Игровой зал

МАЯТНИК ОБЕРБЕКА

назван по имени немецкого физика Антона Обербека. Маятник представляет собой маховик, насаженный по центру на вал, к которому прикреплена нить, на втором конце которой закреплён груз. Вы вращаете маховик, нить наматывается на вал, происходит поднятие груза. При отпускании маховика груз начинает опускаться под действием силы тяжести, раскручивая вал и насаженный на него маховик. Раскрученный маховик, вращаясь по инерции, начинает наматывать нить на ось и поднимает груз вверх. В верхней точке груз и маховик останавливаются и все начинается сначала.

МАЯТНИК ФРУДА

представляет собой физический маятник, т.е. груз, закрепленный на нижнем конце стержня. Верхний конец закреплён на вращающемся валу. На него же насажен маховик. Если качнуть маятник и наблюдать за ним, мы увидим как колебания постепенно затухают. Если же качнуть маятник и одновременно раскрутить маховик, затем постоянно поддерживая его вращение, можно наблюдать незатухающие колебания маятника.

Угловая скорость вала такова, что она в любой момент времени превосходит угловую скорость маятника. Когда угловые скорости маятника и оси совпадают по направлению, то сила трения между ними, в некотором интервале скоростей выше, чем в противном случае. Т.е. сила, действующая со стороны оси и подталкивающая маятник, больше, чем сила, тормозящая его.

Таким образом, вращающаяся ось передает часть своей энергии маятнику, компенсируя потери, и тем самым поддерживает незатухающие колебания, или автоколебания.

МАЯТНИК С ТРИФИЛЯРНЫМ ПОДВЕСОМ

При повороте маховика вокруг своей оси, изменяется угол наклона нитей, на которых он висит. Маховик поднимается вверх, совершая работу против сил гравитации. Энергия движения превращается в потенциальную энергию.

Отпущенный маховик начинает раскручиваться, превращая потенциальную энергию в кинетическую. Раскрученный маховик, вращаясь по инерции, закручивает нити подвеса и поднимается вверх.

В верхней точке маховик останавливается, и все начинается сначала.

МАЯТНИК ХАОТИЧЕСКИЙ 

демонстрирует неупорядоченное хаотическое движение объекта. Состоит из двух обычных маятников, имеющих одну общую ось вращения. Хаотическим маятник называется потому, что стоит сместить один из грузов хотя бы на один миллиметр перед запуском, и траектория движения будет отличаться от предыдущей. Экспонат изготовлен в виде подставки с установленным на нем маятником, на который подвешен горизонтальный стержень, с двух сторон которого подвешены еще два маятника.  Все вместе – это сочетание трех маятников, груз верхнего из которых является точкой подвеса для двух других.

МАЯТНИК БАЛАНСИР

представляет собой массивный диск, насаженный на горизонтальный стержень и скрепленный пружиной с этим стержнем. Поворачивая маховик, вы сжимаете пружину, совершая работу против сил упругости пружины. Эта работа превращается в потенциальную (запасённую) энергию закрученной пружины.  Отпущенный маховик под действием упругих сил сжатой пружины начинает вращаться. Пружина раскручивается, теряя запасённую энергию, а маховик вращается со все увеличивающейся скоростью, увеличивая свою кинетическую энергию (энергию движения).

Когда пружина раскручена, маховик по инерции продолжает вращение, теперь уже раскручивая пружину и увеличивая её потенциальную энергию, пока не остановится. Далее весь процесс повторяется в обратном порядке.

ПРУЖИННЫЙ МАЯТНИК

Пружинным маятником называется система, состоящая из груза массы m, подвешенного на пружине и совершающего гармонические колебания под действием упругой силы.

Оттягивая груз маятника вниз, вы растягиваете пружину, совершая работу против сил упругости пружины. Эта работа превращается в потенциальную (запасённую) энергию растянутой пружины.  Отпущенный груз под действием упругих сил растянутой пружины начинает подниматься вверх. Пружина сжимается, теряя запасённую энергию, а груз поднимается со все увеличивающейся скоростью, увеличивая свою кинетическую энергию (энергию движения).

