Игрушки связанные с физикой
Обновлено: 06.05.2024
Может быть стоит изучать физику по игрушкам? Не удивляйтесь, ведь игрушки тоже бывают разные: для малышей и постарше. Иногда игрушки даже во взрослом состоянии просто вводят нас в ступор.
С малых лет Вы откручивали машинкам колесики, запускали пропеллеры, пускали мыльные пузыри. Здесь и механика, и гидравлика, и аэродинамика, и электромагнетизм.
Самодвижущиеся шагающие игрушки
Идет бычок, качается, вздыхает на ходу. Такие игрушки по горизонтальной поверхности можно водить за нитку, а по наклонной плоскости они будут шагать самостоятельно. Внутри у них нет никакого спрятанного моторчика или заводной пружинки. А как же они движутся? . читать
Губительная чаша Тантала
Жара. очень хочется пить! Слабеющей рукой вы наполняете бокал живительной влагой. Но, вдруг … О, ужас! Вода начинает пропадать из бокала. и вот только несколько капель осталось на дне … Еще раз. но, что это? Всё повторилось. Кадры из фильма ужасов? Нет, жестокая реальность! . читать
Загадочный «кельтский камень»
Вот и попробуй тут разобраться! Во-первых, почему "кельтский"? Во-вторых, запускаешь его в одну сторону, а он вдруг раз - и совсем в другую . Странные свойства загадочного "кельтского камня" кого хочешь приведут в замешательство, настолько необъяснимо поведение этого "камушка" при вращении . . читать
Труба трубит, зовет в поход? Не всегда! Иногда "зовет" погреться. А кто сомневается, что все трубки и трубочки могут петь? Если подуть в полую трубку, то в ней начинает колебаться воздух, и раздается звук. Высота издаваемого трубкой звука будет зависеть от размеров трубки . читать
Световая мельница или радиометр Крукса
Это не мельница времен Дон Кихота! Ей не нужен ветер! Для работы ей нужно только ласковое солнышко! В настоящее время по всему миру можно увидеть игрушки, которые называют «световыми мельницами». Для непрерывного вращения им не нужны батарейки . читать
Что за чудо этот плазменный шар! И хотя в наш век квантовой физики человечество до сих пор еще по разным причинам сует пальцы в розетки, рядом с плазменной лампой ты кажешься себе покорителем молний. Однако первое прикосновение к работающему светильнику дается все-таки с большим трудом. . читать
Гигантский механический слон из Нанта
Вы видели слона? Нет, не в зоопарке, а на улицах. слона высотой с 4-х этажный дом? Не простого, а железного слона? И, наверно, Вы помните гигантского искусственного слона из книги талантливого предвидеца Жюля Верна "Паровой дом". В 2005г. во французском городе Нанте был создан гигантский движущийся слон . читать
Лента Мебиуса и ее сюрпризы
Вот он – автор удивительной ленты Мебиуса! Немецкий математик и астроном-теоретик Август Фердинанд Мёбиус (1790-1868) - ученик великого Гаусса, известный геометр, профессор Лейпцигского университета, директор обсерватории. Долгие годы преподавания, долгие годы работы – обычная жизнь профессора. . читать
Электростатические игрушки и генератор Ван де Граафа
А не хотите ли Вы взять обычный тонкий полиэтиленовый пакет, сделать из него бантик и привязать его к длинной ниточке. Трем о шерстяной шарф пластиковую линейку и подносим к бантику. А теперь любуемся полетом бантика и стараемся как можно дольше удерживать его в воздухе. . читать
Волчок Сакаи - волчок из скрепки
Волчок Сакаи, иначе волчок из скрепки, был придуман в1986 году японским профессором физиком Такао Сакаи из университета Тохоку в Сэндай, который хотел показать студентам создание функционирующего волчка из подручного материала, например, из обыкновенной канцелярской скрепки. . читать
Удивительный диск Эйлера
А ну-ка, крутаните монетку ребром на столе! Уже крутится? А перед самыьм падением она внезапно увеличит скорость вращения и резко затормозит, издавая дребезжащий звук, но не давая ни насладиться им, ни рассмотреть повнимательней процесс падения. Упала … жаль, что не очень долго крутилась. Забавно? И не только вам! . читать
Старинный термометр Галилея
Ну да, не совсем точно, зато красиво и располагает к раздумьям. Это Вам не просто посмотреть температуру на современном термометре, около него можно сидеть долго, рассматривать и философствовать, как в японском саду камней, вспоминая, что первым, кто смотрел на него, был великий Галилей . читать
Анаморфные картины и цилидрические зеркала
Попробуем разобраться, что это такое, и как анаморфные картины нужно смотреть. Так что же это? Невообразимый набор мазков? Но, оказывается, смотреть анаморфные картины надо под определённым углом или при помощи зеркала-анаморфоскопа. В качестве анаморфоскопов используют зеркала различной формы . читать
Своенравный волчок Томсона
Как у Вас еще нет такого волчка? Значит Вы многое упустили в детстве. Немедленно приобретайте! Голову заморочит, кому хочешь . Кручу, верчу, многое узнать хочу, например, о свойствах этого своенравного переворачивающегося волчка. Посмотрите, чем они увлечены знаменитые физики? . читать
Может быть это все-таки "вечный двигатель"? Раз только макни ее носом в воду, а дальше кажется, что все повторяется само собой. Принцип работы пьющей птички был использован в термометре еще великим И. Бернулли. Интересно, что птичка будет наклоняться и "пить" раз в 5 чаще, если . читать
Прыгающие биметаллические диски
Веселые качели или параметрические колебания
