Die coolen Physik 7 klassische Spielwaren
Intro
Im Vergleich mit dem Reiz der Videospiele, mag die klassischen Spielzeuge von einst langweilig für die Kinder von heute. Aber in der Tat, sie sind nicht ganz so Banales wie sie scheinen: viele dieser Spielzeuge verkörpern wichtige physikalische Konzepte, und mit ihnen zu spielen hilft Kindern, die einem intuitiven Verständnis für die Welt um sie herum etwas zu entwickeln, die die virtuellen Welten des modernen Spiels entnommen werden können nicht.
Um die zugrunde liegende Physik von Ihrem Lieblings klassisches Spielzeug zu erfahren, lesen Sie weiter.
Kreisel
Der Kreisel ein Spielzeug gefunden in vielen Kulturen der Welt und auch unter den archäologischen Ruinen, legt einige tiefen physikalischen Prinzipien kahl. Die erste ist die Erhaltung des Drehimpulses, das Gesetz, das vorschreibt, dass in Abwesenheit von äußeren Einflüssen, etwas Spinnen spinnen halten muss. Weil eine Top auf einen winzigen Punkt balanciert, erfährt eine minimale Menge der Reibung mit der Oberfläche darunter, und so weiter Spinnen herrlich lange, demonstriert das Gesetz.
Aber da Reibung schließlich oben verlangsamt, es wird instabil und beginnt zu wackeln, um die Demonstration von einem anderen Prinzip, genannt "Präzession." Wenn die Spitze wackelt, seiner Drehachse die unsichtbare Linie, die vertikal durch seine Mitte Tipps seitwärts, ein Winkel mit der Tabelle.
Dieser Winkel ermöglicht der Schwerkraft ein "Drehmoment" obenauf setzen zusätzliche Spin, auszuüben und dadurch wird es zu schwingen (oder präzidiert) nach außen in einem Bogen immer noch dreht, wie er dies tut. In dem Bemühen, seine Gesamtdrehimpuls zu sparen Herstellungsprozesse oben schneller desto langsamer dreht es; Dies erklärt, warum Tops in der Regel nach außen schlingern wie Reibung ihr Spinnen zum Stillstand bringt.
Plasmalampen
Plasmalampen (oder Kugeln) sind schöne visuelle Darstellung unterschiedlichster sehr merkwürdige Angelegenheit.
Diese Klarglas-Kugeln sind mit einer Mischung von nicht-reaktiven Gasen gefüllt, wie Helium, Neon und Krypton auf weniger als ein Hundertstel der Druck der Außenluft gehalten. Die kleinere Kugel an die Lampe Center ist eine Elektrode eines elektrischen Leiters, die verwendet wird, um Strom von einer Schaltung auf umliegenden Vakuum zu übertragen. Wenn die Lampe in einem Hochfrequenz-fließt elektrischer Strom in die Elektrode, und von dort angeschlossen ist, geht auf die gasförmige Atome um ihn herum. Die aktuelle ionisiert Atome, indem Sie ihnen eine elektrische Ladung und gleichzeitig veranlaßt, Lichtblitze aussenden. Ein ionisiertes Gas bezeichnet ein Plasma.
Weil Elektronen versuchen, so weit von einander wie möglich fließen (abgestoßen gegenseitig ihre negativen Ladungen), sie schießen von der Mittelelektrode nach außen in jeder Richtung auf die äußere Glas-Kugel. Ihre Fluchtwege sind die Plasma-Filamente sichtbar in den Lampen.
Platzieren Ihre Hand in der Nähe des Glases ändert das elektrische Feld, das zwischen der Mittelelektrode und Glas Kugel besteht, effektiv stärkt die Kraft, die Elektronen nach außen zieht. Daher ist ein Plasma-Filament erscheint der Hand angezogen werden, wenn Sie den Ball berühren. Glücklicherweise sind kommerzielle Plasmalampen Niederleistungs-genug, das es nicht weh tut, wenn der elektrische Strom entlang den Faden, durch das Glas und in der Hand geht.
Modellraketen
Wollen Sie Ihr Kind, eine Raketenwissenschaftler zu werden? Erhalten sie jetzt begonnen mit einer Modellrakete, die die gleichen grundlegenden Mechanismen als eine echte Rakete beschäftigt. Diese einfach zu bedienende Spielzeuge können Zoomen Sie auf einer Höhe von mehr als 1000 Fuß (300 m), hinterlassen eine Spur von Rauch hinter ihnen, und dann, so, wie sie Ihren Höhepunkt erreichen, bereitstellen einen Fallschirm und Drift zurück auf die Erde zurückgeholt und wieder angefeuert werden. Aber wie funktionieren sie?
