Menu

Колба с шариками – Задачка с шариками и водой

Задачка с шариками и водой

Это уже старинная интернетовская задачка. Сколько не выкладывали эту задачу на разных ресурсах в разное время, столько разных ответов вы там можете найти. Хотя все уже давно пришли к единому и научнообоснованному варианту. Или нет?

Давайте уж выясним окончательно, какая сторона весов перевесит и опустится правая или левая?

Какая чаша весов перевесит?

Правая чаша опустится вниз

97(23.8%)

Левая чаша опустится вниз

115(28.2%)

Система будет в равновесии

196(48.0%)

Вот самые популярные ответы:

1. Весы наклонятся налево потому что:

- слева вес равен давлению столба жидкости на дно ёмкости + вес шарика , а справа вес равен только давлению столба жидкости .
соответственно при заданных условиях вес слева будет больше веса справа .

- Налево по идее. Потому что стальной шарик подвешен, дна не касается. Значит справа давит только вода. А слева маленькое преимущество дает шарик

- Левый стакан тяжелее, там в системе, кроме воды и стакана - еще и шарик. Для него можно рассматривать вариант без нити, с шариком плавающим на поверхности.

- Зачем рассматривать то что творится в колбах. Достаточно знать, что колбы одинаковые, в них налито равное количество воды, но в одной колбе находится еще и шарик для пинг-понга, в то время как во второй ничего. Если бы опора металлического шарика находилась на чаше весов то перевес бы был со стороны металлического шарика. В данном случае перевесит колба с легким шариком.

- Металлический шарик никак не влияет на массу стакана. Значит, масса левой чашки весов будет больше на массу шарика для пинг понга

2. Весы наклонятся направо, потому что:

- Вода толкает шарик вверх, сама отталкиваясь от него вниз. Слева действие выталкивающей силы компенсируется силой натяжения нити.

- представим пустую ванну (для простоты будем считать, что она пластиковая и ничего не весит).
В ванну лег человек весом 100 кг. Сколько будет весить ванна? 100 кг.
Теперь нальем туда 100 литров воды. Сколько будет весить ванна? 200 килограмм.

Теперь подвесим человека на тросе, так что-бы он остался в воде. Весь-ли вес человека придется на трос? Нет, на трос придется часть веса, потому-что в воде он стал легче. Предположим, что объем человека - 50 литров, соответственно в воде он весит на 50 кг меньше.
Соответственно, на тросе повиснет 50 кг. Значит в ванне останется на 50 кг меньше. Значит ванна будет весить 150 кг.

А левая чашка... нет разницы плавает там шарик или брошен на воду - там изменится только форма воды, а вес увеличиться на вес этого пластикового шарика.

-

Правая чашка весов:
После погружения стального шарика в воду, его вес (сила действующая на нить, на которой он висит) уменьшилась на вес вытесненной им воды. Компенсировать это изменение веса можно только за счёт увеличение веса стакана с водой.

Левая чашка весов:
Подъём уровня воды из-за погружённого в воду шарика (весом которого можно пренебречь) равносилен тому, что вода находится просто в более узком сосуде. Никакого изменения веса стакана не происходит.

-
1. Шарики одинаковы по объему и вытесняют одинаковое количество воды.
2. Тяжелый шарик никак жестко не привязан к сосуду с водой. Следовательно вес сосуда, определяется только фактическим объемом воды находящейся в нем и объемом воды вытесняемой шариком.
3. Легкий шарик жестко привязан к донышку сосуда. Шарик полый и на него действует выталкивающая сила, действующая и на сосуд по жесткой связи. Следовательно вес сосуда, определяется фактическим объемом воды находящейся в нем, объемом воды вытесняемой шариком и силой выталкивания, направленной в противоположную сторону.

При одинаковом объеме воды, сосуд с легким шариком весит меньше...

- Чаша со стальным шариком перевешивает на величину вес воды вытесненной шариком, остальной вес воспринимает подвес.

3. Система будет в равновесии:

- Равновесие. Железо не давит на рычаг, полый шар почти что тоже, объём воды в одинаковых стаканах одинаков.

- На пинг-понг действует архимедова сила но она уравновешена натяжением нити, в итоге не влияет на весы. Стальной шарик просто подвешен на внешней опоре и тоже не влияет на весы. Объем шариков не играет роли, даже если они будут разного диаметра это не нарушит равновесия. Главное одинаковый объем воды.

АПД: Кстати вот опрос в посте через час после публикации:

Не думал, что ситуация настолько неоднозначная...

Опыты:

Ну вот еще:

Кто объяснит без формул почему весы все же отклонятся вправо:

Вот вам еще несколько задачек :  вот такая задачка про весы и вот такой Парадокс :муравей на резиновом тросе плюс еще Парадокс колеса. Вот тут мы Разоблачали ! Можно ли пройти этот лабиринт ?

masterok.livejournal.com

Задачка с шариками и водой

Вот самые популярные ответы:

1. Весы наклонятся налево, потому что:

- слева вес равен давлению столба жидкости на дно ёмкости + вес шарика, а справа вес равен только давлению столба жидкости, соответственно при заданных условиях вес слева будет больше веса справа.

- Налево, по идее. Потому что стальной шарик подвешен, дна не касается. Значит справа давит только вода. А слева маленькое преимущество дает шарик.

- Левый стакан тяжелее, там в системе, кроме воды и стакана - еще и шарик. Для него можно рассматривать вариант без нити, с шариком, плавающим на поверхности.

- Зачем рассматривать то, что творится в колбах. Достаточно знать, что колбы одинаковые, в них налито равное количество воды, но в одной колбе находится еще и шарик для пинг-понга, в то время как во второй ничего. Если бы опора металлического шарика находилась на чаше весов, то перевес бы был со стороны металлического шарика. В данном случае перевесит колба с легким шариком.

- Металлический шарик никак не влияет на массу стакана. Значит, масса левой чашки весов будет больше на массу шарика для пинг понга.