А Вы умеете качаться на качелях? И Вы сможете сами сильно раскачаться? Глупые вопросы? Не очень! Оказывается, не все так просто и "мы идем к вам". Вы заметили, как люди обычно начинают раскачивания на качелях? А маленькие дети на качелях даже громко зовут маму. Они еще не знают, что такое физика! . читать
Маятник Максвелла или колесо Максвелла
О, великий Максвелл! Однако маятник Максвелла не был им изобретен, а был только назван в его честь. Это устройство используют для обучения школяров и студентов, им украшают оффисы, его дарят любознательным деткам. Идут годы, но только множатся всевозможные варианты этой научной игрушки! . читать
Термометр любви или трубка Франклина
Вы влюблены? Ваше чувство безмерно? Тогда мы идем к Вам! Этот сувенир-игрушку называют, шутя, термометром любви или барометром любви. Считается, что только пыл влюбленного сердца может поднять воду в сосуде, и чем сильнее любовь, тем выше поднимается вода . читать
". И в вечности песочные часы останутся, как детская игрушка". В далеком прошлом песочные часы в Древней Греции изготавливали из стеклянных колб, которые соединялись через диафрагму из металла, стекла, слюды или дерева. Эти диафрагмы стирались, песок сыпался быстрее, а «ход» времени нарушался . читать
Пирофон - огневой орган и химическая гармоника
Перед вами брелок-игрушка, заполненный жидкостью. Внутри жидкости виден поплавок. Весь интерес в том, что здесь в одном сосуде находятся две разные по цвету жидкости. Они не смешиваются и имеют очень различающиеся плотности. Цветная жидкость, находящаяся внизу, на много плотнее . читать
Лавовая лампа или лампа-вулкан
Дождемся вечера! Устроимся поудобней, ведь сидеть придется очень долго, и включим сказочную лава-лампу - удивительный светильник, феноменальность которого обусловлена движением жидкостей, ее наполняющих. Бесконечно можно наблюдать плавно поднимающиеся и вновь опускающиеся цветные пузыри . читать
Поиграем? Бросаем шарики! Неожиданный результат? Сейчас разберемся! Если взять в две руки по шарику - один большой и тяжелый из резины, а другой маленький и легкий для пинг-понга, поднять их на одинаковую высоту и отпустить, то после удара о пол они подскочат практически на одинаковую высоту . читать
Кто не замирал в детстве перед таинственными фигурками с качающими головками? Я помню выставленные в витринах магазинов маленькие фарфоровые статуэтки, изображающие сидящих китайцев в национальных костюмах и хитро улыбающихся. Мне очень хотелось самой дотронуться до головки и качнуть ее . читать
Незамысловатый Dropper Popper
Эту недорогую детскую резиновую игрушку называют Dropper Рopper или AstroBlaster. Дети, играя, соревнуются, чей Popper подпрыгнет выше. Однако с помощью этой игрушки можно также изучать и различные преобразования энергии. Dropper Popper больше, чем просто половинка резинового мяча! . читать
Терменвокс и утамин - что общего?
Детская игрушка-синтезатор - анилиновый медвежонок с панически разинутым ртом и глазами навыкате лицом явно не вышел, поэтому лучше повернуть его мордашкой от себя в сторону. Маленькому пользователю он будет интересен своими неожиданными повадками. Какие у нее неожиданные повадки? . читать
Старинное погодное стекло или барометр Гете
Почему оно так названо? "Оно" был найдено после смерти Вольфганга Гете в его спальне в городе Веймаре в 1832 году. Сначала его приняли за декоративное настенное украшение. И только позднее стало ясно, что это был измерительный прибор. Авторство изобретения было приписано В.Гете . читать
Ежели Вы упали на спину- это не страшно, но если на спину упадет черепаха, то перевернуться на ноги самостоятельно она навряд ли сможет. А вот математики придумали и рассчитали такой объект, который из любого положения просто "обязан встать на ноги"! Трудно словами описать, какова же форма этого объекта . читать
А Вы мечтали в детстве, чтобы ваши игрушечные лошадки оживали и начинали двигаться самостоятельно? Это робот-«а ля Лошарик» из далекой Америки. "Собери себе робота!" - эта кибернетическая система “Topobo” предназначена для детей от 5 лет, игрушка появилась в 2003 году . читать
Немыслимая бутылка Клейна
Это мистический совершенный герметичный сосуд, где внешнее переходит во внутреннее и внутреннее во внешнее, который содержит сам себя и переходит сам в себя, у которого внутреннее и внешнее пародоксально едино. Он напоминает змею, свернувшуюся в кольцо и заглатывающую свой собственный хвост . читать
Стеклянная гармоника - музыка сфер
А Вы слышали о стеклянных музыкальных инструментах? А может быть даже слышали их экзотические, не от мира сего звуки? Редкие и необычные с виду стеклянные музыкальные инструменты называют кристаллофонами. К ним относятся стеклянная арфа, стеклянная гармоника, веррофон и стеклянная флейта . читать
Поющая чаша танцующей воды
Эту древность называют и "Рыбный таз", и "Чаша счастья", и "Чаша танцующей воды", хотя точнее был бы еще одby эпитет "Поющая чаша танцующей воды". Сколько впечатлений можно получить рядом с этим древним китайским тазиком, когда видишь его в действии! . читать
Шагающая пружинка «Слинки»
«Слинки-Слинки, все любят Слинки! Слинки-слинки – пружинка, которая нравится всем!» - слова из знаменитой в США песенки. Этот радужный кусочек счастья, о котором мечтали в детстве все! Нежно переливающаяся в ладонях от колечка к колечку, слинки умела все: прыгать, качаться и даже . шагать! . читать
Хитроумный кубик Рубика
"Мы вращаем кубик, а кубик скручивает нас" - так сказал изобретатель этой головоломки Эрнё Рубик. Этот кубик скручивает наши мозги своим нежеланием собираться за считанные секунды. Мы достаем его, где это можно и "не можно" . Мы злимся, нервничаем, досадливо прокручиваем его раз, другой . читать
