Опыты с воздушными шариками!

Знакома ли вам ситуация, когда после дня рождения или какого-то другого праздника в доме появляется множество воздушных шаров? Сначала шарики детей радуют,  они играют с ними, но вскоре на них перестают обращать внимание и шарики только путаются под ногами. Что с ними сделать, чтобы они не лежали без всякой цели, а принесли пользу? Конечно же, использовать в познавательной деятельности!

Вообще, воздушные шарики – прекрасный материал для демонстрации различных опытов и моделей. Было бы интересно написать книжку, в которой все физические понятия будут объяснятся через них ? Ну а пока я хочу предложить вам провести больше десятка экспериментов из разных областей науки – от термодинамики до космологии, – в которых общим является реквизит: воздушные шары.

1. Фокус с протыканием шарика.

Понадобится надутый воздушный шарик, скотч, металлическая спица или длинное шило.
Обязательно предупредите ребенка, что шарик после этого фокуса хоть и не лопнет, но будет безвозвратно испорчен.
Незаметно для ребенка наклейте кусочки скотча на диаметрально противоположные точки шарика. Лучше будет, если эти точки близки к “полюсам” (т.е. верхушка и самый низ). Тогда фокус может получится даже без скотча.
Объявите, что сейчас проткнете шар, а он не лопнет! И смело втыкайте шило или спицу так, чтобы они проходили через заклеенные скотчем участки.
Секрет фокуса в том, что хотя дырка образуется, но скотч не даст давлению разорвать шарик. А сама спица закроет собой дырочку, не позволяя воздуху выходить из нее.

Материалы для фокуса

Если воткнуть шило там, где наклеен скотч, шарик не лопнет

2. Фокус с несгораемым шариком.

Понадобится свечка, один надутый и один новый воздушный шар (этот второй шар надо наполнить водой из-под крана, а потом надуть и завязать так, чтобы вода осталась внутри).
Заранее договоритесь с малышом, что один из шариков лопнет (чтобы не было неприятного сюрприза). Зажгите свечу, поднесите обычный шарик к огню – как только пламя его коснется. он лопнет.

Контрольный экземпляр от огня лопнул

А теперь “поколдуйте” над вторым шариком и объявите, что он больше не боится огня. Поднесите его к пламени свечи. Огонь будет касаться шара, но с ним ничего не произойдет!
Этот фокус наглядно демонстрирует такое физическое понятие как “теплопроводность”. Секрет фокуса в том, что вода, находящаяся в шарике, “отбирает” все тепло свечи на себя, поэтому поверхность шарика не нагревается до опасной температуры.

Шарик с водой не лопается

3. Сколько весит воздух?

Дети часто думают, что воздух вокруг нас – это пустота, ничто. Чтобы наглядно объяснить им, что воздух это тоже физическая субстанция, которая имеет определенные свойства, например, вес, можно провести этот опыт. Понадобятся рычажные весы и воздушный шарик. Если дома нет готовых весов, то можно использовать горизонтальную палочку, подвешенную на нитку за середину, или даже одежные “плечики”.
Убедитесь, что весы хорошо уравновешены. После этого к одному концу весов подвесьте на ниточке воздушный шарик. А другой конец уравновесьте подходящим грузом. Столько весит надутый воздухом воздушный шарик (у нас вес шарика равнялся 8 пластмассовым монеткам). После этого выпустите воздух из шарика. Равновесие весов нарушилось. Чтобы его восстановить, надо убрать часть груза (мы убрали одну монетку). Значит, воздух, который был в шарике, весил ровно столько, сколько весил груз, который нам пришлось убрать (т.е. как одна пластмассовая монетка).

1. Уравновешиваем грузиками весы с подвешенным воздушным шаром 2. Выпускаем воздух – груз перетягивает 3. Снова уравновешиваем весы. Разница в грузиках и есть вес воздуха в шаре

Р.S. Как верно отметил в комментариях Igor, опыт демонстрирует не абстрактный “вес воздуха”, а разницу в весе между сжатым воздухом в шарике и воздухом в комнате. Малышам это объяснять не обязательно, а вот для более старших детей можно провести аналогичный опыт с надутым и пустым кульком и объяснить разницу в результатах (см. комментарий  Игоря).


4. Шарик-магнит.

Понадобится надутый воздушный шарик и маленькие кусочки бумаги.
Потрите шарик о волосы. Поднесите к кусочкам бумаги – они прилипнут на шарик!
Опыт наглядно демонстрирует существование статического электричества. Когда мы трем шарик о волосы, он получает отрицательный электрический заряд. А так как разноименные заряды притягиваются, то к шарику притягиваются и бумажки, у которых есть кроме отрицательного и положительный заряд. Шарик будет притягивать не только бумажки, но и волосы, пылинки, прилипать к стене и даже искривлять тонкую струйку воды из крана.

Наэлектризованный воздушный шарик притягивает кусочки бумаги

Шарик притягивает волосы

Наэлектризованный шарик прилипает к стене

Шарик притягивает струйку воды

5. Притяжение шариков.

Одноименные электрические заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются. Этот физический закон можно продемонстрировать, заряжая шарики от разных материалов. Если оба шарика наэлектризовать трением о волосы, то подвешенные за нитки рядышком, они будут друг от друга отклоняться (трением о волосы мы наэлектризовали шарики так, что они оба приобрели отрицательный заряд). А если один из шариков наэлектризовать о какую-нибудь синтетическую ткань, а другой о волосы, то шарики начнут друг к другу прилипать. Т.е. они получили разный заряд – один шарик положительный, а второй – отрицательный.

Слева шарики отталкиваются (они заряжены одноименно), справа – притягиваются (заряжены разноименно)

6. Воздушный шарик в качестве реактивного двигателя.

Эта наглядная модель демонстрирует принцип работы реактивных двигателей. Подробно о том, как сделать такую машинку, я писала здесь.
Принцип ее работы в том, что струя воздуха, вырывающаяся из шарика, после того, как его надули и отпустили, толкает машинку в противоположном направлении.

Реактивный двигатель для игрушечной машинки

7. Пневматический подъемник.

Во многих механизмах используют силу давления воздуха. Ее применяют в насосах, отбойных молотках, кузнечных мехах, станках на заводе и даже в обычной гармошке. Очень простую и наглядную модель пневматического подъемника можно сделать с помощью воздушного шара. Для этого понадобится ненадутый шарик и какой-нибудь груз (мы вместо груза поднимали кузов игрушечного самосвала).
Кладем шарик, сверху него ставим кузов и начинаем надувать шарик. Кузов поднимается!

Пневматический механизм поднимает кузов

8. Надуваем шарик углекислым газом.

В пластиковую бутылку через воронку насыпаем соду (мы насыпали 2 ст. ложки) и наливаем туда же немного столового уксуса (на глаз). Многим знаком этот опыт: так обычно показывают детям вулкан – в результате бурной химической реакции получается много пены, которая “убегает” из сосуда. Но в этот раз нас интересует не пена (это одна лишь видимость), а то, что получается в ходе этой реакции – углекислый газ. Он невидим. Но мы можем поймать его, если сразу же натянем на горлышко бутылки воздушный шарик. Тогда можно будет увидеть, как выделяющийся углекислый газ надувает шар.

К соде добавляем уксус – в результате химической реакции выделяется углекислый газ, который и надувает шарик

9. Фокус с надуванием шарика в бутылке.

Подготовьте две пластиковые бутылки и два ненадутых воздушных шара. Все должно быть одинаковым, за исключением того, что в одной бутылке в дне надо сделать незаметное маленькое отверстие.  Натяните шарики на горлышки бутылок и заправьте их внутрь. Проследите, чтобы вам досталась бутылка с дырочкой. Предложите устроить соревнование: кто первым надует шарик внутри бутылки? Итог этого соревнования предрешен – ваш партнер не сможет даже чуть-чуть надуть шар, а у вас это прекрасно получится.
Секрет фокуса в том, что для того, чтобы надувать шар в бутылке, понадобится место, куда он будет расширяться. Но вся бутылка уже заполнена воздухом! Поэтому шарику надуваться некуда. Чтобы это получилось, надо сделать в бутылке дырочку, через которую будет выходить лишний воздух.

