Интересные и простые эксперименты дома. Домашние опыты для детей

Умение видеть чудо в обыденных предметах отличает гения от других людей. Формируется творческое начало в раннем детстве, когда малыш пытливо изучает окружающий мир. Научные эксперименты, в том числе опыты с водой, - легкий способ заинтересовать ребенка естественными науками и отличный вид семейного досуга.

Из этой статьи вы узнаете

Чем хороша вода для домашних опытов

Вода - это идеальное вещество для знакомства с физическими свойствами предметов. Преимуществами привычной нам субстанции являются:

доступность и дешевизна;
способность пребывать в трех состояниях: твердом, парообразном и жидком;
способность легко растворять различные вещества;
прозрачность воды обеспечивает наглядность опыта: малыш сможет сам объяснить результат исследования;
безопасность и нетоксичность веществ, необходимых для экспериментов: ребенок может потрогать руками все, что его заинтересует;
не нужно дополнительных инструментов и оборудования, специальных навыков и знаний;
можно проводить исследования как дома, так и в детском саду.

Сложность проводимых опытов зависит от возраста ребенка и уровня его знаний. Начинать эксперименты с водой для детей лучше с простейших манипуляций, в старшей группе ДОУ или дома.

Опыты для малышей (4-6 лет)

Всем маленьким деткам нравится сам процесс переливания и смешивания жидкостей разного цвета. Первые занятия можно посвятить знакомству с органолептическими свойствами вещества: вкусом, запахом, цветом.

У детей подготовительной группы можно спросить, чем различаются минеральная вода и морская. В садике результаты исследований можно не доказывать и объяснять происходящее доступными словами.

Опыт прозрачности

Понадобится два прозрачных стаканчика: один с водой, другой - с непрозрачной жидкостью, например томатным соком, молоком, коктейльные трубочки или ложечки. В каждую емкость погрузить предметы и спросить малышей, в каком из стаканчиков трубочку видно, а в каком - нет? Почему? Какое вещество прозрачное, а какое непроницаемое?

Тонет – не тонет

Нужно приготовить два стакана с водой, соль и сырое свежее яйцо. Добавьте в один из стаканов соль из расчета две столовые ложки на стакан. Если опустить яйцо в чистую жидкость, оно опустится на дно, а если в соленую - окажется на поверхности воды. У ребенка сложится понятие о плотности вещества. Если взять большую емкость и постепенно доливать пресную воду в соленую, яйцо будет постепенно тонуть.

Заморозка

На начальном этапе достаточно будет налить воду в формочку вместе с ребенком и отправить в морозилку. Можно понаблюдать вместе за процессом таяния ледяного кубика, ускорить процесс, потрогав его пальчиками.

Потом усложнить эксперимент: положить на кубик льда толстую нить, посыпать поверхность солью. Через несколько мгновений все схватится вместе, и кубик можно будет поднять за нитку вверх.

Захватывающее зрелище представляют собой тающие кубики цветного льда, помещенные в прозрачную емкость с растительным маслом (можно взять детское). Опускающиеся на дно капельки воды образуют причудливый узор, который постоянно меняется.

Пар - это тоже вода

Для эксперимента воду нужно вскипятить. Обратите внимание детей, как над поверхностью поднимается пар. Подержите над емкостью с горячей жидкостью, например термосом, зеркальце или стеклянное блюдце. Покажите, как с него стекают капельки. Сделайте вывод: если нагреть воду, она превратится в пар, при охлаждении он снова перейдет в жидкое состояние.

«Заговор»

Это не опыт, а скорее фокус. Перед началом эксперимента спросите малышей, может ли вода в закрытой емкости поменять цвет от волшебного заклинания. На глазах у детей произнесите заговор, встряхните баночку, и бесцветная жидкость станет цветной.

Секрет в том, что на крышку емкости заранее наносится водорастворимая краска, акварель или гуашь. В момент встряхивания вода смывает слой краски и меняет цвет. Главное, не поворачивать внутреннюю часть крышки к зрителям.

Сломанный карандаш

Простейший опыт, демонстрирующий преломление изображения в жидкости, - это помещение трубочки или карандаша в прозрачный стакан, наполненный водой. Погруженная в жидкость часть изделия будет казаться деформированной, отчего карандаш выглядит сломанным.

Оптические свойства воды можно проверить и таким способом: взять два одинаковых по размеру яйца и погрузить одно из них в воду. Одно будет казаться больше, чем второе.

Расширение при замерзании

Возьмите пластмассовые трубочки для коктейля, залепите один конец пластилином, наполните водой до краев и закупорьте. Поместите трубочку в морозилку. Через некоторое время обратите внимание малыша, что жидкость, замерзая, расширилась и вытеснила пластилиновые пробки. Расскажите, что вода может разорвать емкость, если ее подвергнуть влиянию низких температур.

Сухая салфетка

На дно пустого стакана поместите сухую бумажную салфетку. Переверните его и опустите вертикально в таз с водой краями вниз до дна. Не допускайте попадания жидкости внутрь, удерживая стакан силой. Также в вертикальном направлении достаньте стакан из воды.

Если все выполнено правильно, бумажка в стакане не намокнет, этому будет препятствовать давление воздуха. Расскажите детям историю о водолазном колоколе, с помощью которого люди могут опускаться на дно водоема.

Подводная лодка

В стакан, наполненный водой, опускаем трубочку, сгибаем ее в нижней трети. Погружаем стакан полностью вверх донышком в емкость с водой таким образом, чтобы часть трубочки была на поверхности. Дуем в нее, воздух мгновенно наполняет стакан, он выскакивает из воды и переворачивается.

Можно рассказать детям о том, что рыбы используют этот прием: чтобы погрузиться на дно, сжимают мышцами воздушный пузырь, и из него выходит часть воздуха. Чтобы подняться на поверхность, накачивают воздух и всплывают.

Вращение ведра

Для проведения этого опыта желательно позвать на помощь папу. Порядок действий следующий: берется прочное ведро с крепкой ручкой и наполняется водой до половины. Выбирается место попросторнее, желательно проводить опыт на природе. Ведро нужно взять за ручку и быстро вращать таким образом, чтобы вода не пролилась. Когда эксперимент закончится, можно понаблюдать за брызгами, проливающимися из ведра.

Если ребенок достаточно взрослый, объясните ему, что жидкость удерживается благодаря центробежной силе. Испытать ее действие можно на аттракционах, принцип работы которых основан на круговом движении.

Исчезающая монетка

Для демонстрации этого опыта налейте в литровую банку воды и закройте крышкой. Достаньте монетку и дайте ее в руки малышу, чтобы он убедился, что она самая обыкновенная. Пусть ребенок положит ее на стол, а вы поставите сверху банку. Спросите у малыша, видит ли он денежку. Уберите емкость, и монетка снова будет видна.

Плавающая скрепка

Перед началом опыта спросите у ребенка, тонут ли в воде металлические предметы. Если он затруднится с ответом, бросьте вертикально в воду скрепку. Она погрузится на дно. Скажите малышу, что знаете волшебное заклинание, чтобы скрепка не тонула. С помощью плоского крючка, согнутого из второго экземпляра, медленно и аккуратно поместите горизонтально расположенную скрепку на поверхность воды.

Чтобы изделие стопроцентно не погрузилось на дно, предварительно натрите его свечкой. Фокус удается провести благодаря свойству воды, которое называется поверхностным натяжением.