2. Весы наклонятся направо, потому что:

- Вода толкает шарик вверх, сама отталкиваясь от него вниз. Слева действие выталкивающей силы компенсируется силой натяжения нити.

- представим пустую ванну (для простоты будем считать, что она пластиковая и ничего не весит).
В ванну лег человек весом 100 кг. Сколько будет весить ванна? 100 кг.
Теперь нальем туда 100 литров воды. Сколько будет весить ванна? 200 килограмм.

Теперь подвесим человека на тросе так, чтобы он остался в воде. Весь ли вес человека придется на трос? Нет, на трос придется часть веса, потому что в воде он стал легче. Предположим, что объем человека - 50 литров, соответственно в воде он весит на 50 кг меньше.
Соответственно, на тросе повиснет 50 кг. Значит в ванне останется на 50 кг меньше. Значит ванна будет весить 150 кг.

А левая чашка... нет разницы плавает там шарик или брошен на воду - там изменится только форма воды, а вес увеличиться на вес этого пластикового шарика.

- Правая чашка весов:
После погружения стального шарика в воду, его вес (сила, действующая на нить, на которой он висит) уменьшилась на вес вытесненной им воды. Компенсировать это изменение веса можно только за счёт увеличения веса стакана с водой.

Левая чашка весов:
Подъём уровня воды из-за погружённого в воду шарика (весом которого можно пренебречь) равносилен тому, что вода находится просто в более узком сосуде. Никакого изменения веса стакана не происходит.

-

1. Шарики одинаковы по объему и вытесняют одинаковое количество воды.

2. Тяжелый шарик никак жестко не привязан к сосуду с водой. Следовательно вес сосуда, определяется только фактическим объемом воды, находящейся в нем, и объемом воды, вытесняемой шариком.

3. Легкий шарик жестко привязан к донышку сосуда. Шарик полый, и на него действует выталкивающая сила, действующая и на сосуд по жесткой связи. Следовательно вес сосуда, определяется фактическим объемом воды находящейся в нем, объемом воды вытесняемой шариком и силой выталкивания, направленной в противоположную сторону.

При одинаковом объеме воды, сосуд с легким шариком весит меньше...

- Чаша со стальным шариком перевешивает на величину веса воды, вытесненной шариком, остальной вес воспринимает подвес.

3. Система будет в равновесии:

- Равновесие. Железо не давит на рычаг, полый шар почти что тоже, объём воды в одинаковых стаканах одинаков.

- На пинг-понг действует архимедова сила но она уравновешена натяжением нити, в итоге не влияет на весы. Стальной шарик просто подвешен на внешней опоре и тоже не влияет на весы. Объем шариков не играет роли, даже если они будут разного диаметра это не нарушит равновесия. Главное одинаковый объем воды.

АПД: Кстати вот опрос в посте через час после публикации:

Не думал, что ситуация настолько неоднозначная...

Опыты:

Ну вот еще:

Кто объяснит без формул, почему весы все же отклонятся вправо?

Примечание Владимира Зыкова. А хоть и с формулами, как угодно... Пишите в комментариях. Мало знать физику и прочие науки, надо уметь их применять на практике...

Источник

kramtp.info

Шарик для кальяна. Зачем? Все о кальянах и табаках

Шарик для кальяна – одна из составных деталей клапана для кальяна. Зачем шарик в кальяне, спросите вы? Принцип работы клапана заключается в том, что ш

Шарик для кальяна – одна из составных деталей клапана для кальяна. Зачем шарик в кальяне, спросите вы? Принцип работы клапана заключается в том, что шарик закрывает отверстие клапана при затяжке. Благодаря этому в кальяне создается герметичность. В момент, когда вы продуваете кальян, воздух из рабочего воздуха над жидкостью внутри колбы, выходит не только из чашки, но и из клапана. Поток воздуха выдувает шарик из отверстия и удерживает его в пределах клапана, пока вы продумаете кальян. Как только интенсивность воздуха упала – шарик возвращается на место и снова обеспечивает герметичность кальяна.

Устройство клапана для кальяна

Содержание страницы:

Шарик клапана кальяна.

Шарик клапана кальяна – достаточно важный элемент кальяна, поскольку участвует в процессе регулирования температуры курения. Продувая кальян, вы понижаете температуру чашки, за счет выходящего воздуха.  Размер шарика в кальяне варьируется от 3 до 6 мм, в зависимости от модели кальяна. В некоторых кальянах его размер достигает 8 мм.

Шарик для кальяна производится из разных материалов:

  • металлический
  • пластиковый
  • стеклянный

Металлические шарики для кальяна

Данные материалы самые распространенные, однако, также имеют недостатки. Главный минус металлических шариков для кальяна – со временем они окисляются. Почему не продувается кальяна с шариком? Если долго не промывать и не прочищать кальян, то шарик может довольно сильно залипнуть в отверстии клапана. Это чревато тем, что в неподходящий момент при продуве кальяна силы воздуха не хватит, чтобы его вытолкнуть. Из-за этого повысится давление в рабочем воздухе в колбе, что заставит воду подниматься вверх по шахте. В результате – у вас залит кальян. Казалось бы, такая маленькая деталька, как шарик, а может послужить причиной испорченного кальяна.

Пластмассовый шарик для кальяна

Стеклянные шарики в этом плане показывают себя гораздо лучше. Их главный недостаток в том, что их довольно сложно найти на рынке. Один из самых оптимальных и доступных вариантов – пластмассовые шарики для кальяна. На их роль подойдет все, что угодно, вплоть до пульки от детского пистолета или шарика от страйкбольного оружия. Разумеется, конденсат также начинает воздействовать на пластмассу, поэтому желательно менять его раз в 1-2 месяца. Металлический шарик можно взять из обычного подшипника.

Стеклянный клапан для кальяна и стеклянный шарик в нем

Шарик для кальяна. Чем заменить шарик в кальяне?