Как трудно жить! Как трудно было жить в те времена, когда не было еще телевизоров, плееров, телефонов, и, наконец, фотоаппаратов. А с чего, кстати, начинался наш современный «навороченный» фотоаппарат и когда? Прадедушкой этого «цифрового недотроги» был скромный темный ящик, названный камерой-обскурой . читать
Неутомимый Йо-йо - чертик на веревочке
Даже сам великий Наполеон и его солдаты перед сражением при Ватерлоо расслаблялись, играя. во что? Ну, конечно, в Йо-Йо! В пьесе Бомарше «Женитьба Фигаро» есть сцена, где в руках у Фигаро " йо-йо"! Фигаро говорит: "Это потрясающая игрушка, которая рассеивает утомление от умственной работы" . читать
Неваляшка появилась в России не так давно. Историки считают, что неваляшка пришла к нам из Японии. Эти завезённые в Россию куклы стали праобразом известной игрушки Ваньки-Встаньки. Первые русские неваляшки, появившиеся на ярмарках в начале 19 века, назывались "кувырканами", они изображали купцов или клоунов . читать
Загадки обыкновенного волчка
Где их только нет! На малазийском острове Пинанг волчок является традиционной забавой. Малайцы могут часами сидеть и завороженно наблюдать за тем, как он вращается. Однако, требуется немалое умение, чтобы правильно раскрутить этот тяжелый маховик, ведь их вес может достигать нескольких килограммов . читать
Uberorbs - игрушка из двух магнитов эллипсоидной формы с жестким покрытием из никеля. Если два подобных магнита разъединить в руке и подбросить в воздух, то они издают необычный скрежещущий звук. Это происходит из-за того, что эллипсоидная форма магнитов не позволяет соприкасаться им большой площадью . читать
Лишь сделаю рукой движенье — И новое в глазах явленье! А, ты, когда- нибудь в детстве пытался сломать калейдоскоп и посмотреть, как он устроен? Да? Тогда всё в порядке, ты ничем не отличаешься от миллионов других любопытных! А для физика объяснить, как работает калейдоскоп, не составит труда . читать
Живая игрушка робот-динозавр
Перед вами новая игрушка, живая игрушка робот-динозавр - полностью автономный динозавр-робот, который ведёт себя как живой. Им не надо управлять. К нему надо относиться как к другу. Такие игрушки-роботы имеют все основные признаки автономной жизни . читать
Эту игрушку придумали в 2005 году изобретатель М. Симпсон и учёный М. Бикертон. Теперь игрушка продается в Великобритании, Австралии и в США. Пробирочный пришелец адресован детям старше 7 лет. Итак, в ваших руках пробирка, в которой заключен кокон с зародышем, из которого можно вырастить пришельца . читать
Паровая лодка со свечным мотором
Такие лодки приводятся в движение с помощью огня. Еще в 1891 году об этом изобретении была статья во французском журнале. С 1900 года такие лодки изготавливались и продавались во многих странах. А в 1916 году американцем Чарльзом Мак Хагом была запатентована детская лодочка-игрушка с мембраной . читать
Робозавр — один из самых больших и злобных механических монстров, когда-либо созданных человеком. Он разработан только для того, чтобы крушить и жечь, рвать и метать. Этот электрогидромеханический монстр высок — 12 метров — и тяжёл — 26,5 тонн. На его строительство ушло полтора года и $2,2 миллиона. . читать
Автомобиль ездит по стенам и потолку
Внутри автомобиля - батарея. Во время поездок фары авто светятся, являясь одновременно индикаторами запаса энергии. Длина машинки - 12 см. Зарядка батареи занимает 30-50 минут, после чего аппарат готов к 10-минутной сумасшедшей гонке. Так в чём секрет езды по стенам? . читать
Даже сам . великий Наполеон и его доблестные солдаты перед решительным сражением при Ватерлоо расслаблялись, играя . во что? Ну, конечно, в Йо-Йо!
В пьесе Бомарше «Женитьба Фигаро» есть сцена, где в руках у Фигаро " йо-йо"! Фигаро говорит: "Это потрясающая игрушка, которая рассеивает утомление от умственной работы".
"Йо-йо" - очень древняя игрушка, которая состоит из двух катушек соединенных осью, с прикрепленной к ней верёвкой. Никто не скажет точно, где и когда было придумано" йо-йо" ( иначе "чертик на веревочке") в Греции, Египте или на Филиппинах.
В Национальном музее Афин есть множество древних греческих ваз с изображением людей, играющих с "йo-йo." Эти игрушки обычно делали из дерева, металла или разукрашенной обожженной глины. Античные врачи рекомендовали использовать такие игрушки в качестве тренажера при лечении различных заболеваний, например, полиартрита.
На стенах египетских храмов также были найдены рисунки "йo-йo".
Археологами найдены прототипы игрушки "йо йо" в Северной Америке у народов Майя (800 год н.э.).
В 16 веке охотники на Филиппинах использовали похожие предметы для охоты. Это был отшлифованный камушек на длинном кожаном ремешке. Охотник запускал его так, что оружие обвивало шею животного и арканило его. При промахе кругляш, как на пружинке, возвращался в руки охотника.
Много позже на Филиппинах начали появляться "йo-йo" , вырезанные из цельного куска дерева.
В Индии была найдена старинная маленькая коробочка с рисунком девочки, играющей с "йo-йo."
Первоначально в Европе йо-йо было доступно только высшим сословиям Шотландии, Франции и Англии.
В музее Франции хранится картина, на которой изображен будущий Король Луи XVII, держащий "йо-йо". В то время их делали из стекла, слоновой кости, серебра и украшали драгоценными камнями.