Непроливающийся стакан

Для еще одного эксперимента, основанного на свойствах поверхностного натяжения воды, понадобится:

прозрачный гладкий стеклянный стакан;
горсть мелких металлических предметов: гаек, шайб, монеток;
масло, минеральное или растительное;
охлажденная вода.

Перед проведением опыта нужно смазать маслом края чистого сухого стакана. Наполните его водой и по одному опускайте металлические предметы. Поверхность воды перестанет быть плоской и начнет возвышаться над краями стакана. В какой-то момент пленка на поверхности лопнет, и жидкость прольется. Масло в этом опыте нужно для снижения соединения воды и поверхности стакана.

Цветы на воде

Необходимые материалы и инструменты:

бумага разной плотности и цвета, картон;
ножницы;
клей;
широкая емкость с водой: таз, глубокий поднос, блюдо.

Подготовительный этап – изготовление цветов. Нарежьте бумагу на квадраты со стороной 15 сантиметров. Сложите каждый из них пополам и еще раз вдвое. Произвольно вырежьте лепестки. Согните их пополам, чтобы лепестки образовывали бутон. Опустите каждый цветок в приготовленную воду.

Постепенно цветы начнут раскрываться. Скорость распускания будет зависеть от плотности бумаги. Лепестки выпрямляются вследствие набухания волокон материала.

Поиски сокровищ

Собрать мелкие игрушки, монетки, бусины и заморозить их в одном или нескольких частях льда. Суть игры в том, что по мере оттаивания предметы будут появляться на поверхности. Чтобы ускорить процесс, можно использовать кухонные принадлежности и различные инструменты: вилки, пинцет, нож с безопасным лезвием. Если играет несколько детей, можно устроить соревнование.

Все впиталось

Опыт знакомит ребенка со способностью предметов впитывать жидкости. Для его проведения возьмите губку и тарелку с водой. Погрузите губку в тарелку и наблюдайте вместе с ребенком, как вода поднимается вверх и губка становится мокрой. Поэкспериментируйте с различными предметами, какие-то обладают способностью впитывать жидкости, а какие-то - нет.

Кубики льда

Дети любят замораживать воду. Поэкспериментируйте с ними с формами и цветом: малыши убедятся, что жидкость повторяет форму емкости, в которую помещена. Заморозьте окрашенную воду кубиками, предварительно вставьте зубочистки или трубочки в каждую.

Из морозильной камеры вы достанете множество разноцветных корабликов. Наденьте бумажные паруса и опустите кораблики в воду. Лед начнет таять, образовывая причудливые цветные разводы: это проявляется диффузия жидкости.

Опыты с водой разной температуры

Этапы и условия процесса:

Приготовьте четыре одинаковых стеклянных стакана, акварельные краски или пищевые красители.
В два стакана налейте холодную воду, в два - теплую.
Теплую воду окрасьте в черный цвет, а холодную – в желтый.
Поставьте стакан с холодной водой в тарелку, емкость с теплой черной жидкостью накройте карточкой из пластика, переверните и поставьте так, чтобы стаканы располагались симметрично.
Осторожно вытащите карточку, старайтесь не сместить стаканы.
Холодная и теплая вода не смешаются благодаря свойствам физики.

Повторите эксперимент, но на этот раз вниз поставьте стакан с горячей водой.

Все опыты в детсаду проводите в игровой форме.

Опыты для школьников

Фокусы с водой для школьников нужно объяснять уже в начальном классе, знакомя с простейшими научными понятиями, тогда юный фокусник легко освоит в 8–11-м классе и физику, и химию.

Цветные слои

Возьмите пластиковую бутылку, треть ее заполните растительным маслом, треть - водой, а еще одну треть оставьте пустой. Всыпьте в бутылку пищевой краситель и закупорьте ее крышкой. Ребенок может убедиться, что масло легче воздуха, а вода - тяжелее.

Масло останется без изменений, а вода окрасится. Если бутылку встряхнуть, слои сместятся, но через несколько мгновений все станет, как было. При помещении емкости в морозильную камеру слой масла опустится вниз, а вода замерзнет сверху.

Решето-непроливайка

Все знают, что воду в решете не удержать. Покажите ребенку фокус: смажьте сито маслом и встряхните. Осторожно налейте немного воды по внутреннему краю сита. Вода вытекать не будет, так как ее удержит масляная пленка. Но если провести по дну пальцем, она разрушится, и жидкость вытечет.

Эксперимент с глицерином

Опыт можно провести накануне Нового года. Возьмите банку с винтовой крышкой, небольшую пластиковую игрушку, блестки, клей и глицерин. Приклейте игрушку, елочку, снеговика к внутренней стороне крышки.

Налейте в банку воды, добавьте блестки и глицерин. Плотно закройте крышкой с фигуркой внутри и переверните емкость. Благодаря глицерину блестки будут красиво кружиться вокруг фигурки, если регулярно перевертывать конструкцию. Баночку можно преподнести в качестве подарка.

Делаем облако

Это скорее экологический эксперимент. Если ребенок спросит у вас, из чего сделаны облака, проведите с ним такой опыт с водой. В банку объемом 3 литра налейте горячую воду, примерно на 2,5 сантиметра. Поместите на блюдце или противень кусочки льда и поставьте на банку так, чтобы горловина была полностью закрыта.

Вскоре внутри емкости образуется облачко тумана (пара). Вы можете обратить внимание дошкольника на конденсат и объяснить, почему идет дождь.

Торнадо

Часто и дети, и взрослые интересуются, как образуется такое атмосферное явление, как смерч. Вместе с детьми можно ответить на этот вопрос, устроив следующий эксперимент с водой, заключающийся в следующих этапах:

Подготовить две пластиковые бутылки объемом 2 литра, скотч, металлическую шайбу диаметром 2,5.
Наполнить одну из бутылок водой и положить на горлышко шайбу.
Вторую бутылку перевернуть, поставить на первую и плотно перемотать верхнюю часть обеих бутылок скотчем, чтобы не выливалась вода.
Перевернуть конструкцию так, чтобы бутылка с водой была сверху.
Устроить ураган: начать вращать устройство по спирали. Вытекающий ручеек превратиться в мини-торнадо.
Наблюдать за процессом, происходящим в бутылках.

Торнадо можно устроить и в банке. Для этого наполните ее водой, не доходя до краев на 4-5 сантиметров, добавьте средство для мытья посуды. Плотно закройте крышкой и встряхните банку.

Радуга

Объяснить малышу происхождение радуги можно следующим образом. В солнечной комнате установите широкую емкость с водой, рядом поставьте лист белой бумаги. Опустите в емкость зеркало, поймайте им солнечный луч, направляйте его в сторону листа так, чтобы появился спектр. Можно использовать фонарик.

Повелитель спичек

Налейте в тарелку воду и пустите плавать по поверхности спички. Опустите в воду кусочек сахара или мыла: в первом случае спички соберутся вокруг кусочка, во втором - отплывут от него. Это происходит потому, что сахар увеличивает силу поверхностного натяжения воды, а мыло уменьшает.

Вода течет вверх

Поместите в емкости с подкрашенной пищевым красителем водой белые цветы, лучше взять гвоздики или бледно-зеленые растения, например сельдерей. Через некоторое время цветы изменят цвет. Можно поступить проще: использовать в опыте с водой не цветы, а белые бумажные салфетки.

Интересный эффект получится, если один край полотенца поместить в воду определенного цвета, а другой - в другую, контрастного оттенка.