Выше мы уже написали самые распространенные варианты замены шарика для кальяна. Однако, пока мы писали статью, мы натолкнулись на самые экстравагантные и креативные варианты и не можем не поделиться ими с вами. Начнем с самого обычного и довольно рабочего – шарик из фольги. Шарик из фольги, скрученный до очень плотного состояния, может прекрасно заменить родной шарик, однако только на первое время. Потом он будет все чаще и чаще пропускать воздух, нарушая герметичность.

Другой вариант более необычный – аскорбинки. Действительно, всем знакомые аскорбинки прекрасно подходят по форме для клапана в кальяне. Однако, в виду их состава, проживут они там не намного дольше, чем шарик из фольги. Пожалуй, самый необычный вариант – перец в горошке, который был предложен на просторах одной из кальянных групп. На удивление, это может быть даже достаточно неплохим вариантом, за счет доступности, подходящей формы и общего веса перчинки.

Как вытащить шарик из кальяна?

Бывает, что шарик настолько окислился, что залип в отверстии, то как его вытащить в такой ситуации? У вас есть два выбора. Либо пытаться поддеть его чем-то острым с внешней стороны, просунув иголку между шариком и стенкой отверстия, либо попытаться протолкнуть его с внутренней стороны шахты, просунув в отверстие изнутри проволоку и подтолкнув шарик назад. Первый вариант не очень подойдет в случае металлического шарика или стеклянного, поскольку расстояние между шариком и отверстием может быть очень мало.

Шарик для кальяна. Вывод.

Итак, для чего нужен шарик в кальяне? Как вы поняли из статьи, шарик для кальяна выполняет не только декоративную роль, но и служит важной частью системы продувки кальяна. Даже если вы его потеряли, не расстраивайтесь и просто замените его тем, что подойдет по форме и по размеру. Больше информации можно прочитать в рубрике "Вопрос-ответ".

tophookah.pro

Шарики и колбы - Прогулки по воде — ЖЖ

Задача, которой прочат популярность и эффектность «самолёта на беговой дорожке».

На весах стоят две колбы, в колбах два шарика. Один (слева) — для пинг-понга, второй (справа) — стальной. Один крепится при помощи нити к подвесу, другой — ко дну колбы. Вопрос, как поведут себя весы?

Должен отметить, что задача составлена с изрядной изобретательностью и эксплуатирует целый ряд плохоосознаваемых фактов «простой физики»: например, физический смысл закона Архимеда и разницу между точками приложения сил. Я от этой задачи даже на время впал в замешательство и сначала машинально сделал неправильное предположение о сохранении равновесия. Запись правильного решения я тоже осилил не с первого раза, и только после того, как понял, на чём в этой задаче ловятся люди (включая меня), я понял и как правильно следует объяснять решение.

Поскольку мне хотелось бы не просто запротоколировать ответ, но ещё и разъяснить эти вышеупомянутые плохоосознаваемые факты, в статье будут пространные отступления от непосредственно решения. А поскольку я ещё и ориентируюсь на уровень людей, для которых физика не профессия, то некоторые вещи будут довольно подробно разжёвываться, хотя физикам они почти очевидны.

Для начала, что именно заставляет весы склоняться в одну или в другую сторону? Вес стоящих на них чаш. Что такое «вес»? Вес — это та сила, с которой тело действует на опору или подвес.

Что давит на чаши весов? Колбы. Не вода, не шары, не нити — только колбы соприкасаются с чашами, следовательно, только они и давят.

Правда, давят они не только своей массой — ведь на них, в свою очередь, давит, например, вода, но на весы, повторюсь, давят именно они. Почему нам это так важно? Потому что первым желанием (после попыток «угадать» решение) у тех, хотя бы немного помнит физику, будет «расписать все силы». А после расписывания всех сил у нас получится примерно следующая картинка.

Вместо «сила тяжести, воздействующая на тело», я иногда для краткости буду писать «сила тяжести тела», хотя сила тяжести, она на самом деле конечно не тела, а Земли.

Кроме того, стрелки сил на картинках смещены от правильного положения — иначе было бы тяжело разобрать, что тут нарисовано. Однако правильные точки приложения сил — центры масс или поверхностей соприкосновения.

На первый взгляд всё круто, но на самом деле тут круто далеко не всё. Что же не так?

Не так две вещи.

Первая из них — «расписанные силы» на самом деле воздействуют на разные объекты. Поэтому попытка скалярно просуммировать силы в области какой-то из колб приведёт к провалу: сумма этих сил на самом деле не является искомым весом колбы. И даже если вспомнить, что реакция опоры в положении равновесия равна весу, то и сумма оставшихся сил не даст решения.

Суммировать можно только силы, действующие на один и тот же объект, приложенные к одной и той же его точке. Об этом вроде бы все помнят, но на практике запросто суммируют что попало.

Вторая вещь, которая тут не так: нескольких сил на самом деле не хватает. И то, что их забыли (рисунок, собственно, и иллюстрировал то, что в данном случае многие забывают), напрямую связано с попыткой «расписать все силы»: эти силы несколько неочевидны, поэтому при подобного рода «полном расписывании» их забудут практически наверняка.

Что это за силы?

Тут я ненадолго сохраню интригу. Вместо прямого ответа, я задам вопрос. Положим, у нас есть колба, которая стоит на весах. Поменяется ли что-то, если на поверхность колбы положить шарик для пинг-понга?

Вообще, здравый смысл должен подсказать, что да, поменяется — к системе добавился шарик. Но поменяется за счёт чего? Ведь шарик выталкивает архимедова сила. Если он не тонет, то эта сила равна силе тяжести, действующей на шарик. Сумма сил равна нулю…

Хм. Тогда наверно ничего не поменяется — быть может, здравый смысл тут нас обманул.