Когда пружина сжата, груз по инерции продолжает подниматься, теперь уже сжимая пружину и увеличивая её потенциальную энергию, пока не остановится. Далее весь процесс повторяется в обратном порядке.

МАГНИТНЫЙ МАЯТНИК

представляет собой физический маятник, т.е. груз, закрепленный на конце стержня. С двух сторон от груза расположены магниты. Расстояние между ними регулируется.

При максимально разведённых магнитах маятник будет иметь определённый период колебаний. Сближая магниты, заметим, что период колебаний маятника увеличивается.

На маятник помимо силы гравитации теперь действует горизонтальная сила магнитного притяжения, которая тормозит движение маятника.

МАЯТНИК МАКСВЕЛЛА

Маятник Максвелла представляет собой массивный диск, насаженный на стержень и подвешенный с помощью нитей к горизонтальной опоре.

Вращая маховик, поднимите его до верхней точки. Следите за равномерным наматыванием нити на вал. Поднимая маховик, вы совершаете работу против сил тяжести. Эта работа превращается в потенциальную (запасённую) энергию поднятого маховика.  Отпущенный маховик под действием силы тяжести начинает раскручиваться и опускаться вниз, превращая потенциальную энергию, в кинетическую энергию (энергию движения).

Раскрученный маятник, вращаясь по инерции, начинает сам наматывать нити на ось и подниматься вверх. При этом потенциальная энергия вновь превращается в кинетическую. Далее весь процесс повторяется в обратном порядке.

МАЯТНИК С УПРУГОЙ СВЯЗЬЮ

представляет собой 2 физических маятника, т.е. груза, закреплённых на горизонтальном стержне и связанным между собой пружиной.

После выведения одного из маятников из положения равновесия, наблюдаем его колебания. Через некоторое время замечаем постепенный переход колебательной энергии от одного маятника к другому и обратно. В такой системе связанных маятников складываются свободное колебание каждого из маятников, а также колебание под влиянием жёсткости связывающей их пружины.

МАЯТНИК С ФРИКЦИОННОЙ СВЯЗЬЮ

Представляет собой 2 физических маятника, закрепленных через подшипники скольжения на горизонтальной оси, свободно вращающейся в опорах.

Если вывести из состояния равновесия один из маятников наблюдается постепенный переход колебательной энергии от одного маятника к другому до момента достижения равенства амплитуд (размаха) колебаний обоих маятников, а также синхронное затухание колебаний обоих маятников.

В результате действия сил трения в подшипнике скольжения, движение первого маятника передается оси, которая, в свою очередь, через другой подшипник скольжения передает свое движение второму маятнику. Аналогичный процесс происходит и в обратном направлении. В такой системе связанных маятников присутствуют значительные силы трения, что приводит к быстрому затуханию колебаний, а также к такому взаимодействию маятников, при котором происходит их полная синхронизация.

МУЗЫКАЛЬНЫЕ ТРУБКИ  

Экспонат представляет собой семь стальных цилиндрических трубок разной длины, подвешенных в ряд в вертикальном положении на металлической раме. Верёвка, на которой подвешена каждая трубка продета в два отверстия, проделанные в боковой поверхности трубки, причём положение отверстий является местом узла стоячей волны собственных поперечных колебаний данной трубки. При этом на середине трубки находится точка максимальной амплитуды стоячей волны. Так как длины трубок разные, собственные частоты у них различаются и при колебании трубки издают звуки разной высоты, соответствующие семи нотам.

Если ударить по трубке деревянным молоточком, раздаётся звук, который звучит достаточно долго. Его источником являются поперечные упругие колебания трубки, которые образуют стоячую волну. Если звучащую трубку взять двумя пальцами в месте узла стоячей волны, звук не прекратится, так как в узле стоячей волны колебания отсутствуют и следовательно звук в этом месте не генерируется. А если взять трубку в месте максимума амплитуды колебаний, то звук сразу прекратится, потому что именно в этом месте генерируются звуковые волны.

ВОЗДУШНАЯ ПУШКА ВУДА

 Экспонат «Воздушная пушка» является разновидностью классической аэродинамической демонстрации Вуда и предназначена для образования вихрей. Ударяя по мембране, мы сообщаем некоторую скорость прилегающему к ней слою воздуха. Придя в движение, этот слой вызывает уплотнение соседнего слоя, тот — следующего и так далее. Когда уплотнение доходит до отверстия, дым вырывается из него, приводит в движение ранее покоившийся воздух комнаты и, благодаря силам вязкого трения, сам закручивается в вихревое кольцо в виде тора. Это происходит из-за того, что периферийные слои движущейся порции дыма тормозятся окружающим неподвижным воздухом, а центральная часть струи движется быстрее. При резком и сильном ударе по мембране воздушной «пушки» с противоположной стороны выходит ударная «волна» в виде тороидального «бублика», который распространяется в заданном направлении и создаёт ощутимый воздушный удар.

ВОДОВОРОТ

 Экспонат представляет собой прозрачный цилиндр, наполненный водой. В основании цилиндра установлен винт, который приводит во вращательное движение жидкость. В результате в колбе образуется водоворот.

Если в колбу поместить пластиковый шарик, который в спокойной воде плавает на поверхности, то его утащит на дно воронки. При вращении воды за счет центробежной силы вода прижимается к внешней стороне воронки.

Так как скорость потока воды в воронке больше, чем в области, не захваченной воронкой, то, согласно закону Бернулли, давление в створе воронки меньше, чем в смежной области. В результате этого воронка затягивает предметы. Так и пластиковый шарик затягивается на дно.

Демонстрация закона Бернулли

ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ГОНКИ

 Вращающийся диск расположен на прямоугольном столе.

Если  какой-то предмет поместить в центр диска, например, куб или конус, то наблюдается сползание этого предмета от центра к краю. Это объясняется действием центробежной силы.

Если же поместить на диск тело вращения, например, шар, бублик или компакт диск и, слегка поддерживая его рукой, заставить вращаться, то можно наблюдать движение такого предмета от края диска к центру.

Экспонат предназначен для демонстрации действия силы инерции вращения, центробежной силы и силы Кориолиса.

Размеры: 103 см. х103 см. х 85 см.

ГРАВИТАЦИОННЫЙ ПАРАДОКС

 Вверх под действием силы тяжести

Экспонат демонстрирует как под воздействием силы тяжести предмет может сам подниматься вверх.

Итак, экспонат представляет собой два сходящихся металлических рельса, расположенных под углом к горизонтали. Имеются 2 груза, один- цилиндрической формы на стержне, другой – конусообразной.

Если положить цилиндрический груз на рельсы, он скатится вниз и остановится. Если же положить конусообразный груз, то он скатится вниз, а затем начнет подниматься вверх, как-бы, против действия силы тяжести.

Это происходит благодаря конусообразной форме груза. В самом низу горки рельсы сходятся, и такой груз начинает опираться на конусную поверхность, а не на горизонтальный стержень. Центр масс груза оказывается приподнятым над рельсами, и стремится опять опуститься вниз, двигаясь вверх по горке.

ГИРОСКОП

Демонстрация свойств гироскопических систем сохранять устойчивость при вращении и противодействовать при силовом воздействии на систему. Экспонат позволяет оценить зависимости этих свойств от скорости вращения

Демонстрирует закон сохранения импульса.

ГОЛОВА НА СТОЛЕ

 Оптическая иллюзия благодаря работе зеркальных поверхностей.

Перед вами стол. Пройдите за стенку с левой стороны от стола и войдите в низкий проем. Дальше вы сами поймете, что надо делать.

Ваши друзья удивятся, увидев вашу голову на блюде.

ВЕРТИКАЛЬНАЯ СТОЯЧАЯ ВОЛНА

Экспонат представляет собой закрепленный с двух сторон шнур. Один конец шнура начинает вибрировать под действием генератора колебаний. По шнуру распространяется волна, которая доходит до нижней точки и отражается обратно. Отражённая волна складывается с прямой волной и при определённой частоте  образует стоячую волну. Там, где амплитуды колебания складываются, образуются пучности, а там, где вычитаются – образуются узлы. Это явление резонанса