Вода из воздуха

Домашний увлекательный опыт наглядно показывает, как происходит процесс конденсации. Для его выполнения возьмите стеклянную банку, наполните ее кубиками льда, всыпьте ложку соли, встряхните несколько раз и закройте крышкой. Минут через 10 на внешней поверхности банки появятся капельки воды.

Для наглядности оберните ее бумажным полотенцем и убедитесь, что воды достаточно. Расскажите ребенку, где в природе можно увидеть процесс конденсации воды: например на холодных камнях под солнцем.

Бумажная крышка

Если перевернуть стакан с водой, она выльется. А может ли лист бумаги удержать воду? Для ответа на вопрос вырежьте из плотной бумаги плоскую крышку, превышающую диаметр краев стакана на 2-3 сантиметра.

Наполните стакан водой примерно до половины, поместите сверху бумажный лист и аккуратно переверните его. Из-за давления воздуха жидкость должна остаться в емкости.

Благодаря этому приколу ученик может заработать популярность среди одноклассников.

Мыльный вулкан

Понадобится: моющее средство, сода, уксус, картон для «вулкана», йод. Налить в стакан воду, уксус, средство для мытья посуды и несколько капель йода или другого красителя. Сделайте конус из темного картона и оберните емкость с ингредиентами так, чтобы края соприкасались. Всыпьте в стакан соду, вулкан начнет извергаться.

Насос из свечи

Этот занимательный фокус с водой демонстрирует силу закона гравитации. Возьмите маленькую свечу, установите ее на блюдце и зажгите. Налейте в блюдце немного подкрашенной воды. Накройте свечу стаканом, постепенно жидкость вытянется внутрь него. Объяснение в изменении давления внутри емкости.

Выращивание кристаллов

Результатом этого опыта будет получение красивых кристаллов на поверхности проволоки. Для их выращивания нужен крепкий раствор соли. Определить, достаточно ли насыщенный раствор получился, можно, добавив новую порцию соли. Если она уже не растворяется, раствор готов. Чем чище вода, тем лучше.

Чтобы очистить раствор от мусора, перелейте его в другую емкость. Опустите в раствор проволоку с петлей на конце и поставьте все в теплое место. Для получения узорных поделок скрутите проволоку требуемым образом. Через несколько дней проволока обрастает соляным «снегом».

Танцующая монетка

Нужны стеклянная бутылка, монета и вода. Поместите в морозилку пустую бутылку без крышки на 10 минут. Монетку, смоченную водой, положите на горлышко бутылки. Меньше чем через минуту холодный воздух от нагревания расширится и начнет вытеснять монетку, заставляя ее подскакивать на поверхности.

Волшебный шарик

Инструменты и материалы: уксус, пищевая сода, лимон, стакан, воздушный шарик, бутылочка, изолента и воронка.

Ход процесса:

Налейте в бутылку воду, всыпьте чайную ложку соды.
Смешайте три столовые ложки уксуса и сок лимона.
Быстро влейте смесь в бутылку с водой через воронку и наденьте шарик на горлышко бутылки со смесью воды и соды. Реакция наступит моментально: состав начнет «кипеть» и шарик надуется, так как произойдет вытеснение воздуха.

Чтобы воздух из бутылки попадал только в шарик, замотайте горлышко изолентой.

Шарики на сковородке

Если на раскаленную поверхность вылить немного воды, произойдет ее исчезновение (испарение). При добавлении еще одной порции на сковородке образуются шарики, напоминающие ртуть.

Горящая жидкость

Заклейте рабочую поверхность бенгальских палочек скотчем, оставив кончики, подожгите и опустите в прозрачный сосуд с водой. Палочки не погаснут, благодаря своему химическому составу в воде их огонь горит даже ярче, создавая эффект пылающей жидкости.

Управление водой

Сила звука – еще одно средство изменения направления потока жидкости. Результат можно наблюдать, используя мощный динамик. Под воздействием музыки или других звуковых эффектов вода принимает причудливую фантастическую форму, образуя пену и мини-фонтаны.

Радужная вода

Познавательный эксперимент основан на изменении плотности воды. Для процесса возьмите четыре маленьких стаканчика с водой, красители, шприц и сахарный песок.

В первый стаканчик добавьте краситель и оставьте на время. В оставшихся растворите последовательно 1, 2 и 3 чайной ложки сахара и красители разных цветов. В прозрачный стакан шприцом наливается несладкая жидкость. Затем также шприцом на дно аккуратно выпускается вода, куда добавлено 0,5 чайной ложки сахара.

Третий и четвертый шаг: выпускается раствор со средней и максимальной концентрацией таким же образом: ближе ко дну. Если все сделано правильно, в стакане получится вода с разноцветными слоями.

Красочная лампа

Крутой опыт вызывает восторг не только у детей 5-6 лет, но и у младших школьников, и у подростков. В стеклянную или пластиковую бутылку заливается в равных частях вода и подсолнечное масло, засыпается краситель. Запускает процесс опущенная в воду таблетка шипучего аспирина. Эффект усилится, если проводить этот опыт в темной комнате, обеспечивая подсветку с помощью фонарика.

Образование льда

Для трюка понадобятся пластиковая бутылка емкостью 0,5 литра, наполненная дистиллированной водой без газа, и морозильная камера. Поместите емкость в морозилку, спустя 2 часа достаньте ее и резко ударьте о твердую поверхность.

Вода на глазах начнет превращаться в лед. Объясняется эксперимент составом дистиллированной воды: в ней отсутствуют центры, отвечающие за кристаллизацию. После удара в жидкости появляются пузырьки, и процесс замораживания запускается.

Это далеко не все манипуляции, проводимые с водой. До неузнаваемости меняют ее свойства такие вещества, как крахмал, глина, шампунь. Почти все опыты дети 6-7 лет вполне могут проделывать сами на кухне или экспериментировать под наблюдением родителей, посмотрев видеоурок или поясняющие картинки.

Еще крутые опыты показаны в этом видео.

При необходимости нужно предлагать маленькому химику консультацию или помощь. Еще лучше проводить все исследования вместе: даже взрослые откроют для себя немало удивительных свойств воды.

ВАЖНО ! *при копировании материалов статьи обязательно указывайте активную ссылку на перво

Домашние опыты для детей 4 лет требуют фантазии и знания простых законов химии и физики. «Если эти науки в школе давались не очень хорошо, придется наверстывать упущенное время», подумают многие родители. Это не так, опыты могут быть очень простыми, не требующими особых познаний, умений и реактивов, но в то же время объясняющими фундаментальные законы природы.

Опыты для детей в домашних условиях помогут на практическом примере объяснить свойства веществ и законы их взаимодействия, пробудят интерес к самостоятельному исследованию окружающего мира. Интересные физические опыты научат детей быть наблюдательными, помогут логически мыслить, устанавливая закономерности между происходящими событиями и их следствием. Возможно, малыши не станут великими химиками, физиками или математиками, но навсегда сохранят в душе теплые воспоминания о родительском внимании.

Из этой статьи вы узнаете

Незнакомая бумага

Малышам нравится делать из бумаги аппликации, рисовать рисунки. Некоторые дети 4 лет осваивают искусство оригами вместе с родителями. Все знают, что бумага мягкая или плотная, белая или цветная. А на что способен обычный белый лист бумаги, если с ним поэкспериментировать?

Оживший бумажный цветок

Из листа бумаги вырезают звездочку. Загибают ее лучи внутрь в виде цветка. В чашку набирают воду и опускают звездочку на поверхность воды. Через некоторое время бумажный цветок, точно живой, начнет раскрываться. Вода намочит волокна целлюлозы, из которых состоит бумага, и расправит их.