В пьесе Бомарше «Женитьба Фигаро» есть сцена, где в руках у Фигаро " йо-йо"! Фигаро говорит: "Это потрясающая игрушка, которая рассеивает утомление от умственной работы".
Как известно, даже во время сражения при Ватерлоо Наполеон и его солдаты играли c "йo-йo", расслабляясь перед битвой.
В 1920 году в Америке была открыта фабрика по изготовлению "йо-йо".
"Йо-йо" состоит из двух полусферических половинок-дисков, соединенных осью. Раньше существовал только один тип "йо-йо", оно вырезалось из сплошного куска дерева. Шли годы, игрушка видоизменялась. В настоящее время существует три основных материала, из которых изготавливаются "йо-йо": дерево, металл и пластик.
.
Действие "йо-йо" основано на принципе механического гироскопа. При броске "йо-йо" размотав целиком верёвку, начинает снова возвращаться по ней в руку играющего. Верёвка в "йо-йо" может быть крепко привязана к оси или может охватывает ось петлей. Если верёвка привязана к оси, то после того, как верёвка размотается, "йо-йо" сразу начнёт наматываться обратно.
Если "йо-йо" закреплено на оси петлей, тогда оно будет не сразу возвращаться обратно в руку, а на какое-то время сможет замирать на конце веревки и просто свободно вращаться, т.е. переходить в "спящий" режим. Пока "йо-йо спит", с ним можно выполнять различные трюки.
Если снизить трение между веревкой и осью "йо-йо", то можно увеличить время, которое "йо-йо" будет "спать" на конце веревки. Для этого в "йо-йо" на оси устанавливается высокоскоростной подшипник.
В 1978 году было запатентовано йo-йo с изменяемым расстоянием между половинками, а в 1980 году - "умное йo-йo". В добавление к свободному вращению в течение долгого периода времени, это " йo-йo" получило способность самостоятельно, т.е. автоматически возвращаться обратно в руку. А к 1990 году была придумана ось с подшипником. Современные "йо-йо" имеют разнообразные формы половинок, системы тормозов и разные способы производства веревок. Игра в "йo-йo" стала профессиональным видом спорта. Во многих странах, в том числе и в России, проводятся чемпионаты по "йо-йо".
Почему же игрушка "йо-йо" возвращается обратно в руку?
Когда "йо-йо" вращается на конце нитки, трение скольжения между петлей и осью колесика невелико. Если же резко дернуть нитку вверх, то петля стягивается и сила трения увеличивается, благодаря чему проскальзывание может прекратиться. После этого колесико начнет наматывать на себя нитку.
Всего несколько часов тренировки, и можно показывать трюки:
А можно и иначе !
А что такое "спящее йо-йо"?
В этом случае «йо-йо» спускается вниз и крутится на конце нитки, пока легкий рывок не заставляет его вернуться обратно вверх. Если "спящее йо-йо" опустить на пол, то колесико покатится по полу; это называется «гулять с собачкой».
С этой удивительной игрушкой можно проделать еще более забавный трюк. Когда "йо-йо спит", снимите нитку с пальца и зажмите ее между большим и указательным пальцами. Теперь легонько шлепните по руке, которая держит нитку, ладонью другой руки. Как только колесико начнет забираться вверх, отпустите нитку — колесико будет продолжать двигаться вверх по ничем не удерживаемой нитке, аккуратно сматывая ее. Игрушку можно даже поймать в карман, когда вся нитка будет намотана.
Игрушка «йо-йо» представляет собой маятник Максвелла, работу которого вам наверняка демонстрировали в школе. Это диск, укрепленный на короткой оси. Концы оси продеты в петли на длинных нитях. Вначале нить наматывают на ось. Затем диск отпускают. Он начинает падать, вращаясь все быстрее и быстрее и как бы скатываясь по нити. Когда игрушка окажется в нижней точке, ось может свободно проворачиваться в петле - это будет "спящее йо-йо". При ослаблении нити на ось может намотаться 1—2 витка, трение увеличится, и тогда " йо-йо" начнет подниматься, накручивая нить. Так оно достигнет верхней точки и опять начнет скатываться вниз.
В 1985 году "йo-йo" было отправлено в космос НАСА в качестве проекта "Игрушки в Космосе", чтобы изучить эффект гравитации на различных предметах. В невесомости "йо-йо" медленно раскручивалось, двигаясь по веревке. Оно не могло "спать" и в условиях невесомости и не могло закрутиться обратно. Позднее было заснято на кинокамеру его медленное вращение в условиях невесомости.
Находчивые канадцы создали на основе "йо йо" портативный музыкальный плеер, которому не нужны батарейки. Это способ избавится от замены батареек, а так же необходимости пользоваться электросетью для подзарядки. МРЗ – плеер спрятан внутри "йо - йо" . Для непрерывной работы в течение часа требует всего около 10 заряжающих движений. Для прослушивания музыки используются беспроводные наушники, т.к. применение обычных проводных наушников в этом случае не представляется возможным. Новинка обладает ударопрочным корпусом, и столкновения с твёрдыми поверхностями во время зарядки для неё не страшны.
«Идет бычок, качается, вздыхает на ходу: - Ох, доска кончается — сейчас я упаду!»
- Агния Барто, 1936г.
Когда-то, столетие назад, самодвижущиеся игрушки были деревянными и считались народными.
Позднее было налажено уже промышленное производство шагающих игрушек из современной пластмассы.
Многие до сих пор с ностальгией вспоминают, как водили на ниточке или спускали с горки своих шагающих Винни-Пухов, солдатиков и мумми-тролей.
Внутри у этих шагающих игрушек нет никакого спрятанного моторчика или заводной пружинки.
Так как же они движутся?