Однако проведём другой мысленный эксперимент: положим на поверхность колбы вместо шарика — атомный ледокол. Если и тут весы не покажут изменений, то уже наоборот надо будет спросить себя, что за мистическая сила удерживает на чашке бытовых весов не только колбу с водой, но ещё и огромный корабль? Ледокол, как и шарик, тоже плавает на поверхности воды, погружаясь в неё лишь отчасти, но ведь вода не обладает антигравитационными свойствами, поэтому чуда таких масштабов очевидно не произойдёт — колба вместе с ледоколом должна сломать весы, стол, на котором они стоят, а потом проломить пол, все этажи и, не исключено, фундамент дома.

Тут ответ уже гораздо более очевиден. Однако вряд ли есть какой-то физический закон, который не меняет вес колбы, если в ней плавает шарик, но радикально меняет, если его заменить на ровно так же плавающий ледокол. Чаша весов, следовательно, сдвинется вниз — что с шариком, что с ледоколом на поверхности колбы. Однако что за сила добавилась к силе тяжести колбы и воды в ней, ранее составлявших вес колбы? Ведь сила тяжести шарика или ледокола уравновесилась силой Архимеда, что за новая сила?

Фокус как раз в вышеупомянутом: нельзя для оценки веса колбы суммировать силы, приложенные к шарику (или к ледоколу). Сумма сил, действующих на шарик, равна нулю. Но это не значит, что сам шарик никоим образом не воздействует на другие тела́ — в частности, на воду.

Да, это не совсем очевидная штука.

Вода воздействует на шарик силой Архимеда. Но по третьему закону Ньютона шарик воздействует на воду с той же силой, но в противоположном направлении. Ведь именно поэтому выливается вода наполненной до краёв чашки, когда мы в неё бросаем сахара: он толкает воду вниз — с той же силой, с которой вода толкает вверх его. Однако чашка стоит на столе, а потому вместо того, чтобы под воздействием этой силы упасть, толкает своим дном воду вверх, и та выходит за края.

Тут ровно так же: как вода давит на колбу, так и шарик давит на воду. Воду толкает вниз не только её сила тяжести, но ещё и сила, равная по величине, но противоположная по направлению архимедовой силе, выталкивающей шарик. Когда шарик плавает на поверхности, сумма воздействующих на него сил равна нулю, следовательно, архимедова сила равна силе тяжести, действующей на шарик.

Следовательно вес воды — та сила, с которой она давит на колбу — равен силе тяжести воды плюс сила тяжести шарика.

Эти силы, толкающие воду вниз из-за того, что вода выталкивает шарики, пропущены на первом рисунке с расписанными силами.

Кроме них пропущены ещё реакции опоры. Точнее, реакции опоры вроде бы указаны, но только те, которые удерживают колбы на весах. А есть ведь ещё и те силы, которыми дно каждой из колб удерживает воду.

Последние, естественно равны весу воды — иначе она бы не находилась в покое. Однако на решении задачи в явном виде это никак не сказывается. Разве что при ошибочном расписывании сил те силы, которые на самом деле компенсируются реакцией опоры, в решении не будут ни чем скомпенсированы.

Вес воды в этом примере — с шариком на поверхности колбы — не равен силе тяжести, воздействующей на воду: к ней надо прибавить ещё и вес шарика.

Да, это так. Вес часто путают с массой тела, хотя это разные величины (даже размерности у них разные). Однако это — простая ошибка. Более сложная — когда вес путают с силой тяжести. Если тело просто стоит на весах, то вес и сила тяжести действительно равны по величине. Но если мы надавим на тело сверху рукой, то действующая на него сила тяжести не изменится, однако вес тела поменяется — на ту силу, с которой мы на него давим.

Теперь предположим, что шарик привязан к дну колбы. С какой силой колба будет давить на весы?

На шарик действует сила тяжести и выталкивающая сила, как и в предыдущем случае. Но выталкивающая сила больше — ведь шарик погружен целиком. При этом на шарик вдобавок действует сила натяжения нити. Сумма этих сил равна нулю — ведь шарик находится в покое. То есть сила натяжения нити равна архимедовой силе, выталкивающей шарик, минус сила тяжести шарика.

Изменит ли это вес колбы?

Нет. На воду, как и прежде, кроме силы тяжести, действует сила, обратная архимедовой, и эта сила даже возросла, а значит возрос и вес воды. Однако не вода давит на весы, а колба. На колбу же, кроме веса воды и силы тяжести самой колбы воздействует ещё натяжение нити.

Вес воды равен силе тяжести воды плюс выталкивающая шарик сила.

Сила натяжения нити равна силе, выталкивающей шарик, минус сила тяжести шарика.

Вес давит вниз, нить тянет вверх. Слагаемые с выталкивающей силой сокращаются, остаётся сумма силы тяжести воды и силы тяжести шарика. Вдобавок, разумеется, сила тяжести колбы.

Эти два примера намекают нам вот на что: содержимое колбы, сколько бы ни было в ней толкающих друг друга в разные стороны объектов, всегда весит одинаково, если никакие силы извне колбы, кроме силы тяжести, на тела внутри колбы не действуют. Вес этой системы равен сумме сил тяжести, воздействующих на каждое тело внутри колбы. Все остальные возможные силы, действующие внутри колбы на одни тела со стороны других в конечном счёте сократятся между собой и на колбу будет давить одна и та же сила.

Таким образом, мы корректно вычислили, с какой силой левая колба давит на чашу весов: эта сила — то есть вес колбы — равна сумме силы тяжести, действующей на шарик, силы тяжести, действующей на воду, и силы тяжести, действующей на колбу.

Взглянем теперь на правую колбу.

Шарик в правой колбе тяжелее как шарика в левой, так и воды — ведь шарик в левой надо удерживать снизу (он пытается всплыть), а в правой — сверху (он пытается утонуть).

Мы уже знаем, что к силе тяжести воды и колбы в левом случае добавляется ещё сила тяжести шарика. Что будет в правой?