Прочный мостик

Этот опыт с бумагой будет интересен для детей 3 лет. Спросите у малышей, как положить на середину тонкого листа бумаги между двумя стаканами яблоко, чтобы оно не упало. Как сделать бумажный мостик достаточно прочным, чтобы он выдерживал вес яблока? Сворачиваем лист бумаги гармошкой и кладем на опоры. Теперь он выдерживает вес яблока. Это объяснятся тем, что изменилась форма конструкции, которая и сделала бумагу достаточно прочной. На свойстве материалов становится прочнее в зависимости от формы, основаны проекты многих архитектурных творений, например, Эйфелева башня.

Ожившая змейка

Научные доказательства движения теплого воздуха вверх можно привести при помощи простого опыта. Из бумаги вырезают змейку, разрезая круг по спирали. Оживить бумажную змейку можно очень просто. В ее голове делают небольшую дырочку и подвешивают за нитку над источником тепла (батареей, обогревателем, горящей свечой). Змейка начнет быстро вращаться. Причина этого явления – восходящий вверх теплый поток воздуха, который раскручивает бумажную змейку. Точно так можно сделать бумажных птичек или бабочек, красивых и разноцветных, повесив их под потолком в квартире. Они будут вращаться от движения воздуха, как будто летая.

Кто сильнее

Этот занимательный эксперимент поможет установить какая фигура из бумаги более прочная. Для опыта понадобятся три листа офисной бумаги, клей и несколько тонких книг. Из одного листа бумаги склеивают колонну цилиндрической формы, из другого – треугольной формы, а из третьего – прямоугольной. Ставят «колонны» вертикально и испытывают их на прочность, аккуратно размещая сверху книги. В результате опыта окажется, что треугольная колонна самая слабая, а цилиндрическая самая сильная – она выдержит наибольший вес. Недаром колонны в храмах и зданиях делают именно цилиндрической формы, нагрузка на них распределяется равномерно по всей площади.

Удивительная соль

Обычная соль есть сегодня в каждом доме, без нее не обходится ни одно приготовление еды. Можно попробовать сделать красивые детские поделки из этого доступного продукта. Понадобится только соль, вода, проволока и немного терпения.

Соль имеет интересные свойства. Она может притягивать к себе воду, растворяясь в ней, увеличивая при этом плотность раствора. Но в перенасыщенном растворе соль опять превращается в кристаллы.

Для проведения эксперимента с солью из проволоки сгибают красивую симметричную снежинку или другую фигурку. В банке с теплой водой растворяют соль, пока она не перестанет растворяться. Опускают в банку согнутую проволоку, и ставят в тенек на несколько дней. Проволока обрастет в результате кристаллами соли, и станет похожа на красивую ледяную снежинку, которая не растает.

Вода и лед

Вода существует в трех агрегатных состояниях: пар, жидкость и лед. Цель этого опыта познакомить детей со свойствами воды и льда и сравнить их.

В 4 формочки для льда наливают воду, и помещают их в морозилку. Чтобы было интереснее можно подкрасить воду перед замораживанием разными красителями. В чашку наливают холодную воду, и бросают туда два кубика льда. По поверхности воды поплывут простые ледяные кораблики или айсберги. Этот опыт докажет, что лед легче воды.

Пока кораблики плавают, оставшиеся кубики льда посыпают солью. Смотрят, что будет происходить. Через короткое время, не успеет еще комнатный флот в чашке пойти ко дну (если вода довольно холодная), кубики, посыпанные солью, начнут рассыпаться. Это объясняется тем, что температура замерзания соленой воды ниже, чем обычной.

Огонь, который не сжигает

В давние времена, когда Египет был могущественной страной, Моисей убежал от гнева фараона и пас в пустыне стада. Однажды он увидел странный куст, который горел и не сгорал. То был особый огонь. А могут ли предметы, которые охвачены обычным пламенем, остаться целыми и невредимыми? Да, такое возможно, это можно доказать при помощи опыта.

Для эксперимента понадобится лист бумаги или денежная купюра. Столовая ложка спирта и две столовые ложки воды. Бумагу смачивают водой, чтобы вода в нее впиталась, сверху поливают спиртом и поджигают. Появляется огонь. Это горит спирт. Когда огонь погаснет бумага останется целой. Экспериментальный результат объясняется очень просто – температуры горения спирта, как правило, недостаточно для того, чтобы испарить влагу, которой пропитана бумага.

Природные индикаторы

Если малыш хочет почувствовать себя настоящим химиком, можно изготовить для него специальную бумагу, которая будет менять цвет в зависимости от кислотности среды.

Природный индикатор готовят из сока краснокочанной капусты, содержащей антоцианин. Это вещество изменяет цвет в зависимости от того с какой жидкостью контактирует. В кислом растворе бумага, пропитанная антоцианином, окрасится в желтый цвет, в нейтральном растворе станет зеленой, а в щелочном – синей.

Для приготовления природного индикатора возьмите фильтровальную бумагу, кочан красной капусты, марлю и ножницы. Капусту тонко нашинкуйте и выжмите сок через марлю, помяв руками. Пропитайте лист бумаги соком и просушите. Затем разрежьте сделанный индикатор на полоски. Ребенок может опускать бумажку в четыре разные жидкости: молоко, сок, чай или мыльный раствор, и смотреть, как будет изменяться цвет индикатора.

Электризация трением

В древности люди заметили особую способность янтаря притягивать легкие предметы, если его потереть шерстяной тканью. Знание об электричестве они еще не имели, поэтому объясняли это свойство, духом, живущим в камне. Именно от греческого названия янтаря – электрон и произошло слово электричество.

Такими удивительными свойствами обладает не только янтарь. Можно провести простой опыт, чтобы увидеть как стеклянная палочка или пластмассовая расческа притягивает к себе маленькие кусочки бумаги. Для этого стекло нужно потереть шелком, а пластмассу шерстью. Они начнут притягивать мелкие обрывки бумаги, которые будут к ним липнут. Через время эта способность предметов пропадет.

Можно обсудить с детьми, что это явление происходит благодаря электризации трением. При быстром трении ткани о предмет могут появиться искры. Молния в небе и гром – это тоже следствие трения воздушных потоков и возникновения разрядов электричества в атмосфере.

Растворы разной плотности – занятные подробности

Получить разноцветную радугу в стакане из жидкостей разных цветов можно, приготовив желе, и заливая его слой за слоем. Но есть способ более простой, хотя не такой вкусный.

Для проведения опыта понадобится сахар, постное масло обычная вода и красители. Из сахара, готовят концентрированный сладкий сироп, а чистую воду окрашивают красителем. В стакан наливают сахарный сироп, потом аккуратно по стенке стакана, чтобы жидкости не смешались, наливают чистую воду, в конце добавляют постное масло. Сахарный сироп должен быть холодным, а подкрашенная вода теплой. Все жидкости останутся в стакане подобно маленькой радуге, не смешиваясь между собой. На дне будет самый плотный сахарный сироп, вверху водичка, а масло, как самое легкое окажется поверх воды.

Цветной взрыв

Еще один интересный эксперимент можно провести, используя различную плотность растительного масла и воды, устроив в банке цветной взрыв. Для опыта понадобится банка с водой, несколько ложек растительного масла, пищевые красители. В небольшой емкости смешивают несколько сухих пищевых красителей с двумя ложками растительного масла. Сухие крупинки красителей не растворяются в масле. Теперь масло выливают в банку с водой. Тяжелые крупинки красителей будут оседать на дно, постепенно освобождаясь из масла, которое останется на поверхности воды, образуя цветные завихрения, как от взрыва.