1. Готовим шарик с бутылкой для фокуса 2. Так выглядит надувание шара в целой бутылке 3. Так выглядит надувание шара в бутылке с проколотым дном

10. Худеющий и толстеющий шарик.

То, что различные тела и газы расширяются от тепла и сжимаются от холода, можно легко продемонстрировать на примере воздушного шара.
В морозную погоду возьмите с собой на прогулку воздушный шар и там туго надуйте его. Если потом внести этот шарик в теплый дом, то он, скорее всего, лопнет. Это произойдет из-за того, что от тепла воздух внутри шара резко расширится и резина не выдержит давления.
Обратный опыт можно поставить с применением холодильника. Надуйте в теплой комнате воздушный шарик. С помощью портновского метра измерьте его окружность (у нас получилось 80,6 см). После этого положите шарик в холодильник на 20-30 минут. И снова измерьте его окружность. Вы обнаружите, что шарик “похудел” на почти на сантиметр (в нашем опыте он стал 79,7 см). Это произошло из-за того, что воздух внутри шарика сжался и стал занимать меньший объем.

1. Измеряем шарик 2. Кладем в холодильник 3. Достаем из холодильника и измеряем снова

11. Модель расширения Вселенной

Детям трудно понять тот факт, что наша Вселенная расширяется, но нет никакого центра этого расширения. Какой бы объект мы ни выбрали, остальные объекты от него удаляются во все стороны. Как это может быть, чтобы и от Земли все звезды и планеты “разбегались”, и от далекой Альфа Центавра тоже “разбегались”? Где-то они же все скопятся? Или нет?
Расширение нашей Вселенной можно показать на модели из воздушного шарика. Для этого надо перед тем как надувать шарик, нарисовать на нем несколько звездочек (только очень маленьких, ведь они при надувании сильно увеличатся). Попросите ребенка понаблюдать, что происходит с расстоянием между звездами, пока вы будете надувать воздушный шар. Звезды будут удалятся друг от друга, но так, что от каждой отдельно взятой звезды остальные будут разбегаться в разные стороны. Все от нее и ни одной к ней!

1. Измеряем расстояние от нашей звезды до других звезд 2. После того как шар надули, снова измеряем расстояния.

12. Барабан из шарика.

Чтобы сделать простейший барабан, надо на консервную банку натянуть мембрану, сделанную из воздушного шарика. Подробнее о том, как его сделать, я писала здесь.
Опыт демонстрирует то, что звук, который мы слышим, получается из-за колебаний воздуха. Мембрана из шарика от удара колышится, эти колебания по воздуху доходят до барабанной перепонки в нашем ухе, которая тоже начинает колебаться, а мозг эти колебания преобразует в сигналы, которые мы воспринимает как “звук”.

Мембрана из шарика создает звуковые колебания

13. Подслушивающее устройство из шарика.

Приложите надутый воздушный шарик к уху и послушайте – окружающие звуки будут слышны гораздо лучше. Если второй человек будет очень тихо шептать совсем рядом с поверхностью шара, то его голос будет слышаться как довольно громкий.
Дело в том, что в этом опыте воздушный шарик выступает как звуковая линза. Форма его поверхности собирает звуковые волны и направляет их в одну точку.

С помощью шара можно усилить звук

14. Шарик со стабилизатором.

Для чего летательным аппаратам нужны стабилизаторы легко понять, попробовав запускать вот такой вот воздушный шарик с хвостом. Он ведет себя как маленькое привидение с моторчиком:) Хвост надо так привязать к ненадутому шарику, чтобы его можно было надувать, а потом отпускать. Без хвоста такие шарики безумно мечутся по дому, а с хвостом их полет становится более спокойным и гармоничным. Но, все равно, получается ужасно забавно!

15. Шарик-свисток

Что звуковые волны получаются при колебаниях воздуха мы уже знаем. На этом принципе основана еще одна игрушка из воздушного шарика – свисток. Громко, весело и со смыслом!