В правой колбе шарик сила тяжести тянет вниз, архимедова сила — вверх, но сила тяжести больше архимедовой, поэтому состояние покоя ему обеспечивает сила натяжения нити, равная разности между силой тяжести и архимедовой.

При этом на воду он продолжает давить своим объёмом: противодействуя выталкивающей его архимедовой силе. Никакая другая сила со стороны воды на него не действует, а следовательно и с его стороны на воду действует только она.

То есть вес воды равен силе тяжести воды плюс сила противодействия архимедовой силе, выталкивающей шарик. Как и в левом случае.

Однако в отличие от него на колбу уже действует только сила тяжести и вес воды — нить прикреплена не к ней, а потому не может тянуть её вверх.

Итого вес колбы равен силе тяжести колбы, плюс сила тяжести воды, плюс архимедова сила, воздействующая на шарик.

Судя по рисунку, правая колба идентична левой и в ней столько же воды, поскольку мы видим, что объёмы шариков одинаковы, а поверхности воды в каждой колбе находятся на одной и той же высоте.

То есть силы тяжести, воздействующая на колбы и на воду в них идентичны. Они не могут оказать влияния на разницу в весе колб. Неидентичные слагаемые: сила тяжести, действующая на шарик, для левой колбы и архимедова сила — для правой.

Архимедова сила равна произведению плотности жидкости на g и на объём шарика. Объём не указан, поэтому величину архимедовой силы мы определить не можем. Сила тяжести равна произведению массы тела на g, но и массу левого шарика мы тоже не знаем.

Однако вопрос стоит не о числах, а о равновесии. Можем ли мы на него ответить, не зная чисел?

Вообще говоря, можем. Левый шарик, как нам известно, пытается всплыть (чему препятствует прикрепление ниткой к дну колбы). Следовательно, архимедова сила, которая его выталкивает, больше его силы тяжести. Поскольку шарики имеют одинаковый объём, на них должна действовать одинаковая выталкивающая сила. То есть архимедова сила, воздействующая на правый шарик, больше силы тяжести левого.

А раз так, то вес правой колбы больше веса левой и правая чаша весов должна опуститься.

Что, кстати, иллюстрируется вот этим видео. В нём, правда, левый шарик плавает на поверхности, но мы уже знаем, что вес колбы не поменяется от того, где именно в ней находится шарик и соединён ли он с ней нитью — главное, чтобы он не был соединён с чем-то вне колбы.

doc-файл

lex-kravetski.livejournal.com

16 опытов, которые сделают детство незабываемым

Ребята, мы вкладываем душу в AdMe.ru. Cпасибо за то,
что открываете эту красоту. Спасибо за вдохновение и мурашки.
Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте

Мы каждый день заботимся о наших детях — варим им кашу по утрам и гладим одежду. Но через 20 лет им вспомнятся не наши домашние хлопоты, а моменты, проведенные вместе.

AdMe.ru собрал 16 опытов, которые оторвут от дел взрослых и увлекут детей. Для них не нужно много времени и какая-то особая подготовка, а удовольствия будет море. А потом можно и кашу сварить. Вместе.

Твердая жидкость

Вам понадобятся:

  • крахмал
  • вода
  • пластиковый контейнер
  • пищевой краситель, доска, молоток и гвозди для дополнительных экспериментов

Перемешайте в контейнере воду и крахмал до сметанообразной консистенции. Получится «неньютоновская» жидкость. Вы можете легко погрузить в нее пальцы, но если вы ударите по поверхности кулаком, то почувствуете, что она твердая. Положите на поверхность жидкости доску, и вы легко вобьете гвоздь, но стоит утопить один ее уголок в жидкости, как доска легко погрузится на дно. При желании «твердую жидкость» можно окрасить пищевыми красителями.

Подробности можно посмотреть здесь.

Кинетический песок своими руками

Вам понадобятся:

  • 4 ч. л. борного спирта
  • 2 ч. л. канцелярского клея
  • 1 ч. л. красителя
  • 100 г песка для шиншилл
  • стеклянная миска

Влейте все жидкие компоненты в миску, добавьте песок и тщательно перемешайте. Готово, можно творить!

Подробности можно посмотреть здесь.

Фараонова змея

Вам понадобятся:

  • песок
  • спирт
  • сода
  • сахар
  • спички
  • тарелка для «змеи»

Насыпьте в тарелку песок горкой, пропитайте его спиртом, а на вершину положите смесь сахара и соды. Подожгите. «Змея» вырастает мгновенно!

Подробности можно посмотреть здесь.

Электропоезд из проволоки и батарейки

Вам понадобятся:

  • моток толстой медной проволоки (чем больше проволоки, тем длиннее «тоннель»)
  • 1 батарейка АА
  • 2 круглых неодимовых магнита, подходящих батарейке по диаметру
  • обыкновенная ручка

Намотайте на ручку проволоку, чтобы получилась длинная пружина. Закрепите магниты с обеих концов батарейки. Запустите «поезд». Он будет ездить сам!

Подробности можно посмотреть здесь.

Качели из горящей свечи

Вам понадобятся:

  • свеча
  • толстая игла
  • зажигалка
  • два бокала
  • нож
  • плоскогубцы

Срежьте нижний конец свечи на сантиметр-полтора, чтобы освободить фитиль. Зажмите в плоскогубцах иглу и нагрейте ее с помощью зажигалки, а потом проткните свечу посередине. Положите ее на края двух стаканчиков и подожгите с обеих сторон. Слегка качните, а дальше свеча начнет вращаться сама.

Подробности можно посмотреть здесь.

Радуга из бумажных полотенец

Вам понадобятся:

  • пищевые красители
  • бумажные полотенца
  • 5 стаканов
  • вода

Поставьте стаканчики в ряд и налейте воду в 1-й, 3-й и 5-й. В 1-й и 5-й капните красный пищевой краситель, в 3-й — желтый, в 5-й — синий. Сложите 4 бумажных полотенца в 4 раза, чтобы получились полоски, а затем согните их пополам. Вставьте концами в разные стаканчики — одно между 1-м и 2-м стаканом, второе между 2-м и 3-м и т. д. Через пару часов можете любоваться радугой!