Игрушка движется за счет перепада высот под действием силы тяжести. Вначале ее устанавливают наверху на наклонной плоскости. Затем для запуска игрушки достаточно ее слегка качнуть. А дальше игрушка шагает вниз уже самостоятельно.
Интересно, что эти игрушки шагают по наклонной плоскости вниз без всякого ускорения.
Они делают маленькие шажки, слегка покачиваясь вперед-назад. Во время этого движения меняется положение центра тяжести их тела.
Ноги шагающих игрушек представляет собой опорные маятниковые подвески, закреплены на оси, расположенной внутри корпуса, и могут колебаться в параллельных плоскостях. Для того, чтобы ход игрушки был плавным, каждая нога заканчивается закругленной полусферической стопой. Благодаря трению ноги игрушек не сползают вниз по наклонной плоскости.
Каждый шаг зависит от амплитуды отклонения подвижной ноги, при этом центр тяжести игрушки смещается немного вперед.
Игрушка наклоняется вниз, но не падая, опирается широкой устойчивой полусферической ступней на поверхность.
Оставшаяся сзади без опоры вторая нога сначала повисает в воздухе, но затем по действием силы тяжести вновь занимает положение вертикально вниз, как бы выбрасываясь вперед, и тем самым перемещаясь вперед. Игрушка переходит на другую конечность и процесс движения продолжается.
Так, слегка раскачиваясь, игрушка спускается вниз по наклонной плоскости.
Эти игрушки только подтверждают закон сохранения энергии. Потенциальная энергия, присущая им в начале движения, постепенно превращается в кинетическую энергию и в тепловую за счет трения.
Несмотря на простоту этих игрушек, их устройство и изготовление достаточно сложно. Их вес должен быть точно выверен, а каждый шаг должен быть не слишком большим, чтобы игрушка не опрокинулась.
Эти игрушки доказывают еще и то, что равноускоренное движение, обычно ожидаемое на наклонной плоскости, это только привычная модель движения. Здесь движение игрушки зависит и от трения, от вязкости, от сопротивление воздуха. Без действия вышеназванных причин движение было бы ускоренным, однако при этих постоянно действующих условиях оно становится равномерным.
Такую игрушку можно сделать самому, и если всё выполнено правильно, игрушка без посторонней помощи спустится по наклонной плоскости. Если же она после первых шагов опрокинется вперед, необходимо» как советует журнал «Левша», подобрать и прикрепить сзади какой-нибудь небольшой противовес. Массу игрушки, длину ног, угол наклона плоскости – все придется подбирать опытным путем.
Это не обязательно должен быть традиционный «бычок». Можно сделать любую другую забавную фигурку. Да и конструкции подобных самодвижущихся игрушек могут значительно различаться. Есть прыгающие зайцы, кенгуру и белочки, есть шагающие зверушки на четырех лапах.
Можно привязать к игрушке длинную нитку, а на другом конце нитки укрепите небольшой грузик. Теперь, если поставить игрушку на стол, а нитку протянуть вдоль стола так, чтобы груз свешивался с края стола, и толкнуть игрушку в бок, чтобы она покачнулась, то она зашагает. Дойдя до края стола, игрушка остановится сама. Такие игрушки по горизонтальной поверхности можно водить за нитку, а по наклонной плоскости они будут шагать самостоятельно.
В работе рассматривается физические законы и явления и принцип работы некоторых детских игрушек.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| rabota_samsonova_milana.docx | 55.64 КБ |
Предварительный просмотр:
Всероссийская школьная конференция
учебно-исследовательских и проектных работ
«Мир науки и творчества»
ТЕМА: ФИЗИКА В ИГРУШКАХ
учащегося 4 «Е» класса
МОУ «Средняя общеобразовательная школа №55»
Васильева Елена Николаевна
«Первые шаги в науку» - физика
- Игрушки, действие которых основано на существовании архимедовой силы …………………………………………………
- Игрушки, действие которых основано на различном положении центра тяжести ……………………………………….
С самого рождения нас окружают игрушки, начиная с красочной звонкой погремушки. Позднее нам хочется общаться с другими игрушками. Наверное, каждый из нас задумывался хоть раз, как работает та или иная игрушка. Многие от любопытства даже разбирали их.
Актуальность данной темы состоит в том, что детство было у каждого и интерес к строению поющей, либо просто движущейся игрушки не уменьшается с возрастом. Когда ты сам еще маленький, ты не задумываешься над тем, почему все это работает: почему юла вращается, самолет летит, почему двигается робот… Я не раз замечал, наблюдая за игрой младшего брата, как он пытается разобрать игрушку, узнать, что внутри. Дети взрослеют, и меняются их взгляды на вещи. Их уже интересуют механизмы, находящиеся в игрушках.
Цель работы: рассмотреть применение физических явлений и законов в практической деятельности человека на примере создания детских игрушек.
Объект исследования - детские игрушки, которые помогают маленькому человеку познавать окружающий мир.
1. Классифицировать игрушки по принципу действия.
2. Объяснить принцип действия игрушек на основе законов физики.
3. Провести опыты, сделать выводы.
4. Провести исследование среди моих одноклассников.
5. Познакомить с принципом работы некоторых игрушек учащихся 4-х классов нашей школы.
Гипотеза: предположим, что в основе действия любой игрушки лежат физические законы.
Методы исследования: изучение источников информации (книги, статьи, сайты), наблюдение, эксперимент, сравнение, анализ.
- Основная часть
- Классификация игрушек
Игрушки во все исторические эпохи были связаны с игрой – ведущей деятельностью, в которой формируется типичный облик ребенка: ум, физические и нравственные качества. Игрушки помогали ребенку развиваться и учиться.
Почти все знакомые нам игрушки можно объединить в определённые группы на основе принципа их работы.