Домашний вулкан

Полезные географические знания могут быть не такими скучными для четырехлетнего малыша, если вы устроите наглядную демонстрацию извержения вулкана на острове. Для проведения опыта понадобится пищевая сода, уксус, 50 мл воды и столько же моющего средства.

Небольшой пластиковый стаканчик или бутылку устанавливают в жерло вулкана, вылепленное из цветного пластилина. Но прежде в стаканчик насыпают пищевую соду, наливают воду, подкрашенную в красный цвет и моющее средство. Когда импровизированный вулкан готов, в его жерло наливают немного уксуса. Начинается бурный процесс пенообразования, из-за того, что сода и уксус вступают в реакцию. Из жерла вулкана начинает выливаться «лава», образованная красной пеной.

Опыты и эксперименты для детей 4 лет, как вы убедились, не нуждаются в сложных реактивах. Но они не менее увлекательны, особенно с интересным рассказом о причине происходящего.

Совсем скоро выходит ремейк «Охотников за привидениями», и это отличный повод пересмотреть старый фильм и изучить неньютоновские жидкости. Один из героев фильма, глуповатое привидение Лизун, - хороший образ для визуализации. Это персонаж, который очень любит кушать, а ещё он умеет проникать сквозь стены.

Нам понадобится:

картофель,
тоник.

Что делаем

Очень мелко (можно измельчить в комбайне) режем картофель и заливаем горячей водой. Через 10–15 минут слейте воду через сито в чистую миску и отставьте в сторону. На дне появится осадок - крахмал. Слейте воду, крахмал останется в миске. В принципе, вы уже получите неньютоновскую жидкость. С ней можно играть и наблюдать, как под руками она твердеет, а сама по себе становится жидкой. Ещё можно добавить пищевой краситель - для яркого цвета.

Trevor Cox/Flickr.com

А теперь добавим немного магии.

Крахмал нужно высушить (оставить на пару дней). А затем добавить к нему тоник и сделать эдакое тесто, которое легко взять в руку. В ладонях оно будет сохранять свою консистенцию, а если вы остановитесь и перестанете его месить, начнёт растекаться.

Если включить ультрафиолетовую лампу, то вы и ваш ребёнок увидите, как тесто начнёт светиться. Это происходит из-за хинина, который содержится в тонике. Выглядит волшебно: сияющая субстанция, которая ведёт себя так, словно нарушает все законы физики.

2. Получить суперспособности

Герои комиксов сейчас особенно популярны, поэтому вашему ребёнку понравится чувствовать себя могущественным Магнето, который умеет управлять металлами.

Нам понадобится:

тонер для принтера,
магнит,
растительное масло.

Что делаем

С самого начала приготовьтесь к тому, что после проведения этого опыта вам потребуется много салфеток или тряпочек - будет довольно грязно.

В небольшую ёмкость насыпьте около 50 мл тонера для лазерных принтеров. Добавьте две столовые ложки растительного масла и очень хорошо перемешайте. Готово - у вас в руках жидкость, которая будет реагировать на магнит.

Jerald San Hose/Flickr.com

Можно приложить магнит к ёмкости и смотреть, как жидкость буквально прилипает к стенке, формируя забавный «ёжик». Будет ещё интереснее, если вы найдёте доску, на которую не жаль вылить немного чёрной смеси, и предложите ребёнку с помощью магнита поуправлять каплей тонера.

3. Превратить молоко в корову

Предложите ребёнку сделать жидкое твёрдым, не прибегая к заморозке. Это очень простой и впечатляющий опыт, правда, чтобы получить результат, придётся пару дней подождать. Зато какой эффект!

Нам понадобится:

стакан ,
уксус.

Что делаем

Нагреваем стакан молока в микроволновой печи или на плите. Не кипятим. Затем в него нужно добавить столовую ложку уксуса. А теперь начинаем мешать. Активно двигаем ложкой в стакане, чтобы увидеть, как появляются белые сгустки. Это казеин - белок, который содержится в молоке.

Когда сгустков будет много, слейте смесь через сито. Всё, что останется в дуршлаге, нужно встряхнуть, а затем выложить на бумажное полотенце и немного просушить. Затем начните разминать материал руками. Он будет похож на тесто или глину. На этом этапе можно добавить пищевые красители или блёстки, чтобы сделать белую массу ярче и интереснее для малыша.

Предложите ребёнку слепить что-то из этого материала - фигурку животного (например, коровы) или какой-нибудь другой предмет. Но можно и просто выложить массу в пластиковую форму. Оставьте сушиться на день-два.

Когда масса высохнет, у вас получится фигурка из очень твёрдого гипоаллергенного материала. Такую «самодельную пластмассу» использовали до 1930-х годов. Из казеина делали украшения, фурнитуру, пуговицы.

4. Управлять змеями

Получение реакции уксуса и соды - чуть ли не самый скучный опыт, который можно представить. «Вулканы» и «шипучки» не будут интересны современным детям. Зато можно предложить ребёнку стать «повелителем змей» и показать, как же всё-таки реагируют кислота и щёлочь.

Нам понадобится:

упаковка желейных червячков,
сода,
уксус.

Что делаем

Берём два больших прозрачных стакана. В один наливаем воды и насыпаем соды. Перемешиваем. Открываем упаковку желейных червячков. Лучше разрезать каждого из них вдоль, сделать тоньше. Тогда опыт будет более зрелищным.

Тонких червячков нужно положить в смесь воды и соды и перемешать. Отставить в сторону на 5 минут.

В другой стакан наливаем уксус. А теперь добавляем в этот сосуд червячков, которые побывали в стакане с содой. Из-за соды на их поверхности будут видны пузыри. Значит, реакция идёт. Чем больше червячков вы добавите в стакан, тем больше газа выделится. И спустя какое-то время пузыри будут поднимать червячков к поверхности. Добавите больше соды - реакция будет активнее и червячки сами начнут вылезать из стакана. Круто!

5. Сделать голограмму как в «Звёздных войнах»

Конечно, в домашних условиях настоящую голограмму создать сложно. Но её подобие - вполне реально и даже не очень трудно. Вы научитесь использовать свойства света и превращать 2D-картинки в объёмные изображения.

Нам понадобится:

смартфон,
коробка от компакт-диска,
канцелярский нож,
скотч,
бумага,
карандаш.

Что делаем

На бумаге нужно начертить трапецию. Чертёж можно увидеть на фото: длина нижней стороны трапеции - 6 см, верхней - 1 см.

BoredPanda.com

Аккуратно вырезайте трапецию из бумаги и доставайте коробку от CD. Нам нужна прозрачная её часть. Приложите выкройку к пластику и с помощью канцелярского ножа вырежьте из пластика трапецию. Повторите ещё три раза - нам понадобится четыре одинаковых прозрачных элемента.

Теперь их нужно склеить вместе с помощью скотча так, чтобы получилось подобие воронки или усечённой пирамиды.

Возьмите смартфон и запустите на нём одно из таких видео . Поставьте пластиковую пирамиду узкой частью вниз в центр экрана. Внутри вы увидите «голограмму».

Giphy.com

Можно запустить видео с персонажами из «Звёздных войн» и, например, воссоздать известную запись принцессы Леи или же полюбоваться собственным миниатюрным BB-8.