Подробности можно посмотреть здесь.

Зубная паста для слона

www.adme.ru

Бусы шарики стеклянные для смешивания

В широком ассортименте лабораторных принадлежностей из стекла отдельное место занимают бусы шарики диаметром от 3 до 5 мм. Использование данных изделий позволяет эффективно смешивать и измельчать различные биологические материалы. В изготовлении продукции применяется высококачественное стекло, максимально устойчивое к химическому воздействию. При длительной эксплуатации бусы шарики стеклянные не теряют своей формы и полностью сохраняют первоначальный внешний вид.


С помощью данного вида лабораторной посуды возможно проводить различные исследования. По своему назначению эти вспомогательные материалы считаются универсальными, поскольку помогают также выполнять дефибрирование крови. Изготовленные с применением высокоточного оборудования бусы для смешивания проходят тщательный контроль качества, что подтверждается наличием соответствующих сертификатов. Показатель гидролитического сопротивления стекла полностью соответствует требованиям нормативной документации.


Изделия являются максимально удобными в ежедневном обслуживании после интенсивного использования в лабораторных целях. Сферические поверхности обладают достаточно высокими прочностными характеристиками, благодаря этому бусы шарики не изнашиваются в течение длительного периода времени. Привлекательная цена товара идеально сочетается с его надежностью и долговечностью. Покупателям предлагается выбрать наиболее подходящий размер шариков с учетом конкретных условий применения.


Постоянно имеющиеся в наличии бусы шарики стеклянные поставляются в плотной упаковке. В процессе доставки обеспечивается полная сохранность комплекта. Бережное отношение к данной продукции способствует значительному продлению эксплуатационного срока. При выполнении процедур бусы для смешивания отлично взаимодействуют с другими разновидностями стеклянной лабораторной посуды. Выполняя вспомогательную роль, приобретаемые изделия обеспечивают получение точных результатов проводимых исследований. В каждой современной лаборатории, оборудованной на самом высоком уровне, стеклянные шарики считаются одними из самых востребованных принадлежностей.

apexlab.ru

Плазменные шары своими руками. Без шуток.

Это уж не игрушка из лампочки и строчника, и даже не откачанная колбочка с воздухом. Моя старая мечта сделать настоящий, классический, чуть менее, чем полностью самодельный плазменный шар наконец-то исполнилась. Придуманы технологии, найдены материалы, и, наконец, сделан рабочий образец из химической круглодонной колбы.
Плазменные шары как таковые впервые были придуманы и сделаны в США в середине восьмидесятых неким Биллом Паркером, назывались «Light Sculptures» и достаточно активно производились его фирмой в разнообразных, чрезвычайно красочных исполнениях, причём составы большинства газовых смесей пределов головы самого Билла Паркера так и не покинули. То, что сейчас имеется на рынке — китайская стандартизованная отрыжка, не идущая ни в какое сравнение с его шедевральными работами. Более впечатляющие (относительно китайских) девайсы делаются командой Страттмана и химиком Майком Дэвисом, но у первых заоблачные цены, а второй принципиально их не продаёт. И, хотя ресурсов для создания стеклянных сфер у меня нет, я попытался хотя бы приблизиться возможными в домашней лабе средствами к творениям Билла.
Если в двух словах, то суть моего самодельного плазменного шара очень проста: берём большую химическую стеклянную колбу, впаиваем в её горло центральный электрод и штенгель (узкая трубка, через которую производится откачка из рабочего объёма и которая заплавляется при отпайке вакуумного прибора от насоса), откачиваем воздух, напускаем нужную газовую смесь, отпаиваем и подключаем источник высокого напряжения высокой частоты.
На деле же имеется масса трудностей и нюансов, которые попытаюсь рассказать, поскольку нигде и сети не видел достойной инструкции такого рода.

1. Работа со стеклом.

Стекло — очень необычный для того, кто не пробовал работать с его жидкой фазой материал. По стеклодувному делу есть довольно много неплохих книг, и для желающих попробовать свои силы можно неплохо изучить по ним матчасть. В применении к плазменному шару нам требуются два предмета: стеклянная трубка и шаровая химическая колба (важно: необходимо точное совпадение марок стекла! если колба пирекс, то трубка — тоже, если колба «жёлтая» (молибденовое стекло, скажем, С52), то трубка тоже. В противном случае растрескивание при остужении и провал всей работы почти неизбежны), а в качестве инструментов — графитовые палочки примерно 5-6 мм в диаметре, длинноносые пассатижи, хорошая пропановая горелка (необходим полновесный пропановый баллон хотя бы на 5 литров: все одноразовые мелкие баллоны не подойдут из-за требований к расходу газа и охлаждения баллона вследствие этого), способная прогреть достаточно большую рабочую область и водородная горелка, без которой я бы скорее всего не справился вообще (не знаю как работают без неё ортодоксальные стеклодувы, обходящиеся смесью природного газа и кислорода).

Работа со стеклом, включая изготовление электровакуумных приборов, довольно подробно описана в некоторых книгах, например в «Технике лабораторного эксперимента». Рекомендую её к изучению всем интересующимся.