Погремушки, дудочки, бубен, барабан, пищащие игрушки, говорящие куклы
основано на существовании архимедовой силы и атмосферного давления
Надувные «спасательные» круги, кораблики, лодочки, резиновые (полые) игрушки - уточки, лягушки и т.д., водяные пистолеты
основано на различном положении центра тяжести
Кукла-неваляшка, кукла, с закрывающимися глазами, клоун на проволоке
Машины, зверюшки, железная дорога, заводная лодочка с гребцом
Электрическая железная дорога,
электрические автомобили, роботы, детский телефон, игра “Рыболов”, магнитные шашки и шахматы
- Игрушки, действие которых основано на законах оптики
Калейдоскоп, детские бинокли и подзорные трубы, детские фотоаппараты и камеры.
Я хочу рассказать об устройстве и действии некоторых из них.
1.2 Звуковые игрушки
Как большой сидит Андрюшка
На ковре перед крыльцом
У него в руках игрушка –
Погремушка с бубенцом.
Мальчик смотрит - что за чудо?
Мальчик очень удивлен,
Не поймет он: ну откуда
Раздается этот звон.
Самой первой игрушкой, которую ребенок берет в руки, является погремушка. Она относится к звуковым игрушкам. Что же такое звук? Звук – это колебания, которые распространяются в окружающей среде. Человек, воспринимает звуки, частота которых колеблется от 16 до 20 колебаний в секунду [4]. Внутри погремушки находятся шарики, бусинки, которые ударяясь о ее стенки, вызывают колебания. Эти колебания передаются окружающему воздуху и распространяются в нем. Звуки бывают разные: громкие и тихие, высокие и низкие. Чем чаще колеблется тело, тем выше звук.
Мы растем, и у нас появляются другие игрушки: бубны, различного рода свистульки, барабаны, свирели. Их принцип действия такой же, как и у погремушки.
Затем появляются «говорящие» куклы, но их устройство более сложное. Внутри игрушки находится кожаная коробочка с отверстиями. При наклоне куклы грузик, находящийся в коробочке, падает, заставляя воздух в ней сжиматься и выходить в отверстия. Колебания воздуха сопровождаются звуком.
1.3. Игрушки, действие которых основано на существовании архимедовой силы
Когда ребенок начинает ползать или ходить, он знакомится с другой простейшей игрушкой – мячом. Каждый малыш знает стихотворение А.Л. Барто:
Наша Таня громко плачет:
Уронила в речку мячик.
- Тише, Танечка не плачь:
Не утонет в речке мяч.
Так почему же мяч не тонет?
Оказывается, на него действует со стороны воды выталкивающая или архимедова сила (она была открыта древнегреческим ученым Архимедом). Если сила тяжести тела больше выталкивающей силы, то тело тонет. Если выталкивающая сила равна силе тяжести, то тело плавает. Если выталкивающая сила больше силы тяжести тела, то тело всплывает [1].
Выталкивающая сила зависит от объема тела.
Опыт 1. Прикрепим груз к пружине, пружина растянется. Опустим пружину с грузом в жидкость, пружина начнет сжиматься. Это происходит потому, что на груз со стороны воды действует выталкивающая или архимедова сила. В результате вес груза в жидкости уменьшается. Если к динамометру подвесить груз меньшего объёма, то длина пружины уменьшится на меньшую величину.
Так же она зависит от плотности жидкости.
Опыт 2. Опустим в сосуд с водой яйцо – оно тонет. Будем подсыпать в воду соль. По мере увеличения солёности воды яйцо всплывает. Таким образом, мы убедились, что выталкивающая сила зависит от объема тела и плотности жидкости.
На этом принципе основаны плавающие игрушки: кораблики, уточки, спасательные круги, жилеты, надувные матрасы.
К трем годам, у ребенка появляется интерес к различным механическим игрушкам. Самая простая из них – юла – древнейшая народная игрушка. Жжж-жи! Вот запустили волчок! Мы любуемся его кружением, удивляемся его устойчивости, и нам, конечно, хочется разгадать его тайну. Почему неподвижный волчок не может стоять на острие своей оси, а приведи его в быстрое движение – и, словно перед тобой совсем другой предмет, он стойко держится, вращаясь вокруг вертикальной оси? Мало того, волчок упорно сопротивляется попыткам вывести его из этого положения. Попытайтесь, толкнув его, вывести волчок из вертикального положения, опрокинуть, но волчок после толчка отскакивает в сторону и продолжает кружиться, описывая своей осью коническую поверхность.
В чем причина такой устойчивости вращения? Она тоже связана с одним из физических законов – законом сохранения момента количества движения. В этом и состоит секрет устойчивости волчка, а само это свойство сохранения устойчивости при вращении называют гироскопическим свойством. (Гироскоп – от греческого «гирос» - круг, кольцо и «скопео» - смотреть.) [4]
1. 5. Игрушки, действие которых основано на различном положении центра тяжести
У каждого тела есть центр тяжести. Центром тяжести каждого тела является некоторая расположенная внутри него точка - такая, что если за неё мысленно подвесить тело, то оно остается в покое и сохраняет первоначальное положение. Стоящий предмет не опрокидывается только тогда, когда отвесная линия, проведенная из центра тяжести, проходит внутри основания предмета [1].
Опыт 3. Этажерка стоит, так как отвесная линия, проведенная из центра тяжести, проходит через основание. Начнем наклонять этажерку, и пока отвесная линия будет проходить через основание, этажерка будет находиться в устойчивом положении. Как только отвесная линия выйдет за основание - этажерка упадет.
Часто для того, чтобы придать телу более устойчивое положение, центр тяжести смещают ближе к основанию.
Теперь рассмотрим, в каких положениях равновесия может находиться шар, центр тяжести которого находится в его центре.
