краеведческого музея работает выставка «Просто наука», где вам не только покажут любопытные экспонаты, но также проведут образовательную экскурсию, представят научные опыты, объяснят, чем ламинарность отличается от турбулентности, и что такое картезианский водолаз. «ЮП» продолжает рассказывать об уникальных местах отдыха.

По принципам Перельмана

Выставка «Просто наука» посвящена столетию первого издания книги Якова Перельмана «Занимательная физика». «Все, что мы показываем на экспозиции, так или иначе связано с именем этого человека, — говорит Ирина Мазова, заведующая музейно-выставочным центром крае­ведческого музея. — Яков Сидорович не только автор книги «Занимательная физика», его перу также принадлежат «Занимательная алгебра», «Занимательная геометрия» и «Физика на каждом шагу». По сути дела, его можно назвать родоначальником такого направления как «занимательная наука».

Кроме того, Перельман был отцом музейного движения в нашей стране, популяризирующего научные знания среди взрослых и детей. С 1935 по 1941 год по его инициативе в Ленинграде работал Дом занимательной науки.

— Это музей, в котором были представлены различные установки, демонстрирующие законы физики и окружающего мира, — продолжает Ирина Викторовна. — Когда мы готовили нашу выставку, мы руководствовались теми же принципами, что и Яков Сидорович: рассказать о неизвестном так, как будто вы это уже знаете. Ну и, естественно, познакомить человека с тем, с чем он еще не встречался в своей жизни.

В общем, пробудить у людей научное воображение. Воображение, к слову, пробудится в нескольких помещениях. Одно пространство посвящено механике, свойствам жидкости и газов. Другое — оптике, законам света и цвета.

Картезианский водолаз

В первом зале в глаза бросаются три системы маятников, которые демонстрируют различные законы физики, связанные с колебаниями.

Так, например, одна из установок рассказывает о таком явлении как «резонанс», а другая оказывается прибором, впервые сконструированным французским физиком Эдмом Мариоттом, который изучал закон сохранения импульса, и на этой установке очень наглядно видно, как он работает.

Создается впечатление, что подвешенные на веревочках шарики при столкновении отталкиваются в противоположные стороны. «Однако, на самом деле, мы видим два встречных импульса, которые прошли навстречу друг другу», — рассказывает Ирина Викторовна.

Еще одна установка объясняет связь колебаний с волновым движением. При запуске маятника видно, как из одной волны образуются две, потом она снова собирается в одну, утихает, а затем этот процесс запускается вновь.

— Это будет продолжаться до тех пор, пока маятник не остановится, — говорит заведующая музейно-выставочным центром. — А остановиться он может только по одной причине — из-за сопротивления среды. Какая среда останавливает маятник? Воздух.

Идем знакомиться с этой страшной силой — с воздухом.

— Здесь у нас происходит битва пылесоса и вентилятора, — смеясь рассказывает Ирина Викторовна.

Впрочем, в этой битве «титанов» никто не одерживает верх, потому что каждый выполняет свою функцию. Любопытно, что шарик под воздействием воздуха из пылесоса практически остается на одном месте. А воздушный шар над вентилятором начинает немедленно вращаться.

— Мотор пылесоса — это тот же вентилятор, но из-за того, что труба у него длинная, поток воздуха в этой трубе успевает выровняться, становясь обычным, — замечает специалист. — Это называется ламинарность. А в случае вентилятора — турбулентность.

Не менее интересны опыты, рассказывающие о законах давления. Например, один из самых старых называется «картезианский водолаз».

— Считается, что этот опыт, научную забаву придумал французский ученый Рене Декарт, — рассказывает Мазова. — Так как по-латыни Декарт звучит как Картезий, отсюда, собственно, и его название.

Опыту около 400 лет. Что он собой представляет? Берется бутылка, заполненная водой, а внутри нее помещается сосуд, в котором нижняя часть тоже заполнена водой, а верхняя — воздухом. Сосуд (в данном случае — пробирка) должен плавать на поверхности воды.

— По нашему желанию «водолаз» может опуститься или подняться, — говорит Ирина Викторовна, нажимая рукой на бутылку, и сосуд действительно начинает перемещаться. — Суть этого явления заключается в том, что когда мы давим на бутылку, вода передает это давление воздуху в пробирке, который начинает сжиматься. А выталкивающей силой обладает именно определенный объем газа. Не количество, не вес, а объем газа.

Именно поэтому человек, который, плавая в воде, дышит ровно и не задерживает дыхание, никогда не утонет. Его держит объем воздуха, который находится в легких. Но стоит человеку заволноваться, а объему легких уменьшиться, сжаться от страха, и человек может утонуть.

При этом также стоит отметить, что «поведение» картезианского водолаза сильно зависит от атмосферного давления. Когда оно пониженное, водолаз охотнее всплывает, нежели тонет. При более высоком — наоборот.

Что любопытно, среди экспонатов на выставке есть еще один стародавний опыт — это прибор Геронов фонтан, изобретению которого насчитывается более 2000 лет. Но его устройство лучше всего постигать воочию.

Оптический обман

Среди явных детских забав на выставке привлекает внимание дорога с крутой трассой. «Чтобы пройти эту трассу, нужно понимать законы физики, — замечает Ирина Викторовна. — Нужно понимать, где увеличить скорость, а где ее наоборот сбросить, чтобы машинка доехала до финиша».

Интересно, что покорить трассу у детей получается быстрее, чем у взрослых. В силу своей заинтересованности, они осваивают ее быстрее.

Есть на выставке экспонаты и напрямую связанные с космосом: «Несмотря на то что эта установка выглядит как обыкновенная детская карусель, тем не менее, на ее примере мы можем рассказать о некоторых законах движения планет в Солнечной системе и вообще движения в космосе».

Второе помещение в музейно-выставочном центре называется «темная комната», там посетителей знакомят с законами оптики.

— Здесь мы говорим о том, как оптика связана с нашим зрением, восприятием мира, о том, что такое цвет и свет, — рассказывает специалист. — Как свет распространяется? С одной стороны он распространяется прямолинейно, а с другой — его можно направить по кривой линии. На этом, кстати, основана работа Интернета — на криволинейном распространении света. Также у нас есть приборы, доказывающие, что белого цвета нет. Что белый это, по сути, соединение трех главных цветов: красного, синего и зеленого. Еще у нас есть зоотроп (это устройство пра-пра-прадед кинематографа) и прообраз фотоаппарата.

Мы подходим к расположенному на выходе из здания ящичку, накрытому черной шалью: «Лучше всего в него смотреть в солнечную погоду, чтобы был более явный контраст между темнотой под шалью и изображением на улице». В ящичке я вижу перевернутое изображение человека.

— Это камера-обскура, — напоминает мне Ирина Викторовна.

Рядом с ней стоит еще один ящик, только вместо обычного отверстия у него линза. «А это, по сути, и есть предшественник фотоаппарата, — продолжает специалист. — После его изобретения нужно было только найти носитель, на котором можно зафиксировать изображение. И тут в свои права вступила химия». Во втором ящике изображение тоже, разумеется, перевернутое. Как известно, таким видит мир и наш глаз. Поэтому, говорят, что мы видим не только глазом, но и мозгом, который обрабатывает полученную информацию.

Надо заметить, что вышеперечисленные опыты и изобретения далеко не все, что можно увидеть на экспозиции. Ребят и их родителей ожидает много других интересных открытий.

Время все это увидеть еще есть. Выставка проработает до 20 сентября.

Евгений Валерьев,
фото Вячеслава Шишкоедова