Добірка анімованих зображень, що наочно демонструють механізми фізичних процесів і пояснення сенсу кожного з них.

Як гадаєте, чи багато сучасних та колишніх школярів захоплюються шкільним курсом фізики? Навряд чи! Чому? Більшість його просто не розуміє! Адже зазвичай він складається із суцільної теорії та формул, і далеко не кожний може збагнути, як і де ці знання можна застосувати у повсякденному житті.

Як закохати учнів у цю дивовижну науку? Частіше дивуйте їх захопливими демонстраціями та експериментами, які мають наукове підґрунтя!

Редакція освітнього проекту «На Урок» дібрала 10 яскравих гіфок, які наочно демонструють зміст певних процесів чи принципи роботи фізичних механізмів. Ці зображення можуть вас надихнути на ідеї яскравих дослідів на уроках фізики.

1. Ефект маятника

У природі все перебуває в русі, найпоширенішим його видом є коливання – фізичні процеси, які повторюються через однакові проміжки часу.

Як гадаєте, чому професор так спокійно стоїть перед металевою кулькою? Яка вірогідність того, що вона влучить йому в обличчя?

Найпоширеніші коливання –  вільні, їхній рух з часом затухає, тому амплітуда маятника зменшується. Через це він не повертається до початкової точки, до дії зовнішніх сил.

2. Кулька для пінг-понгу та електронасос

Вплив сили тяжіння відчував кожен із самого дитинства: підстрибнувши, точно не полетиш у космос, не вийде навіть зависнути у повітрі. Заважає літати сила тяжіння. Тоді постає питання: як же це вдалося маленькій кульці?

Кулька для пінг-понгу знаходиться у струмені висхідного повітря. Отже, під кулькою – сили повітряного потоку, які штовхають її догори.

Завдяки тому, що предмет має сферичну форму, при взаємодії з його поверхнею повітряний потік створює завихрення і тому водночас тисне на кульку, штовхаючи її вниз. Також на будь-який предмет на Землі, й на кульку зокрема, впливає сила тяжіння. У випадку, якщо всі ці сили врівноважені, кулька зависає у повітрі.

3. Принцип роботи дверного замка

Усі щодня користуються різними ключами. Запитайте своїх учнів, чи замислювались вони про те, як саме працює замок, яким кожен щодня замикає квартиру чи будинок?

Англійський замок – рухомий механізм із 7 циліндрами, кожен із яких складається з 2 частин і має різну довжину. У замкненому положенні секрету замка металеві циліндри закривають отвір та не дозволяють механізму рухатись.

Щоб перекрутити механізм, необхідно виставити межі складових кожного циліндра в однакове положення, незалежно від довжини самих циліндрів. Це може зробити лише коронка ключа, висота кожної борідки якої збігається за розмірами з відповідними циліндрами дверного замка. Якщо це відбувається, механізм повертається.

4. Феромагнітна рідина

Дозвольте своїм учням відчути себе справжніми чарівниками! Запропонуйте разом створити із рідини багатогранний кристал, який, до того ж, буде постійно змінювати форму! Як саме? Зробіть експеримент із феромагнітною рідиною!

Феромагнітна рідина – речовина, що сильно поляризується під дією магнітного поля. Такі речовини складаються із залізомістких частинок нанометрових розмірів, які знаходяться у зваженому стані та рівномірно розподіляються у певній рідині (як правило, це органічний розчинник чи вода).

Поки немає зовнішнього впливу, поверхня рідини нагадує дзеркало. Однак варто лише піднести до неї джерело направленого магнітного поля, як рідина немов оживає, створюючи динамічні об'ємні форми, які постійно змінюватимуться, якщо рухати магніт.

Після припинення впливу магніту рідина знов розтікається, адже немає природної намагніченості.

5. Принцип доміно

Чи може маленький предмет зрушити з місця той, який переважає його в сотні чи навіть у тисячі разів за розміром? Так! Таку ситуацію називають «ефектом доміно».

Кожна кістка доміно, яка втратила рівновагу, зрушує з місця ту, яка стоїть за нею, зміщуючи її центр маси.

Покажіть цю анімацію дітям та поясніть, що принцип доміно діє не тільки у фізиці, але й у психології: інколи навіть незначний вчинок може запустити ланцюжок подій з непередбачуваними наслідками!

6. Дистанційний запал свічки

Цей експеримент-фокус, імовірно, здивує і зацікавить будь-якого школяра! До того ж відтворити його зможе кожен. Як таке відбувається? Дистанційне підпалювання свічки можна легко пояснити, обґрунтувавши фізичними властивостями речовин.

 

Під час горіння свічки віск поряд із ґнотом, нагріваючись, із твердого переходить спочатку в рідкий, а потім у газоподібний стан (ми бачимо його як дим).

Якщо задмухати свічку і миттєво піднести джерело вогню до диму від неї, то можна запалити сконцентровані у повітрі часточки воску, які перебувають у газоподібному стані. Після цього завдяки ланцюжковій реакції ґніт запалиться знову.

7. Гідрофобний пісок

Навіть не маючи ґрунтовних знань із фізики, просто з власного досвіду, кожен знає, що більшість речовин, занурених у воду, намокає. А ось гідрофобний пісок можна дістати з води абсолютно сухим! Чому?

Гідрофобний – це звичайнісінький пісок, заздалегідь оброблений рідиною для відштовхування води (наприклад, гідрофобне просочення для одягу чи взуття).

Молекули води полярні, а обробленого піску – ні, тому вони не контактують одне з одним. Гідрофобне просочення створює навколо піску надзвичайно тонку водозахисну оболонку. Цього достатньо, щоб убезпечити пісок від контакту з водою.

Гідрофобний пісок створений в Арабських Еміратах і широко застосовується. З такого піску в пустельних регіонах створюють бар'єри між родючим шаром та іншим ґрунтом, що дозволяє зменшити витрати води на полив майже у 5 разів! Також, використовуючи такий пісок, можна очищувати воду від маслянистих та нафтових забруднень (така речовина відштовхує воду, але поглинає масло та нафту!).

8. Обман зору (приклад зі стрілкою)

Здивуйте школярів, пояснивши, що побачене не завжди реальне.

Склянка з водою являє собою лінзу. Коли промінь світла проходить крізь лінзу, він викривляється в бік її центра. Точка, в якій промені сходяться, називається фокусом. За межами, більшими за фокусну відстань, зображення перевертається, бо промені змінили напрямок руху.

Чи можна в такому випадку побачити істинне зображення? Так! Якщо поставити за першою іншу, допоміжну, лінзу, яка переверне зображення вдруге, або, якщо дивитися на предмет з відстані, меншої за фокусну. Це можна обчислити за відповідною формулою.

9. Кулька-магніт

Чи можна примусити змінити напрямок руху струменя води, навіть не доторкнувшись до нього? Так! Наукове підґрунтя цього експерименту пояснює розділ фізики «Електрика».

Цей експеримент схожий на загальновідомий дослід із натертою об клаптик вовни ебонітовою паличкою, яка притягує шматочки паперу.

Аналогічним чином кульку попередньо натерли синтетичною ганчіркою. У результаті цього виник дисбаланс кількості позитивних та негативних зарядів на поверхні кульки, що зумовлено потоком електронів від кульки до ганчірки. Як наслідок – відбулася електризація кульки, в наслідок чого вона може притягувати інші легкі об'єкти і навіть маленький струмінь води.

10. Складна траєкторія руху

Чи можна перемістити кульку на відстань кількох метрів за складною траєкторією, не докладаючи особливих зусиль? Так! Якщо застосувати знання з кінематики, механіки, статики і магнітології та здійснити відповідні розрахунки!

Кулька, покладена на нерівну поверхню, під дією сил тяжіння котиться вниз. Потрапивши під вплив магніту, кулька змінює траєкторію руху (бо сталева), а далі потрапляє під дію іншого, більш сильного магніту. Надалі кулька, рухаючись під впливом магніту, потрапляє на скошену поверхню, тому скочується зі столу і падає.

Падаючи, вона б'ється об кришку відра, що має рухому дволопатеву частину,  закріплену по осі обертання. Таким чином верхня лопать при обертанні кришки рухається назад, а нижня – вперед. Завдяки дії центробіжної сили кулька виштовхується і потрапляє у горнятко, прикріплене до коліщаток.

Горнятко на коліщатках стоїть на похилій поверхні, тому  завдяки силі тяжіння починає рухатись, а зіштовхнувшись із перепоною, перевертається. Далі кулька за інерцією продовжує рух, скочуючись із похилої поверхні, й наприкінці потрапляє у спеціальну ємність.