А так ли хорошо знакомы вам опыты и наблюдения?

… пусты и полны заблуждений те науки, которые не порождены опытом – отцом всякой достоверности… Леонардо да Винчи

Природа дала нам глаза, чтобы мы узнали ее творения. Но она наделила нас также мозгом, способным понять эти творения. Галилео Галилей

… в противность ряду опытов не следует измышлять на авось каких-нибудь бреден. Исаак Ньютон

Время от времени следует производить самые дикие эксперименты. Из них почти никогда ничего не выходит, но если они удаются, то результат бывает потрясающим. Эразм Дарвин

Чем проще материалы иллюстративного опыта и чем более они привычны учащемуся, тем глубже он поймет идею, которую должен иллюстрировать этот опыт. Джеймс Клерк Максвелл Если последовательно опускать даже нетренированную руку в два сосуда с водой, то, как мы нашли на опыте, можно обнаружить разность температур меньше одной четверти градуса Цельсия. Уильям Томсон (лорд Кельвин) … опыт – единственный источник истины, только опыт может научить нас чему-либо новому… Анри Пуанкаре

Без экспериментаторов теоретики скисают. Лев Ландау

А так ли хорошо знакомы вам

ОПЫТЫ и НАБЛЮДЕНИЯ

Впереди лето. Конечно, каникулы – прекрасная возможность и отдохнуть, и развлечься на даче или в лагере, дома или на природе. Но там же вполне реально на практике, «вживую», убедиться в действии и всемогуществе физических законов – ведь они проросли из опытов и наблюдений. И необязательно для этого располагать сложным оборудованием, зачастую хватает лишь внимательного взгляда, простейших подручных средств, смекалки и элементарных расчетов. Надеемся, вы не проведете ближайшие месяцы в праздности, а дадите волю любознательности и сообразительности, поработаете и руками, и головой, найдете ответы на накопившиеся вопросы и озадачитесь новыми в преддверии будущих учебных лет. И наш журнал – вам в помощь. Предлагаем «для разминки» горстку летних упражнений.

Вопросы и задачи

1. При движении Земли по эллиптической орбите скорость ее все время меняется. Смогли бы вы обнаружить соответ-

?

ствующее ускорение, располагая, например, уровнем с $жидкостью?^{2.}$ Разложите на столе носовой платок и поставьте на него горлышком вниз пустую стеклянную бутылку. Как вытянуть платок из-под бутылки, не прикасаясь к $ней?^{3.}$ Вы встретили вечером двух ребят, которые катаются с одинаковой скоростью на велосипедах с разными по диаметру колесами. У кого из них ярче горит фонарик, работающий от генератора на ободе $колеса?^{4.}$ Как бросить на пол с высоты, например, 1 метр картонную (плоскую) спичку, чтобы она упала на $ребро?^{5.}$ Удастся ли вам поставить не разбитое яйцо вертикально на ровной поверхности (т.е. решить задачу о колумбовом $яйце)?^{6.}$ Переверните полную бутылку горлышком вниз. Почему вода выливается с $бульканьем?^{7.}$ Разложите зажженные спички по металлической, каменной и деревянной поверхностям. Какая из спичек будет гореть дольше, а какая быстрее потухнет?

8. Жарко, а ваш арбуз – теплый. Оказывается, если его опустить в нитяной сетке в очень горячую воду (но не больше, чем на полминуты!), то, разрезав его через 5–10 минут, вы обнаружите чуть ли не замороженную сердцевину. Как это $объяснить?^{9.}$ Почему роса вечером бывает теплее, чем $утром?^{10.}$ Как вы думаете, действовал бы имеющийся у вас термометр, если бы жидкость в нем имела тот же коэффициент теплового расширения, что и $стекло?^{11.}$ Обратите внимание на то, что летом полная Луна видна на небе меньше времени, чем зимой. Отчего $так?^{12.}$ Как меняются мощность и яркость лампы накаливания со $временем?^{13.}$ По нити лампы и по подводящим проводам идет один и тот же ток. Почему же нить раскаляется, а провода на ощупь остаются $холодными?^{14.}$ Если у вас рассыпались по полу мелкие гвозди, то как проще всего собрать их вместе и всыпать (именно всыпать!) в коробку?

Любопытно, что…

… в основе закона Архимеда лежал опытный факт: при погружении тела в воду оно становится легче. Поэтому наблюдения ученого в ванне порой называют первым в истории физическим экспериментом, а его закон – первым физическим законом. … проведя опыты с маятниками равной длины, Галилей пришел к замечательному выводу о равенстве скоростей свободного падения тел независимо от вида вещества. … более чем три века спустя участник экспедиции «Аполлон-15» астронавт Дейв Скотт, находясь на поверхности Луны, выпустил из рук молоток и перышко, и те прилунились одновременно – в полном согласии с законом Галилея. …научный соперник Ньютона, неутомимый Роберт Гук создал множество приборов для проведения экспериментов в Лондонском Королевском обществе. Скон- струировав хронометр со спиральной пружиной и исследуя возникающие в ней деформации, Гук установил закон упругости для твердых тел. … фактически первое экспериментальное свидетельство вращения Земли вокруг своей оси получил в 1851 году французский ученый Леон Фуко. Небольшой тяжелый шар, подвешенный на длинной проволоке, во время колебаний медленно поворачивался относительно земного наблюдателя. Поскольку плоскость колебаний маятника сохраняет свое положение в инерциальном пространстве, это доказывает, что поворачивается Земля. … опыт 1927 года американских физиков Дэвиссона и Джермера по бомбардировке электронами кристалла никеля блестяще подтвердил гипотезу де Бройля о связи между волнами и частицами – корпускулярно-волновом дуализме. … молодой немецкий экспериментатор Рудольф Мёссбауэр, исследуя поглощение и рассеяние гамма-квантов с помощью патефона с заводной ручкой (!), открыл в 1958 году эффект, удостоенный Нобелевской премии. … получить графен – двумерный материал, состоящий из углерода одноатомной толщины, – будущим нобелевским лауреатам, выпускникам Физтеха Андрею Гейму и Константину Новоселову удалось буквально «на коленке», используя простейшую технологию с обычной липкой лентой.

Что читать в «Кванте» об опытах и наблюдениях

(публикации последних лет)

1. «Наполеон-водолаз и Фейнман-экспериментатор» – 2017, №4, с. 42; 2. «Наблюдая за струей воды…» – 2017, №8, с. 30; 3. «Опыт по Галилею» – 2019, №4, с. 26; 4. «Наблюдения над туманом» – 2020, №1, с. 62; 5. «Загадка плоского стекла» – 2021, №9, с. 43; 6. «Три истории про воду» – 2022, №2, с. 40; 7. «Наблюдение двупреломления в кристалле кальцита» – 2022, №3, с. 33.

Материал подготовил А. Леонович