6. Выйти сухим из воды

Построить замок из песка на берегу моря сможет каждый ребёнок. А как насчёт того, чтобы выстроить его под водой? Попутно вы сможете изучить понятие «гидрофобный».

Нам понадобится:

цветной песок для аквариумов (можно взять и обычный, но его нужно промыть и высушить),
гидрофобный спрей для обуви.

Что делаем

Аккуратно высыпаем песок на большую тарелку или противень. Наносим на него гидрофобный спрей. Делаем это очень тщательно: распыляем, перемешиваем, повторяем несколько раз. Задача простая - убедиться, что каждую песчинку обволакивает защитный слой.

University of Exeter/Flickr.com

Когда песок высохнет, соберите его в бутылку или пакет. Возьмите большую ёмкость для воды (например, банку с широким горлышком или аквариум). Покажите ребёнку, как «работает» гидрофобный песок. Если насыпать его тонкой струйкой в воду, он опустится на дно, но останется сухим. Это легко проверить: пусть малыш возьмёт немного песка со дна ёмкости. Как только песок поднимется из воды, он рассыплется в ладони.

7. Засекречивать информацию лучше, чем Джеймс Бонд

Писать секретные послания лимонным соком - прошлый век. Есть другой способ получить невидимые чернила, который к тому же позволяет узнать немного больше о реакции йода и крахмала.

Нам понадобится:

бумага,
кисть.

Что делаем

Сначала варим рис. Кашу можно будет съесть потом, а нам нужен отвар - в нём много крахмала. Опустите в него кисть и напишите на бумаге секретное послание, например «Я знаю, кто вчера съел всё печенье». Подождите, пока бумага высохнет. Крахмальные буквы будут невидимы. Чтобы расшифровать послание, нужно смочить другую кисть или ватный тампон в растворе йода и воды и провести ей по написанному. Из-за химической реакции на бумаге начнут проступать синие буквы. Вуаля!

Дети всегда стараются узнать что-то новое каждый день, и у них всегда много вопросов. Им можно объяснять некоторые явления, а можно наглядно показать, как работает та или иная вещь, тот или иной феномен. В этих экспериментах дети не только узнают что-то новое, но и научатся создавать разные поделки, с которыми далее смогут играть.

1. Опыты для детей: лимонный вулкан

Вам понадобится:

– 2 лимона (на 1 вулкан)

– пищевая сода

– пищевые красители или акварельные краски

– средство для мытья посуды

– деревянная палочка или ложечка (при желании)

– поднос.

1. Срежьте нижнюю часть лимона, чтобы его можно было поставить на ровную поверхность.

2. С обратной стороны вырежьте кусок лимона, как показано на изображении.

* Можно отрезать пол лимона и сделать открытый вулкан.

3. Возьмите второй лимон, разрежьте его наполовину и выдавите из него сок в чашку. Это будет резервный лимонный сок.

4. Поставьте первый лимон (с вырезанной частью) на поднос и ложечкой “помните” лимон внутри, чтобы выдавить немного сока. Важно, чтобы сок был внутри лимона.

5. Добавьте внутрь лимона пищевой краситель или акварель, но не размешивайте.

6. Налейте внутрь лимона средство для мытья посуды.

7. Добавьте в лимон полную ложку пищевой соды. Начнется реакция. Палочкой или ложечкой можете размешивать все, что внутри лимона – вулкан начнется пениться.

8. Чтобы реакция продолжалась дольше, можете добавлять постепенно еще соды, красители, мыло и резервный лимонный сок.

2. Домашние опыты для детей: электрические угри из жевательных червяков

Вам понадобится:

– 2 стакана

– небольшая емкость

– 4-6 жевательных червяков

– 3 столовые ложки пищевой соды

– 1/2 ложки уксуса

– 1 чашка воды

– ножницы, кухонный или канцелярский нож.

1. Ножницами или ножом разрежьте вдоль (именно вдоль – это будет непросто, но наберитесь терпения) каждого червяка на 4 (или более) частей.

* Чем меньше кусочек, тем лучше.

* Если ножницы не хотят нормально резать, попробуйте промыть их водой с мылом.

2. В стакане размешайте воду и пищевую соду.

3. Добавьте в раствор воды и соды кусочки червяков и размешайте.

4. Оставьте червячков в растворе на 10-15 минут.

5. С помощью вилки переместите кусочки червяков на небольшую тарелку.

6. Налейте пол ложки уксуса в пустой стакан и начните по очереди класть в него червячков.

* Эксперимент можно повторить, если промыть червячков обычной водой. Спустя несколько попыток ваши червячки начнут растворяться, и тогда придется нарезать новую партию.

3. Опыты и эксперименты: радуга на бумаге или как свет отражается на ровной поверхности

Вам понадобится:

– миска с водой

– прозрачный лак для ногтей

– маленькие кусочки черной бумаги.

1. Добавьте в миску с водой 1-2 капли прозрачного лака для ногтей. Посмотрите, как лак расходится по воде.

2. Быстро (спустя 10 секунд) окуните кусок черной бумаги в миску. Выньте его и дайте высохнуть на бумажном полотенце.

3. После того, как бумага высохла (это происходит быстро) начните поворачивать бумагу и посмотрите на радугу, которая отображается на ней.

* Чтобы лучше увидеть радугу на бумаге, смотрите на нее под солнечными лучами.

4. Опыты в домашних условиях: дождевое облако в банке

Когда маленькие капли воды скапливаются в облаке, они становятся все тяжелее и тяжелее. В итоге они достигнут такого веса, что больше не смогут оставаться в воздухе и начнут падать на землю – так появляется дождь.

Это явление можно показать детям с помощью простых материалов.

Вам понадобится:

– пена для бритья

– пищевой краситель.

1. Наполните банку водой.

2. Сверху нанесите пену для бритья – это будет облако.

3. Пусть ребенок начнет капать пищевой краситель на “облако”, пока не начнется “дождь” – капли красителя начнут падать на дно банки.

Во время эксперимента объясните данное явление ребенку.

Вам понадобится:

– теплая вода

– подсолнечное масло

– 4 пищевых красителя

1. Наполните банку на 3/4 теплой водой.

2. Возьмите миску и размешайте в ней 3-4 ложки масла и несколько капель пищевых красителей. В данном примере было использовано по 1 капле каждого их 4-х красителей – красный, желтый, синий и зеленый.

3. Вилкой размешайте красители и масло.

4. Аккуратно налейте смесь в банку с теплой водой.

5. Посмотрите, что произойдет – пищевой краситель начнет медленно опускаться через масло в воду, после чего каждая капля начнет рассеиваться и смешиваться с другими каплями.

* Пищевой краситель растворяется в воде, но не в масле, т.к. плотность масла меньше воды (поэтому оно и “плавает” на воде). Капля красителя тяжелее масла, поэтому она начнет погружаться, пока не дойдет до воды, где начнет рассеиваться и походить на небольшой фейерверк.

6. Интересные опыты: в олчок, в котором сливаются цвета

Вам понадобится:

– вырезанное из бумаги колесо, раскрашенное в цвета радуги

– резинка или толстая нить

– картон

– клей-карандаш

– ножницы

– шпажка или отвертка (чтобы сделать отверстия в бумажном колесе).

1. Выберите и распечатайте два шаблона, которые вы хотите использовать.

2. Возьмите кусок картона и с помощью клея-карандаша приклейте один шаблон к картону.

3. Вырежьте приклеенный круг из картона.

4. К обратной стороне картонного круга приклейте второй шаблон.

5. Шпажкой или отверткой сделайте два отверстия в круге.

6. Просуньте нить через отверстия и завяжите концы в узел.

Теперь можете крутить ваш волчок и смотреть, как сливаются цвета на кругах.

7. Опыты для детей в домашних условиях: медуза в банке

Вам понадобится:

– небольшой прозрачный полиэтиленовый пакет

– прозрачная пластиковая бутылка

– пищевой краситель

– ножницы.

1. Положите полиэтиленовый пакет на ровную поверхность и разгладьте его.

2. Отрежьте дно и ручки пакета.

3. Разрежьте пакет вдоль справа и слева, чтобы у вас получились два листа из полиэтилена. Вам понадобится один лист.

4. Найдите центр полиэтиленового листа и сложите его как шарик, чтобы сделать голову медузы. Завяжите ниткой в области “шеи” медузы, но не слишком туго – вам нужно оставить небольшое отверстие, чтобы через него налить воду в голову медузы.

5. Голова есть, теперь перейдем к щупальцам. Сделайте надрезы в листе – от низа до головы. Вам нужно примерно 8-10 щупальцев.

6. Каждое щупальце разрежьте еще на 3-4 более мелкие детали.

7. Налейте немного воды в голову медузы, оставив место для воздуха, чтобы медуза могла “плавать” в бутылке.

8. Наполните бутылку водой и засуньте в нее вашу медузу.

9. Капните пару капель синего или зеленого пищевого красителя.

* Закройте плотно крышку, чтобы вода не выливалась.

* Пусть дети переворачивают бутылку, и смотрят, как в ней плавает медуза.

8. Химические опыты: магические кристаллы в стакане

Вам понадобится:

– стеклянный стакан или миска

– пластиковая миска

– 1 чашка соли Эпсома (сульфат магния) – используется в солях для ванн

– 1 чашка горячей воды

– пищевой краситель.

1. Насыпьте соль Эпсома в миску и добавьте горячей воды. Можете добавить в миску пару капель пищевого красителя.

2. В течение 1-2 минут размешивайте содержимое миски. Большая часть гранул соли должна раствориться.

3. Налейте раствор в стакан или бокал и поместите его в морозилку на 10-15 минут. Не волнуйтесь, раствор не настолько горяч, чтобы стакан треснул.

Сотни тысяч физических опытов было поставлено за тысячелетнюю историю науки. Сложно отобрать несколько «самых-самых».Среди физиков США и Западной Европы был проведен опрос. Исследователи Роберт Криз и Стони Бук просили их назвать наиболее красивые за всю историю физические эксперименты. Об опытах, вошедших в первую десятку по итогам выборочного опроса Криза и Бука, рассказал научный работник Лаборатории нейтринной астрофизики высоких энергий, кандидат физико-математических наук Игорь Сокальский.

1. Эксперимент Эратосфена Киренского

Один из самых древних известных физических экспериментов, в результате которого был измерен радиус Земли, был проведен в III веке до нашей эры библиотекарем знаменитой Александрийской библиотеки Эрастофеном Киренским. Схема эксперимента проста. В полдень, в день летнего солнцестояния, в городе Сиене (ныне Асуан) Солнце находилось в зените и предметы не отбрасывали тени. В тот же день и в то же время в городе Александрии, находившемся в 800 километрах от Сиена, Солнце отклонялось от зенита примерно на 7°. Это составляет около 1/50 полного круга (360°), откуда получается, что окружность Земли равна 40 000 километров, а радиус 6300 километров. Почти невероятным представляется то, что измеренный столь простым методом радиус Земли оказался всего на 5% меньше значения, полученного самыми точными современными методами, сообщает сайт «Химия и жизнь».

2. Эксперимент Галилео Галилея

В XVII веке господствовала точка зрения Аристотеля, который учил, что скорость падения тела зависит от его массы. Чем тяжелее тело, тем быстрее оно падает. Наблюдения, которые каждый из нас может проделать в повседневной жизни, казалось бы, подтверждают это. Попробуйте одновременно выпустить из рук легкую зубочистку и тяжелый камень. Камень быстрее коснется земли. Подобные наблюдения привели Аристотеля к выводу о фундаментальном свойстве силы, с которой Земля притягивает другие тела. В действительности на скорость падения влияет не только сила притяжения, но и сила сопротивления воздуха. Соотношение этих сил для легких предметов и для тяжелых различно, что и приводит к наблюдаемому эффекту.

Итальянец Галилео Галилей усомнился в правильности выводов Аристотеля и нашел способ их проверить. Для этого он сбрасывал с Пизанской башни в один и тот же момент пушечное ядро и значительно более легкую мушкетную пулю. Оба тела имели примерно одинаковую обтекаемую форму, поэтому и для ядра, и для пули силы сопротивления воздуха были пренебрежимо малы по сравнению с силами притяжения. Галилей выяснил, что оба предмета достигают земли в один и тот же момент, то есть скорость их падения одинакова.

Результаты, полученные Галилеем, - следствие закона всемирного тяготения и закона, в соответствии с которым ускорение, испытываемое телом, прямо пропорционально силе, действующей на него, и обратно пропорционально массе.

3. Другой эксперимент Галилео Галилея

Галилей замерял расстояние, которое шары, катящиеся по наклонной доске, преодолевали за равные промежутки времени, измеренный автором опыта по водяным часам. Ученый выяснил, что если время увеличить в два раза, то шары прокатятся в четыре раза дальше. Эта квадратичная зависимость означала, что шары под действием силы тяжести движутся ускоренно, что противоречило принимаемому на веру в течение 2000 лет утверждению Аристотеля о том, что тела, на которые действует сила, движутся с постоянной скоростью, тогда как если сила не приложена к телу, то оно покоится. Результаты этого эксперимента Галилея, как и результаты его эксперимента с Пизанской башней, в дальнейшем послужили основой для формулирования законов классической механики.

4. Эксперимент Генри Кавендиша

После того как Исаак Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения: сила притяжения между двумя телами с массами Мит, удаленных друг от друга на расстояние r, равна F=γ (mM/r2), оставалось определить значение гравитационной постоянной γ - Для этого нужно было измерить силу притяжения между двумя телами с известными массами. Сделать это не так просто, потому что сила притяжения очень мала. Мы ощущаем силу притяжения Земли. Но почувствовать притяжение даже очень большой оказавшейся поблизости горы невозможно, поскольку оно очень слабо.

Нужен был очень тонкий и чувствительный метод. Его придумал и применил в 1798 году соотечественник Ньютона Генри Кавендиш. Он использовал крутильные весы - коромысло с двумя шариками, подвешенное на очень тонком шнурке. Кавендиш измерял смещение коромысла (поворот) при приближении к шарикам весов других шаров большей массы. Для увеличения чувствительности смещение определялось по световым зайчикам, отраженным от зеркал, закрепленных на шарах коромысла. В результате этого эксперимента Кавендишу удалось довольно точно определить значение гравитационной константы и впервые вычислить массу Земли.

5. Эксперимент Жана Бернара Фуко

Французский физик Жан Бернар Леон Фуко в 1851 году экспериментально доказал вращение Земли вокруг своей оси с помощью 67-метрового маятника, подвешенного к вершине купола парижского Пантеона. Плоскость качания маятника сохраняет неизменное положение по отношению к звездам. Наблюдатель же, находящийся на Земле и вращающийся вместе с ней, видит, что плоскость вращения медленно поворачивается в сторону, противоположную направлению вращения Земли.

6. Эксперимент Исаака Ньютона

В 1672 году Исаак Ньютон проделал простой эксперимент, который описан во всех школьных учебниках. Затворив ставни, он проделал в них небольшое отверстие, сквозь которое проходил солнечный луч. На пути луча была поставлена призма, а за призмой - экран. На экране Ньютон наблюдал «радугу»: белый солнечный луч, пройдя через призму, превратился в несколько цветных лучей - от фиолетового до красного. Это явление называется дисперсией света.

Сэр Исаак был не первым, наблюдавшим это явление. Уже в начале нашей эры было известно, что большие монокристаллы природного происхождения обладают свойством разлагать свет на цвета. Первые исследования дисперсии света в опытах со стеклянной треугольной призмой еще до Ньютона выполнили англичанин Хариот и чешский естествоиспытатель Марци.

Однако до Ньютона подобные наблюдения не подвергались серьезному анализу, а делавшиеся на их основе выводы не перепроверялись дополнительными экспериментами. И Хариот, и Марци оставались последователями Аристотеля, который утверждал, что различие в цвете определяется различием в количестве темноты, «примешиваемой» к белому свету. Фиолетовый цвет, по Аристотелю, возникает при наибольшем добавлении темноты к свету, а красный - при наименьшем. Ньютон же проделал дополнительные опыты со скрещенными призмами, когда свет, пропущенный через одну призму, проходит затем через другую. На основании совокупности проделанных опытов он сделал вывод о том, что «никакого цвета не возникает из белизны и черноты, смешанных вместе, кроме промежуточных темных

количество света не меняет вида цвета». Он показал, что белый свет нужно рассматривать как составной. Основными же являются цвета от фиолетового до красного.

Этот эксперимент Ньютона служит замечательным примером того, как разные люди, наблюдая одно и то же явление, интерпретируют его по-разному и только те, кто подвергает сомнению свою интерпретацию и ставит дополнительные опыты, приходят к правильным выводам.

7. Эксперимент Томаса Юнга

До начала XIX века преобладали представления о корпускулярной природе света. Свет считали состоящим из отдельных частиц - корпускул. Хотя явления дифракции и интерференции света наблюдал еще Ньютон («кольца Ньютона»), общепринятая точка зрения оставалась корпускулярной.

Рассматривая волны на поверхности воды от двух брошенных камней, можно заметить, как, накладываясь друг на друга, волны могут интерферировать, то есть взаимогасить либо взаимоусиливать друг друга. Основываясь на этом, английский физик и врач Томас Юнг проделал в 1801 году опыты с лучом света, который проходил через два отверстия в непрозрачном экране, образуя, таким образом, два независимых источника света, аналогичных двум брошенным в воду камням. В результате он наблюдал интерференционную картину, состоящую из чередующихся темных и белых полос, которая не могла бы образоваться, если бы свет состоял из корпускул. Темные полосы соответствовали зонам, где световые волны от двух щелей гасят друг друга. Светлые полосы возникали там, где световые волны взаимоусиливались. Таким образом была доказана волновая природа света.

8. Эксперимент Клауса Йонссона

Немецкий физик Клаус Йонссон провел в 1961 году эксперимент, подобный эксперименту Томаса Юнга по интерференции света. Разница состояла в том, что вместо лучей света Йонссон использовал пучки электронов. Он получил интерференционную картину, аналогичную той, что Юнг наблюдал для световых волн. Это подтвердило правильность положений квантовой механики о смешанной корпускулярно-волновой природе элементарных частиц.

9. Эксперимент Роберта Милликена

Представление о том, что электрический заряд любого тела дискретен (то есть состоит из большего или меньшего набора элементарных зарядов, которые уже не подвержены дроблению), возникло еще в начале XIX века и поддерживалось такими известными физиками, как М.Фарадей и Г.Гельмгольц. В теорию был введен термин «электрон», обозначавший некую частицу - носитель элементарного электрического заряда. Этот термин, однако, был в то время чисто формальным, поскольку ни сама частица, ни связанный с ней элементарный электрический заряд не были обнаружены экспериментально. В 1895 году К.Рентген во время экспериментов с разрядной трубкой обнаружил, что ее анод под действием летящих из катода лучей способен излучать свои, Х-лучи, или лучи Рентгена. В том же году французский физик Ж.Перрен экспериментально доказал, что катодные лучи - это поток отрицательно заряженных частиц. Но, несмотря на колоссальный экспериментальный материал, электрон оставался гипотетической частицей, поскольку не было ни одного опыта, в котором участвовали бы отдельные электроны.

Американский физик Роберт Милликен разработал метод, ставший классическим примером изящного физического эксперимента. Милликену удалось изолировать в пространстве несколько заряженных капелек воды между пластинами конденсатора. Освещая рентгеновскими лучами, можно было слегка ионизировать воздух между пластинами и изменять заряд капель. При включенном поле между пластинами капелька медленно двигалась вверх под действием электрического притяжения. При выключенном поле она опускалась под действием гравитации. Включая и выключая поле, можно было изучать каждую из взвешенных между пластинами капелек в течение 45 секунд, после чего они испарялись. К 1909 году удалось определить, что заряд любой капельки всегда был целым кратным фундаментальной величине е (заряд электрона). Это было убедительным доказательством того, что электроны представляли собой частицы с одинаковыми зарядом и массой. Заменив капельки воды капельками масла, Милликен получил возможность увеличить продолжительность наблюдений до 4,5 часа и в 1913 году, исключив один за другим возможные источники погрешностей, опубликовал первое измеренное значение заряда электрона: е = (4,774 ± 0,009)х 10-10 электростатических единиц.

10. Эксперимент Эрнста Резерфорда

К началу XX века стало понятно, что атомы состоят из отрицательно заряженных электронов и какого-то положительного заряда, благодаря которому атом остается в целом нейтральным. Однако предположений о том, как выглядит эта «положительно-отрицательная» система, было слишком много, в то время как экспериментальных данных, которые позволили бы сделать выбор в пользу той или иной модели, явно недоставало. Большинство физиков приняли модель Дж.Дж.Томсона: атом как равномерно заряженный положительный шар диаметром примерно 108 см с плавающими внутри отрицательными электронами.

В 1909 году Эрнст Резерфорд (ему помогали Ганс Гейгер и Эрнст Марсден) поставил эксперимент, чтобы понять действительную структуру атома. В этом эксперименте тяжелые положительно заряженные а-частицы, движущиеся со скоростью 20 км/с, проходили через тонкую золотую фольгу и рассеивались на атомах золота, отклоняясь от первоначального направления движения. Чтобы определить степень отклонения, Гейгер и Марсден должны были с помощью микроскопа наблюдать вспышки на пластине сцинтиллятора, возникавшие там, где в пластину попадала а-частица. За два года было сосчитано около миллиона вспышек и доказано, что примерно одна частица на 8000 в результате рассеяния изменяет направление движения более чем на 90° (то есть поворачивает назад). Такого никак не могло происходить в «рыхлом» атоме Томсона. Результаты однозначно свидетельствовали в пользу так называемой планетарной модели атома - массивное крохотное ядро размерами примерно 10-13 см и электроны, вращающиеся вокруг этого ядра на расстоянии около 10-8 см.

Современные физические эксперименты значительно сложнее экспериментов прошлого. В одних приборы размещают на площадях в десятки тысяч квадратных километров, в других заполняют объем порядка кубического километра. А третьи вообще скоро будут проводить на других планетах.