Я познаю мир. Естествознание

Что такое звук?

Попробуем разобраться в том, что такое звук, как меняется воздух, по которому проходит звук, и как все это может слышать ухо.

Звуки можно вызывать по–разному. Струны гитары мы дергаем пальцами, скрипичные струны звучат под смычком, духовые инструменты – флейта, труба, кларнет, – начинают звучать после того, как в них вдунут воздух. Барабан и колокол звучат, когда в них ударят. Трение, щелчок, стук – все это возможные причины возникновения звуков.

Если ударить по камертону и опустить его в стакан с водой, можно увидеть, как поверху пошли волны

Понятно, что для того, чтобы что–то звучало, нужно совершить какую–то работу и преодолеть сопротивление, например, натянутой струны. Скрипач работает, проводя смычком по струнам, преодолевая трение. Так же, вынимая пробку из бутылки, мы работаем и преодолеваем силу трения. Для того чтобы получить звук, нужна энергия.

Звук струны возникает благодаря тому, что она колеблется вверх–вниз. Может быть, для того, чтобы издавать звук необходимы колебания? Если положить на барабан листочки бумаги, то при ударе можно заметить их колебания. Если ударить по камертону и опустить его в стакан с водой, можно будет видеть, как поверху пошли волны.

Звуковые колебания передает воздух. Если часы, тиканье которых хорошо слышно, поместить в сосуд, откуда откачан воздух, тиканье не будет слышно. Звук передает не только воздух, но и жидкости, твердые тела. Часто приближение поезда можно определить, приложив ухо к рельсу, хотя поезда еще не видно и не слышно.

Звуковые волны могут отражаться. Это хорошо знает тот, кто хотя бы раз в жизни кричал в пустую бочку или колодец или аукал на опушке леса. Отраженный звук принято называть эхом. Если эхо возникает в узком ущелье с параллельными стенками, эхо может повторить звук несколько раз.

Что такое электричество?

Если причесать чистые и сухие волосы расческой, а потом поднести ее к клочкам бумаги, они притянутся к ней. Это было известно людям очень давно. Еще древние греки заметили, что если окаменевшую в море смолу с берегов Балтийского моря – янтарь – потереть о шерсть или мех, то к нему долго пристают волоски, листья и соломинки. Эта смола называлась у греков электроном. Заряженным назвали электрон, который мог притягивать другие тела. От слова «электрон» и происходит слово «электричество».

Сейчас словом электрон называют мельчайшую частицу, имеющую электрический заряд. Когда в каком–нибудь теле электронов много, говорят, что оно заряжено. Электроны могут перемещаться. Они двигаются от места, где их много, в точку, где их мало. На батарейках обозначают «–» и «+» – электроны двигаются от минуса к плюсу.

Если, пройдя по ковру, дотронуться до металла, можно почувствовать легкий щелчок. В грозу сверкает молния. Эти явления объясняются движением электронов, которое называется электрическим током.

Что находится внутри атомов?

Итак, мы знаем, что в природе можно найти 88 различных химических элементов, и еще несколько удается получить искусственно. Элемент – это множество одинаковых атомов. Многие годы считалось, что атомы неделимы и проникнуть внутрь атома или как–либо разломать его невозможно.

Вещества состоят из молекул, которые могут быть составлены из разных или одинаковых атомов. То, что одно тело можно зарядить, если в нем будет избыток или недостаток электронов, не очень хорошо сочетается с нашими рассуждениями об атомах и молекулах. Значит ли это, что на самом деле атом все же можно разбить на еще более мелкие части?

Не все предметы можно зарядить, натирая их руками или шелком. Это вполне удается со стеклом и резиной, но плохо получается с металлическими шариками. Есть вещества, по которым электрический ток движется свободно. Их называют проводниками и используют для передачи электричества. Это разнообразные металлы – железо, медь, алюминий. Лучше других проводят ток серебро и платина. Другие вещества, наоборот, проводят ток очень плохо и поэтому называются изоляторами. Их используют для того, чтобы защититься от возможного прохождения тока. Например, изоляторы на электрических столбах делают из фарфора или стекла.

Считается, что атомы все же имеют внутреннее строение. Самый простой атом имеет ядро с положительным зарядом, а вокруг него с огромной скоростью двигается отрицательно заряженный электрон. Если по веществу начинает идти ток, электроны снимаются с места и несутся в сторону положительного заряда, потому что разряженные частицы с разным знаком заряда (+ и –) притягиваются.

Схема строения простейшего атома

Как сохранить электричество?

Долгое время не было способа получить электрический заряд большой силы искусственно.

В 1650 году Отто фон Герике, известный также как изобретатель насоса, придумал машину, которая могла давать искры длиной несколько сантиметров. Он облил стеклянный шар изнутри расплавленной серой и, когда она затвердела, разбил стекло. После этого он укрепил серный шар на подставке так, чтобы его можно было вращать рукояткой. Теперь, вращая шар и прикладывая к нему кусок кожи, можно было добиться появления искры.

Это изобретение было важным шагом вперед, но не решало проблему запасания электричества. Переворот произошел с изобретением знаменитой Лейденской банки. Эта банка и бутылки для хранения электричества были использованы для разных целей. Для изоляции запасенного электричества использовали сосуды из стекла. Если сквозь пробку сосуда удавалось просунуть гвоздь и вращать его, через некоторое время можно было достичь определенных результатов. После вращения гвоздя достаточно было держать в одной руке бутылку, а другой коснуться гвоздя, как человек испытывал удар тока.

Опыты Отто фон Герике

Некоторые использовали емкости побольше и приходили в себя только через несколько дней. Удар тока доставлял людям новые ощущения. Весть о новых чудесах очень быстро разнеслась по Европе. Банку стали использовать и для того, чтобы неожиданно «ударить» знакомого.

Прошло еще некоторое время, и люди поняли, что можно запасти гораздо больший заряд, если банку выложить изнутри и снаружи материалом, который хорошо проводит ток, например, металлической фольгой. Еще позже было обнаружено, что если гвоздь и внутренняя стенка соединены хорошим проводником, то банка будет заряжаться. Прикосновение вызывало разрядку банки. Соединение нескольких банок давало еще лучшие результаты. Франклин использовал батарею из двух банок для того, чтобы убивать индюшек и другую птицу.