Рассмотрим шар, лежащий на горизонтальной поверхности (рис.1).
Рис. 1. Шар в безразличном равновесии
На него действуют две силы – сила тяжести, направленная вниз и сила реакции опоры, направленная вверх. Эти силы равны по величине, направлены в противоположные стороны, уравновешивают друг друга. В этом случае, шар находится в состоянии безразличного равновесия [4].
Рассмотрим положение шара на вогнутой поверхности. Если шар находится в нижней точке, то на него также действуют две силы, и он находится в состоянии равновесия. Выведем шар из этого положения. На него опять действуют сила тяжести и сила реакции опоры, направленная под углом 90°. В результате возникает третья сила, возвращающая шар в положение равновесия. Такое положение называется устойчивым (рис. 2).
Рис. 2. Шарик в состоянии устойчивого равновесия
Если поместить тело на выпуклую поверхность и отклонить его на некоторый угол, на него также действует сила тяжести и сила реакции опоры,
но в результате сложения этих сил, возникает сила, уводящая тело от положения равновесия. Это равновесие называется неустойчивым (рис.3).
Рис. 3. Шарик, лежащий на выпуклой поверхности
Устройство и принцип работы неваляшки
Неваляшка появилась в России не так давно. Историки считают, что неваляшка пришла к нам из Японии. Эти завезённые в Россию куклы стали прообразом известной игрушки Ванька-встанька. Первые русские неваляшки, появившиеся на ярмарках в начале XIX века, назывались "кувырканами", они изображали купцов или клоунов. Такого Ваньку вытачивали на токарном станке из липы, в нижнюю часть вставляли свинцовый груз и раскрашивали яркими красками [3].
Неваляшка устроена так, что обладает положением устойчивого равновесия. Во-первых, центр тяжести ее смещен ближе к основанию, т.к. полый нижний шар заполняется чем-то тяжелым. Во-вторых, при выведении ее из положения равновесия, возникает сила, которая возвращает ее в устойчивое положение [4].
Я предложил своим одноклассникам ответить на вопросы анкеты (приложение). Было опрошено 27 человек. Результаты показаны на диаграммах.
Любимые детские игрушки
Если ты в детстве разбирал игрушки, то для чего ты это делал?
Из диаграммы видно, что самыми любимыми у моих одноклассников были плавающие игрушки. Большинство из опрошенных учеников разбирали в детстве игрушку, чтобы изучить ее внутреннее строение (11 чел.) или, чтобы понять принцип ее работы (11 чел.). Я не предполагал, что столько людей ещё в детстве интересовались этим. 3 человека злоупотребляли добротой своих родителей и ломали игрушки, чтобы получить новые в подарок. Некоторым ученикам (2 чел.) игрушки просто не нравились, и они не видели другого выхода, как сломать её.
В ходе проведенного исследования гипотеза подтвердилась. Нам удалось показать устройство игрушек, опираясь на физические законы и явления, практические опыты.
В практической части своей работы, проведя анкетирование одноклассников, мне удалось доказать, что дети с самого раннего детства проявляют любопытство и интерес к устройству и работе разных механизмов.
При выполнении этой исследовательской работы я узнал много нового, заинтересовался изучением физики и смог заинтересовать других ребят.
В дальнейшем, мне бы хотелось изучить принцип работы других детских игрушек и физические законы, лежащие в их основе, а так же принцип действия интерактивных игрушек, которые появляются в современном обществе.
Целью данного проекта являлось показать, что игрушки являются не просто забавой, а устройствами, в которых используются законы физики.
Автором проанализировано достаточное количество теоретических сведений по изучаемой проблеме: дана характеристика каждого из рассматриваемых типов игрушек, указаны физические законы, на основе которых они действуют, а также в ходе выполнении проекта были созданы игрушки своими руками.
Новизна проекта состоит в том, что игрушки «своими руками» были созданы не только из подручных материалов, но с применением новейших технологий: с помощью робототехнического конструктора LEGO и солнечных батарей. Автор успешно применил данное оборудование в своей работе.
В заключении автор делает собственные выводы по исследуемой проблеме и демонстрирует итог проделанной работы: куклу-неваляшку из подручных материалов создана на основе законов статики, фонтан на основе закона сообщающихся сосудов, машинку на основе законов электродинамики.
Эта работа актуальна, так как, разбираясь в принципах работы игрушек, можно лучше понять и одну из самых серьезных наук — физику, которая коренным образом изменила быт человека за последние несколько десятков лет. Принцип действия любой игрушки можно объяснить с помощью физических законов.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| Проект "Физика в игрушках" | 29.94 КБ |
Предварительный просмотр:
Отдел образования Администрации Фроловского муниципального района
Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Зеленовская средняя школа»
ПРОЕКТ
на тему: «Физика в игрушках»
ученика 9 «б» класса
Илясова Никиты Григорьевича
Руководитель проекта: учитель физики
Тарадеева Татьяна Анатольевна
Пос. Пригородный
Актуальность этой темы в том, что детство было у каждого и интерес к строению поющей, либо просто движущейся игрушки не уменьшается с возрастом. Когда ты сам еще маленький, ты не задумываешься над тем, почему все это работает: почему машина едет, самолет летит, почему двигается робот. Мы не раз замечали, наблюдая за игрой младших братьев и сестер, как они пытаются разобрать игрушки, узнать, что в середине. Дети взрослеют, и меняются их взгляды на вещи. Их уже интересуют механизмы, находящиеся внутри.
Обоснование: Мне захотелось сделать игрушку своими руками, опираясь на законы физики. Моя работа объединяет развлекательную тему – игрушки, и увлекательную – физика.
1.Показать игрушки не как забаву, а как физику (показать, что игрушки являются не просто забавой, устройствами, в которых используются законы физики) законов.
- Задача :
- 1.Собрать игрушки, имеющиеся дома и у знакомых, в детском саду, постараться «увидеть» их физическую суть.
- 2. Классифицировать игрушки по принципу действия .
- 3. Сделать игрушку своими руками
Игрушка — это первое, что берет в руки маленький человек, стремясь постичь окружающий его мир. Поэтому она должна быть увлекательной и несложной. С другой стороны, чтобы удивить, нужно быть привлекательнее и интереснее всего окружающего, привычного. «Соединить» эти два противоречивых начала в одном предмете под силу только серьезному человеку, для которого игрушка — уже не игрушка, а объект достаточно серьезных исследований.
Разбираясь в принципах работы игрушек, можно лучше понять и одну из самых серьезных наук — физику, которая коренным образом изменила быт человека за последние несколько десятков лет. Любое действие игрушки можно объяснить с помощью физических законов.
- Игрушки, действие которых основано на существовании архимедовой силы и атмосферного давления, сообщающихся сосудов.
Надувные “спасательные” круги, кораблики, лодочки, резиновые (полые) игрушки - уточки, лягушки и т.д., водяные пистолеты
2.Игрушки, действие которых основано на различном положении центра тяжести
Кукла-неваляшка, бабочка-балансир, кукла, с закрывающимися глазами, клоун на проволоке
5. Игрушки на батарейках.
Роботы, железная дорога
Это юла или волчок – древнейшая народная игрушка. Такие волчки приводят в движение рукояткой, снабжённой ходовым винтом. Попытки повалить быстро вращающийся волчок не удаются. Под действием толчка волчок лишь отскакивает в сторону и продолжает вращаться вокруг вертикальной оси, остановить, и она будет двигаться по инерции гораздо дольше времени, чем такая же игрушка без маховика. В чем причина такой устойчивости вращения? Она тоже связана с одним из физических законов – законом сохранения момента количества движения. Попробуем установить волчок вертикально. Это нам не удаётся. Заставим волчок быстро вращаться, и он сразу становится устойчивым. Заметим, что волчок при этом описывает своей осью коническую поверхность. В этом и состоит секрет устойчивости волчка, а само это свойство сохранения устойчивости при вращении называют гироскопическим свойством.
Про тело, которое при взаимодействии медленнее изменяет свою скорость, говорят, что оно более инертно и имеет большую массу. А про тело, которое при этом быстрее изменяет свою скорость, говорят, что оно менее инертно и имеет меньшую массу. Движение по инерции лежит в основе принципа действия игрушек - автомобилей, мотоциклов: на задней или передней оси, соединяющей колёса, находится ряд шестерёнок, которые в свою очередь соединяются с маховиком, то есть массивным цилиндром. Мы толкаем автомобиль, шестерёнки передают движение маховику. Маховик же обладает большой массой, поэтому будет долго сохранять состояние движения, которое ему сообщили. Именно благодаря тяжелому маховику такую игрушку трудно.
Игрушки, действие которых основано на различном положении центра тяжести.
Для этого нам понадобится : Яйцо, несколько тяжелых мелких предметов (гаек, винтиков, металлических шариков), свеча.1. В остром конце яйца делаем небольшое отверстие и через нее выливаем содержимое. Яйцо моем. 2. Держим яйцо в вертикальном положении и насыпаем в отверстие утяжелитель3. Чтобы утяжелитель не пересыпался в другое положение, закрепляем его парафином. Для этого капаем расплавленный парафин через отверстие в скорлупе о тех пор, пока он не покроет весь утяжелитель.4. После того, как парафин застынет, игрушку можно ставить в любое положение - она всегда будет возвращаться назад.5. Теперь яйцо можно украсить - закрыть отверстие наверху шляпкой, которую можно приклеить к яйцу на клей ПВА, и нарисовать лицо.
Игрушки, действие которых основано на законе сообщающихся сосудов.
Устройство фонтана основано на принципе сообщающихся сосудов известного нам из физики: В сообщающихся сосудах любой фирмы сечения поверхности однородной жидкости устанавливают на одном уровне. Воду собирают в ёмкость расположенную выше бассейна фонтана. Соответственно чем больше разница этих высот, тем сильнее давление и выше бьёт струю фонтана.
Машинка на солнечной батарее:
Принцип работы игрушек на солнечных батареях достаточно прост: при попадании на солнечную батарею солнца или яркого света, в игрушках на солнечных батареях начинает работать вибромоторчик или двигатель, заставляющий их двигаться. Игрушкам на солнечных батареях не нужны пальчиковые батарейки, они работают от солнечной энергии или от яркого света.
Я собрал автомобиль из LEGO-конструктора. Направляем свет от настольной лампы, запускается электромотор и мини - машина начинает двигаться.
Если игрушка на солнечной батарее окажется в тени, двигатель останавливается, и мини - машина прекращает свой движение.
Создаётся впечатление, что игрушка на солнечной батарее мини машина, все время пытается припарковаться в тени - спрятаться от солнца.
В своей работе я поставил себе некоторые цели, а именно: показать игрушки не как забаву, а как физику. Показать физику не как науку, а как забаву. Объяснить принцип действия игрушек на основе законов физики. По-моему мнению, мне удалось найти ответы на поставленные задачи. Я смог показать устройство самих игрушек, опираясь на знания такого предмета, как физика. И параллельно этому, мы знакомились с новыми физическими законами, как с интересной забавой. В ходе своей работы я узнал, что в основе устройства неваляшки лежит принцип устойчивого равновесия тел.
2)Физика для школьников-научно-практический журнал
3)Е. Н. Соколова «Юному физику» – движение по инерции
4)И. Я. Ланина «Внеклассная работа по физике» - деление игрушек по группам.
Читайте также: