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LABORATORIO SCIENTIFICO PER BAMBINI
Specchio del telescopio. Laboratorio di scienze per bambini
Elenco / Laboratorio di scienze per bambini Molti manuali per un astronomo dilettante spiegano come realizzare da soli il telescopio riflettore più semplice. In questo telescopio, uno specchio concavo svolge il ruolo di obiettivo. E la più grande difficoltà è realizzare questo specchio a casa. Questo processo è complesso e richiede la produzione di dispositivi per la molatura e la lucidatura, l'argentatura di pezzi grezzi di vetro spesso. È possibile fare qualcosa di diverso? Proviamo a fare uno specchio da ... pellicola lavsan metallizzata. Per capire meglio come si può fare, inventiamo. Immagina di avere tra le mani un barattolo di latta senza fondo, sul quale il nostro film è ben teso. Mentre è una superficie a specchio piatta. Cosa succede se la pressione nel barattolo diventa inferiore a quella atmosferica? Il film si piegherà. Così è risultata la superficie concava argentata. L'idea è semplice: significa che puoi provare a creare uno specchio per un telescopio in questo modo. Ma prima, sviluppiamo il design della "lattina". E pensiamo a come e con cosa creeremo all'interno la necessaria rarefazione per ottenere la superficie della curvatura voluta. Effettueremo subito una prenotazione: volutamente non ti limiteremo alla scelta di taglie, materiali e altri dettagli, indicheremo solo la direzione principale per la ricerca.
Una variante dei disegni della "lattina" è mostrata nella Figura 1. Si tratta di un bicchiere cilindrico, tornito al tornio da plexiglass. La macchina ha un'uscita, che sarà successivamente richiesta per il pompaggio dell'aria. L'anello è un altro dettaglio di design. È realizzato con lo stesso materiale del vetro. L'anello viene calato dall'alto sulla pellicola tesa sui bordi del vetro e la blocca ermeticamente. Ora pensiamo a un modo per pompare aria da un bicchiere. La soluzione più semplice è procurarsi una pompa a pistoni. O forse provare a farlo da solo? Come? Ricordiamo quale caso interessante è accaduto a Daniel Bernoulli, un famoso fisico. C'era un portello aperto nella stanza sotto il soffitto. Un giorno un forte vento soffiò attraverso questo portello. Volevano chiudere il portello con uno scudo. E quando l'uomo iniziò a salire le scale con lo scudo sollevato sopra la testa, il vento sollevò lo scudo e lo premette contro il portello. Ora, conoscendo l'effetto Bernoulli, possiamo facilmente spiegare cosa è successo. Proviamo ad utilizzare l'azione retrattile del getto d'aria in una pompa a getto d'acqua fatta in casa. L'idea qui è molto semplice. La pompa a getto d'acqua è costituita da un cilindro a tre uscite (vedi schema in Fig. 2). L'acqua viene fornita attraverso una delle uscite, scorre attraverso l'altra e la terza uscita è collegata a un contenitore da cui deve essere rimosso il gas. Osserviamo una tale immagine quando consideriamo la pompa dall'esterno. Cosa succede all'interno del pallone? Come sapete, quando un liquido si muove attraverso un tubo di sezione variabile, la sua velocità è maggiore dove il tubo è più stretto, e maggiore è la velocità, minore è la pressione all'interno del liquido. Questo è ciò che ci dice la legge di Bernoulli. Il getto d'acqua che fuoriesce dalla parte ristretta del tubo all'interno del cilindro ha un'elevata velocità, all'interno del getto si crea una zona a bassa pressione. L'aria viene aspirata dal flusso e portata via con l'acqua dal cilindro. Appena? Quindi iniziamo a fare la pompa. Riso. 1. Una lattina senza fondo, su cui il film è ben teso. Se la pressione nella lattina diventa inferiore alla pressione atmosferica, il film si affloscerà. Riso. 2. La pompa a getto d'acqua è costituita da un cilindro con tre uscite. L'acqua viene fornita attraverso una delle uscite, l'acqua scorre attraverso l'altra e la terza uscita è collegata a un contenitore da cui deve essere rimosso il gas. Riso. 3. Il design della pompa a getto d'acqua. Riso. 4. Puoi fare a meno di una pompa a getto d'acqua. Prima di allungare il film, fissiamo il foro sul fondo della custodia e lo riempiamo d'acqua. Ora devi allungare strettamente il film e drenare lentamente l'acqua: la pressione sopra la superficie diminuirà e il film verrà attirato verso l'interno. Riso. 5. Schema dell'esperimento. Il suo design è mostrato nella Figura 3. Dal plexiglass è necessario scolpire un bicchiere cilindrico. Praticare un foro sul fondo del bicchiere in cui inseriamo il tubo. Sul bordo faremo una scanalatura per la copertina. Sulla superficie laterale del vetro, a circa metà della sua altezza, praticheremo un foro per il tubo, che andrà collegato al serbatoio evacuato. Tubi di sezione trasversale variabile possono essere lavorati anche da plexiglass. Per ottenere una pressione nella parte stretta del tubo sufficiente per azionare la pompa, le sezioni più strette e più larghe dei tubi devono differire in area di circa 4 volte. Avrai anche bisogno di una copertura in plexiglass e di una guarnizione di gomma per sigillare. Montiamo la struttura. Incolla i tubi nei fori predisposti per loro nel bicchiere e nel coperchio (usa resina epossidica per sigillare). Chiudere bene il coperchio utilizzando la guarnizione in gomma. Collegare la pompa con un rubinetto dell'acqua e il volume pompato con tubi di gomma. Regolando la velocità del getto d'acqua, possiamo controllare la pressione e quindi la curvatura dello specchio. Per fare ciò, è necessario collegare alla pompa l'uscita prevista per il pompaggio con un tubo di gomma. Quando si ottiene la curvatura, il tubo deve essere bloccato con un morsetto e lo specchio è pronto. È possibile fare a meno di una pompa? Guarda la Figura 4. Prima di stendere il film, fissiamo il foro sul fondo del corpo dello "specchio" e lo riempiamo d'acqua. Se ora allunghiamo strettamente il film e iniziamo a drenare gradualmente l'acqua, la pressione sopra la superficie del liquido diminuirà e il film verrà attirato verso l'interno. Puoi anche fare una piccola ricerca: trova la dipendenza della lunghezza focale dello specchio dalla quantità di acqua versata. Lo schema per tale studio è mostrato nella Figura 5. Avrai bisogno di un supporto chimico, becher, lente, lampadina. Fessura, schermo e stand per lo "specchio" fai da te. Come risultato dell'esperimento, traccia un grafico: traccia il volume d'acqua versato nel bicchiere (in millilitri) lungo l'asse delle ascisse e la lunghezza focale dello specchio (in centimetri) lungo l'asse delle ordinate. Questo grafico ti aiuterà a calcolare la lunghezza focale dello specchio in modo abbastanza accurato. Autore: I.Nedosekina
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