Es hat alles über die Reihenfolge, in welcher verschiedene Caches von Kraftstoff in die Rakete zünden. Die Person, die die Rakete abfeuern leuchtet zunächst eine elektrische "Match", der durch eine Düse (1) in der unteren (2) von den Raketenantrieb verkettet ist. Das Spiel entfacht ein Treibmittel in die Rakete Brennkammer (3). Der Treibstoff (in der Regel eine Art von Schwarzpulver, einem chemischen Sprengstoff enthält Schwefel, Holzkohle und Kaliumnitrat) verbrennt verwandelt sich in ein heißes Gas und spuckt das aus der Düse. Newtons erste Gesetz besagt, dass jede Handlung eine gleiche hat und entgegengesetzte Reaktion; so treibt das Gas shooting nach unten die Rakete zum Himmel. [((CONLINK | 33410 | Gewusst wie: starten Sie eine Rakete in den Weltraum in 5 (â?
Magnete
Magnetismus: ziemlich seltsam, nicht wahr? Also was bewirkt es?
Jearl Walker, Physikprofessor an der Cleveland State University und Co-Autor des weit verbreiteten Lehrbuchs "Grundlagen der Physik" (Wiley, 8. Auflage 2007), erklärt, dass magnetische Felder natürlich nach außen von der elektrisch geladenen Teilchen Strahlen, die Atome vor allem Elektronen bilden.
Normalerweise abbrechen in der Materie, die Magnetfelder der Elektronen Punkt in verschiedene Richtungen einander heraus. (Dies ist, warum die Elektronen im Körper dazu führen, nicht Sie dass sich an Ihren Kühlschrank zu halten, wenn Sie vorbeigehen.) Aber wann die Magnetfelder der Elektronen in einem Objekt in die gleiche Richtung ausgerichtet, wie in vielen Metallen (und natürlich auch in Magneten), tritt ein Netto magnetisches Feld erzeugt. Dies übt eine Kraft auf andere magnetische Objekte entweder anziehen oder abstoßen sie abhängig von der Richtung des eigenen magnetischen Feldern.
Leider ist es im Wesentlichen unmöglich, versuchen, Magnetismus auf einer tieferen Ebene zu verstehen. Wenn Physiker eine Theorie namens "Quantum Mechanics", eine Einrichtung der Gleichungen, die sehr genau das Verhalten der Partikel einfallen haben (einschließlich ihren Magnetismus) darstellt, gibt es keine Möglichkeit, intuitiv zu verstehen, was die Theorie wirklich bedeutet... noch nicht, zumindest. [Die mysteriöse Physik von 7 alltäglichen Dingen]
Physiker Fragen sich: Warum haben Teilchen Strahlen Magnetfelder, was sind magnetische Felder und warum sie immer zwischen zwei Punkten, was Magnete ihre Nord- und Südpol ausrichten? "Wir beobachten nur, dass wenn Sie ein geladenes Teilchen bewegen machen, ein magnetisches Feld und zwei Pole schafft. Wir wissen wirklich nicht, warum. Es ist nur eine Eigenschaft des Universums und die mathematischen Erklärungen sind nur Versuche, durch die "Hausaufgabe" der Natur immer und immer die Antworten"Walker erzählt die Geheimnisse des Lebens wenig.
Kartoffel-Batterien
Aufbau einer Kartoffel (oder Zitrone oder Apfel) Batterie verrät etwas über das Innenleben von elektrischen Schaltungen. Um diese einfache wissenschaftliches Experiment zu tun, Sie legen Sie zwei verschiedene metallische Objekte oft einen verzinkten Nagel (verzinkt) und einem Kupfer Penny in die Kartoffel, und schließen Sie Kabel an jedes Objekt mit Krokodilklemmen. Diese Drähte können an den zwei Klemmen ein Multimeter (die eine Leerlaufspannung misst) oder zu etwas wie eine Digitaluhr oder Glühbirne befestigt werden. (Es dauert zwei oder drei Kartoffeln verdrahtet in Serie um genügend Spannung, um diese Geräte mit Strom zu erzeugen.)
Die Kartoffel verhält sich wie eine Batterie, erzeugt einen Strom von Elektronen, die durch den Draht fließen. Dies geschieht, weil die Säure in der Kartoffel eine chemische Veränderung im Zink induziert, die den Nagel überzieht. Die Säure wirkt wie ein "Elektrolyt," ionisierende Strahlung die Zink-Atome durch Abstreifen zwei Elektronen von jedem von ihnen und ließ sie positiv geladen. Diese Elektronen werden von Zinkionen durch den Draht und durch welche Geräte entlang der Strecke und am Ende bei der kupferne Penny liegen durchgeführt. Von dort verbinden sie sich mit positiven Wasserstoffionen in die Kartoffelstärke, die es von der nahe gelegenen Zinkionen abgestoßen worden. Die Bewegung dieser Elektronen ist genug, um eine Spieluhr oder Glühbirne antreiben.
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