Для начала следует сделать центральный электрод. Берём трубку (у меня имеется стандартная 15 мм диаметром) и на максимальном режиме работы горелки сворачиваем оплавлением на её конце каплю и выдуваем,(ртом головы) в небольшой шарик, раза в 2-3 больше диаметра трубки. За подробностями процесса могу только предложить обратиться к книгам по стеклодувке и к собственной практике. Затем в шарик проталкивается комочек стальной ваты или мочалки, и засыпается серебряной пудрой, которая налипает на стекло и обеспечивает равномерное распределение коронного разряда. Следующая операция — сужение горла колбе. нам необходимо сузить его до такой степени, чтобы оно обхватило трубку центрального электрода и при этом там было место для штенгеля. Лучший способ, который мне удалось придумать: колба зажимается в штативе перпендикулярно пламени горелки, включенной на полную мощность, и проворачивается по мере сужения, а края, размягчённые пламенем, заворачиваются фантиком внутрь при помощи пассатижей. Когда диаметр отверстия приблизится к диаметру сделанного ранее шарика, начинается самое интересное: требуется обпаять стекло колбы вокруг стекла электрода, не погнув его, не заплавив и не испортив. Я делал так: брал второй штатив, в который крепил графитовый стержень, засунутый в электрод (графит не смачивается стеклом и может быть невозбранно извлечён), и необходимый для обеспечения непрогибания электрода при его нагреве и спайке, и насколько мог точно выверял центровку шарика посередине большой колбы, после чего просто грел вместе и электрод и горловину колбы, замазывая пробелы и дырки при помощи водородной горелки, сильно разжижающей стекло, и пассатижей.
Незадолго до окончания процесса запайки необходимо впаять штенгель — другой кусок трубки того же стекла, через который будет происходить откачка воздуха и напуск газа, и который и будет отпаян при окончательной герметизации шара. Делается это либо на весу при помощи водородной горелки, либо с закреплением его в штативе — последний вариант позволяет меньше дёргаться в процессе — штенгель не пытается оплыть и согнуться — но более заморочен. После окончания работы по впайке убеждаемся в отсутствии дырок, особенно микроскопических. С этим я намучился больше всего: они могут быть совершенно незаметны в разжиженном стекле, но проявить себя при откачке и придётся заново всё прогревать и заделывать их. Затем отжигаем спай, чтобы снять напряжения в стекле (за теоретическими основами опять отсылаю к книгам, а я делал так: включаю пропановую горелку на режим коптящего пламени, и держу в нём спай около 3-5 минут, после чего плотно укутываю каолиновой ватой и даю остыть естественным образом. Вата нужна для теплоизоляции и обеспечения отсутствия обдува воздухом, который будет охлаждать стекло слишком быстро).
В результате должно получиться что-то наподобие этого: корявый, весь в саже и страшновато выглядящий, но вакуумопрочный и герметичный стеклянный спай двух трубок и колбы, причём одна из трубок (боковая) идёт в объём колбы, а вторая — в изолированный от неё стеклом шарик центрального электрода.

2. Работа с вакуумом (более подробно можно прочесть в отдельной статье по ссылке).

Перед напуском газов из получившегося пока ещё не плазменного шарика надо удалить воздух. К сожалению, про водоструйные насосы и компрессоры от холодильника сразу можно забыть: их не хватит для обеспечения чистоты газа, каковая критична. Но не всё так сложно, для шара с ксеноновым или криптоновым наполнением полностью хватит качественного форвакуумника типа 2НВР-5Д (возможно, хватит даже китайского, типа Z-1,5,  но, скорее всего, придётся промывать колбу газом, тратя его впустую, чтобы добиться нужной чистоты): он откачивает почти до 5*10^-2 торр, в то время как рабочее давление ксенона/криптона в шаре — десятки торр. Но, вообще говоря, необходимо подключать турбомолекулярный или диффузионный насос, и откачивать шар до глубокого вакуума (исчезновения разряда). Вакуумная техника — ещё более хитрая область, чем стеклодувное дело, и навряд ли я смогу рассказать про неё лучше, чем это сделано в специализированных изданиях, поэтому воздержусь от подробных описаний схемы: имеющие представление о матчасти, типах компонентов и особенностях технологии смогут сделать всё сами, не имеющим же описание пользы не принесёт никакой, и только породит массу новых вопросов, поэтому поступлю так же, как делают химики при описании реакций, и просто использую в описании массу ключевых слов.
В моём вакуумном посте использованы 2НВР-5ДМ в качестве форвакуумного насоса и стеклянный грибковый насос (от стеклянного быстро перешёл на качественный Edwards EO50 с воздушным охлаждением) на полифениловом эфире в качестве диффузионного. Соединение выполнено вакуумными шлангами (толстая резина), между насосами стоят металлические краны-шиберы, нержавейка+фторопласт (к Edwards шланг идёт напрямую). В дифнасос впаян коваровый ввод (прикреплён через быстросъёмные соединения манифолд с качественным краном большого сечения), к которому припаян (прикреплён через того же стандарта быстросъёмы) нержавеющий сильфон (любая резина будет загаживаться откачиваемыми веществами и гадить потом во всю систему, не позволяя достичь хоть сколько-то глубокого вакуума), оканчивающийся ещё одним краном (восхитительным в своём удобстве соединением типа UltraTorr. Всячески рекомендую). Метрология как таковая отсутствует (калибровалось по ВИТ-2 с ПМТ-4М и ПМИ-2), все измерения проводятся на основании положения кольца ПФЭ в сопле дифнасоса (степени и характера свечения разряда в трубке от качера, который позволяет с точностью до порядка измерить глубину вакуума вплоть до 10^-5 торр) и характера разряда от ВЧ генератора в откачиваемом объёме.
Основные принципы работы с вакуумом — а) это медленно, б) газит почти всё (исключения — качественная нержавейка, например), в) напустить воздух намного легче чем откачать его, г), самое важное: насос не «засасывает» молекулы газов, как это может представляться, он всего лишь не пропускает их в обратную сторону. Поэтому надо обеспечить все условия для их попадания внутрь насоса: трубки как можно шире, подогрев газа, чистое масло в дифнасосе и форваке, и т.д. и т.п.
Для контроля уровня разрежения рекомендую использовать источник высокочастотного поля, если нет хороших калиброванных вакууметров и обвески к ним. Лучше всего — качер.

3. Работа с электроникой.

Основная задача — обеспечить высокое напряжение высокой частоты и не очень большой мощности. С этим идеально справляется обычный однотактный генератор на 555 со строчником на выходе полевика, вот только одна проблема: для достижения большого напряжения у этой схемы необходим резонансный режим строчника, и резонанс должен достигаться на частотах в сотни килогерц, чтобы обеспечивать красивые разряды в шаре. Эту проблему пока решить так и не удалось, и приходится обходиться относительно низкими частотами — около 30-40 кГц.
На худой конец можно сделать просто блокинг-генератор или мультивибратор, но я тешу себя надеждой, что сумевший дойти уже до запитывания шара читатель может сделать ген на 555 таймере самостоятельно 😉
Неплохой идеей будет подключить к строчнику прерыватель: форма разрядов может изменяться очень интересным и непредсказуемым образом.

4. Работа с газами.

Самая интересная и неоднозначная область. Количество вариаций различных форм разряда, цветов и эффектов в разреженных газах совершенно неисчислимо; есть подозрение что сочетаниями можно получить почти любой цвет. Более того, в разных режимах работы источника напряжения газы могут вести себя и ионизироваться по-разному, часто непохоже на самих себя в других режимах.
Для напуска газов в систему необходимо изготовить напускатель. В общем случае это трубка, которая вставляется в разрыв шланга вакуумной системы. В трубку впаян нержавеющий капилляр, оканчивающийся краном-натекателем (кран с очень низкой и точно регулируемой пропускной способностью). По другую сторону крана расположен газовый баллон с соответствующим газом. Для плазмашара лучше изготовить два или три таких напускателя, чтобы иметь возможность напускать несколько разных газов одновременно. Естественно, вся конструкция напускателя должна быть герметичной относительно атмосферы, чтобы её можно было невозбранно вакуумировать.
Основные параметры, которые, по-видимому, влияют на характер разряда в шаре, таковы:
1) Частота источника напряжения. Чем она выше, тем легче происходит ионизация и тем мощнее накачка разряда.
2) Давление отдельного газа. Тот же неон может быть оранжевым, красным, белым, синим и розовым; ксенон — сине-белым, голубым, коричневым, зелёным или жёлтым при разных давлениях. Кроме того, тяжёлые газы — ксенон и криптон — имеют свойство шнуроваться при давлении выше некоторого критического.
3) Соотношение газов и примесей в смеси. Разумеется, можно смешивать газы, что будет влиять на лёгкость ионизации, цвет разряда и так далее. Например, небольшая добавка ксенона в неон приведёт к белым ксеноновым шнурам с красными окончаниями.
4) Плотность тока. В плазменном шаре она в основном определяется местом горения разряда: около потенциального электрода плотность тока максимальна, на краю сферы — минимальна. Это можно использовать для создания неравномерно окрашенных разрядных жгутов.

Возможных смесей и сочетаний газов неисчислимое множество, это область для исследований на годы, и я непременно попытаюсь привести свои знания к некой системе, когда накоплю достаточно материала, и опубликовать наработки. Пока что самое простое и понятное — чистые газы.
Чистые газы:
а) Ксенон. Самый тяжёлый из стабильных инертных газов, активно образует извивающиеся глистоподобные  тентакли при давлении выше определённого. Наиболее красивый, дорогой и редкий. Нормальный цвет — сине-фиолетовый, при сильных разрежениях — коричнево-голубой. Загрязнения органикой и галоген-органикой придают зелёный оттенок. Чувствителен к загрязнениям и примесям в плане лёгкости ионизации.
б) Криптон. Сильно похож на ксенон, но хуже жгутуется, труднее ионизируется, более коричневого оттенка.
в) Неон. Ионизируется при атмосферном давлении, образуя красно-белые жгуты, при понижении давления (или плотности тока) — становится оранжевым, и в целом придаёт любой смеси красный, розовый или оранжевый оттенки. Сильно критичен к чистоте, даже небольшие примеси убивают как яркость свечения, так и оранжевость цвета разряда.
г) Азот. Фиолетово-красноватые разряды, сильно напоминает воздух (ещё бы, воздух на 3/4 и есть азот).
д) Аргон. Похож на азот, фиолетовый при малой плотности тока, более оранжевый, чем красный, при большей. Как и неон ионизируется при атмосфере, сильно улучшает ионизацию других газов даже в виде небольшой примеси к ним. Около атмосферного давления приобретает ярко-голубо-белый цвет.

Самый простой и неэкономный способ смешивать газы внутри шара — просто напускать в откачанный шар много какого-либо газа, после чего попеременно откачивать избытки или добавлять второй газ. Все измерения только качественные, на основании формы разряда, но это лучше, чем ничего.

После получения требуемых эффектов внутри плазмашара остаётся только его отпаять, аккуратно заплавив и пережегши сосок штенгеля. Необходимые подробности процедуры описаны в литературе или разрабатываются самостоятельно с опытом; упомяну только, что стекло имеет некоторую инерционность в плане вязкости, и если нагреть отвакуумированный сосуд слишком сильно, он просто впячится в месте перегрева внутрь пузырём и лопнет, разрушив все труды. Поэтому греть следует очень, очень неспеша и аккуратно. Процедура отжига стандартная. Если всё сделано верно, можно радоваться успешному изготовлению настоящего плазменного шара на коленке, причём значительно более красивого и качественного, чем заводской хлам.

Ссылки по теме:

http://www.personal.psu.edu/sdb229/Plasma%20ball%20colors.html — неплохое описание цветов газов и смесей в плазменном шаре
http://www.youtube.com/user/nerodesign000 — огромные плазменные шары музейного качества
http://www.youtube.com/user/StandingWulf — химик-энтузиаст, ищущий красивые смеси газов под плазмашары
http://www.strattman.com/products/plasma/index.html — современные производители плазменной скульптуры. Ценники приводят в тихий ужас, но оно явно себя оправдывает.

01.10.12 Недавно сделал питальник к синему шару. Теперь он может быть просто воткнут в розетку и работать как обычные плазмашары. Смотрим видео!

Метки отсутствуют.

teslacoil.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *