Как увлечь ребенка химией и физикой с ранних лет? Угрозами лишения гаджетов и слезами, уговорами и рассказами о том, как это пригодится в будущем? А можно пойти альтернативным путем — провести с ним несколько научных экспериментов в домашних условиях, чтобы ребенок сам увидел, насколько это может быть интересно и необычно.

Попросили эксперта московского бренда «Научные развлечения» Павла Валерьевича Мирошниченко поделиться с редакцией «Сделано в Москве» опытами, которые наверняка получатся у каждого. Теперь вы знаете, чем можно заняться с детьми на приближающихся рождественских каникулах.

• Смерч у вас дома

Смерч — это мощный короткоживущий атмосферный вихрь, возникающий обычно в грозовом облаке и стремительно движущийся к земле. Он многолик в проявлении и поэтому имеет много различных названий: торнадо (так называют смерч в Северной Америке), циклон (по-гречески это «кольцо змеи»), ураган (от французского ouragan — «сильный ветер»), тайфун (от китайского «тай-фын» — большой ветер), тромб (от греческого trombos — «сгусток»).

Конечно же, вы видели удивительный короткоживущий вихрь, образующийся при сливе воды в ванне и расположенный вертикально над сливным отверстием. В какую сторону вращается такой вихрь? Влияет ли на направление вращения сила, вызываемая вращением Земли? Да, влияет, но это влияние на направление движения вихря в ванне, как и на движение всех смерчевых вихрей, оказывается пренебрежимо малым. Причиной «выбора» того или иного направления вращения вихря становится несимметричность в конструкции, возникшая при установке ванны, и в отводящих воду устройствах. Искусственно в одной и той же ванне можно вызвать вихрь любого направления. Исследуйте, как влияет на образование вихря уровень воды в ванне.

Заметим, что воздух внутри водяной воронки также приводится во вращение, потому что на границе вода — воздух свободные частицы воды увлекают за собой соседние частицы воздуха. Поэтому наш вихрь является воздушно-водяным. Плотность воздуха почти в 1000 раз меньше плотности воды, и его движение незаметно, но оно может сдуть пламя внесенной в воронку горящей спички.

Для эксперимента вам понадобятся две одинаковые пластиковые бутылки, вода, скотч или пластырь. Возьмите две крышки от бутылок и аккуратно отрежьте дно у каждой (пусть вам помогут старшие). Теперь, обработав места среза напильником, чтобы они были ровными, склейте крышки между собой. Наполните первую бутылку на две трети водой и получившейся гайкой соедините две бутылки, обмотав скотчем место соединения, чтобы вода не проливалась. Переверните бутылки так, чтобы вода оказалась в верхней, и начните вращать их по кругу.

Перед вами действие двух сил — силы притяжения Земли (вода льется вниз) и силы давления воздуха в нижней бутылке (она не пускает воду вниз). Во время вращения образуется пустое место (разреженное пространство), через которое воздух проходит в верхнюю бутылку, освобождая место для воды.

• Вода и песок

Нам неизвестно, любите ли вы шоколад, но мы знаем, как проделать интересный опыт с двумя коробочками от киндер-сюрпризов. Наполните одну коробочку водой, а другую, например, песком (можно сахарным). Это лучше сделать, полностью погрузив половинки коробочек в воду и в песок. Так как песок имеет пустоты, вес коробочек примерно одинаковый. А теперь попробуйте скатить по наклонной плоскости получившиеся коробочки. Какая из них катится быстрее? Оказывается, с водой. Почему?

Дело в перераспределении кинетической энергии между вращательной и поступательной составляющими энергии. Вода в коробочке не вращается (чтобы убедиться в этом, возьмите кружку с плавающими чаинками и быстро поверните ее вокруг вертикальной оси), поэтому вся энергия движения — поступательная. Песок в коробочке вращается вместе с оболочкой, поэтому механическая энергия распределена между поступательной и вращательной составляющими, и скорость поступательного движения меньше, чем в первом случае.

• Вода и лед

Эффектный аналогичный опыт можно сделать с двумя коробочками от киндер- сюрпризов, наполненными водой. Одна из них должна быть предварительно заморожена в морозильной камере холодильника. Заметьте, размер замороженной коробочки будет немного больше из-за того, что вода при замерзании расширяется. Вот почему лопаются стеклянные банки с водой, оставленные на морозе. Вот почему трескаются скалы и разрушается асфальтовое покрытие зимой.

• Фокус с шариком

Вам понадобятся воздушный шарик и два легких пластиковых стаканчика. Начните надувать шарик. Когда шарик уже примет круглую форму, но еще не будет накачан достаточно сильно, прижмите к нему с двух сторон пластиковые стаканчики. Продолжайте надувать шарик. Если вы сделали все правильно, то увидите, что стаканчики не падают, а держатся, как будто приклеенные. Почему это происходит? Когда вы прижали стаканчики к слабо надутому шарику, воздух в стаканчиках оказался заперт резиновой пленкой. По мере надувания шарика кривизна его поверхности уменьшается, и объем воздуха в стаканчике увеличивается. Это приводит к уменьшению давления в шарике по сравнению с атмосферным давлением. Этот опыт можно, конечно, провести и с одним стаканчиком. Но с двумя выглядит забавнее.

С самого раннего. Однако, когда все развлекательные опыты переделаны, музеи типа «Экспериментаниума» исхожены, YouTube пересмотрен и интерес к физике или химии стал еще более явным, приходит время переходить на систематизацию знаний. У кого это происходит в 7 лет, а у кого-то в 72. Наборы производства «Научные развлечения» подходят для этой цели на сто процентов.

Обычно мы рекомендуем наши наборы детям от 7 лет.

• С наборами лучше всего начинать заниматься за год-два до начала изучения предмета в школе. Тогда понимание предмета будет более глубинным, фундаментальным, осмысленным.
• Многие покупают наборы за месяц до экзамена по физике или химии, чтобы провести/закрепить практическую часть лабораторных работ.
• Опыты в наборах от компании «Научные развлечения» соответствуют школьной программе — это их главное практическое отличие от аналогичных игрушек.

Это именно образовательные наборы и во вторую очередь — развлекательные. Благодаря им дети сдают экзамены по физике и химии на 80 и более баллов, поступают в лучшие вузы страны. И самое главное, детям приходит понимание, что наука — это интересно и нескучно.

Они развивают исследовательский интерес, критическое мышление, умение пользоваться справочной литературой, умение осмыслить прочитанное, выдвинуть гипотезу и провести эксперимент. Приходит понимание основ физики и химии, систематизация знаний и умений, что отражается на мотивации учиться дальше, узнавать что-то новое больше и больше.

«Юный химик 145 опытов» — бестселлер среди образовательных наборов по школьной программе. Например, именно с «Юным химиком» проходят занятия в 5—6 классах в Физтех-лицее им. П.Капицы (г. Долгопрудный) — этот лицей с 2014 года возглавляет рейтинг (1-е место) как самая лучшая школа по качеству образования. Педагог химии увлекает ребят этой наукой через опыты, вещества, а не рассказывает сухую теорию, с которой в школьной программе у многих приходит разочарование в химии.

Этот набор популярен и среди преподавателей, которые готовят детей к ЕГЭ. Да и сами ученики благодаря понятной книге-инструкции готовятся самостоятельно к экзаменам и сдают их на высокие баллы без репетиторов.

Фото: Freepik