Эксперимент по курсу элементарной физики. Ч. 2. Жидкости и газы

Автор(ы):Гирке Р., Шпрокфор Г.
23.01.2010
Год изд.:1959
Описание: Настоящая книга является второй частью руководства, написанного совместно Р. Гирке и Г. Шпрокхофом. Во второй части в главах I и II рассматриваются эксперименты по механике жидкостей и газов, в главе III — по молекулярным свойствам жидкостей и газов. В главах IV—VI, заключающих весь первый раздел курса физики — механику, рассматриваются эксперименты из учения о потоках. В конце второй части даны два приложения, в которых описаны работы, весьма важные при изучении физики жидкостей и газов: приложение I «Работа со ртутью» и приложение II «Простейшие работы со стеклом». Методические принципы, положенные в основу построения первой части руководства, полностью сохранены и во второй части. Как и первая часть руководства, эта книга не является учебником. Она рассчитана не на учеников, а на учителей физики и поэтому не имеет целью сообщения теоретических сведений. Задача книги в конечном счете — помочь учителю в выборе и проведении экспериментов.
Оглавление: От редакторов перевода [13]
Введение [15]
Глава I. Механика жидкостей
  § 1. Методическая записка [19]
  § 2. Жидкость, имеющая свободную поверхность. Сообщающиеся сосуды [27]
    1. Исследование формы и положения свободной поверхности жидкости визированием [27]
    2. Исследование формы и положения свободной поверхности жидкости при помощи щупа [28]
    3. Постоянство объема жидкости при ее переливании [29]
    4. Моделирование жидкостей [29]
    5. Демонстрация несжимаемости жидкости [30]
    6. Расширение жидкости при понижении внешнего давления [30]
    7. Сообщающиеся сосуды на примере стеклянной трубки, погруженной в цилиндр, наполненный водой [31]
    8. Уровень жидкости в трубках, соединенных резиновым шлангом [32]
    9. Уровень жидкости в погруженной в воду U-образной трубке с отверстием [33]
    10. Демонстрация, объясняющая действие сообщающихся сосудов [33]
    11. Модель водомерного стекла [34]
    12. Модель уровнемера [35]
    13. Модель гидростатического нивелира [37]
    14. Модель плотницкого уровня [37]
    15. Модель камерного уровня [39]
  § 3. Поршневое давление в замкнутой со всех сторон жидкости. Передача давления. Закон Паскаля [40]
    16. Эксперимент по передаче давления жидкостями [40]
    17. Передача давления жидкостью во все стороны в шаровом шприце (шар Паскаля) [41]
    18. Передача давления жидкостью, наполняющей резиновую трубку [42]
    19. Гидростатическая передача давления в камере давления с открытым манометром [43]
    20. Показ передачи давления на модели жидкости [44]
    21. Подъем уровней жидкости в трубках разного сечения при одностороннем давлении [46]
    22. Модель гидравлического подъемника из двух трубок разного сечения [48]
    23. Резиновая камера футбольного мяча в качестве самодельного прибора для передачи давления [49]
    24. Модель гидравлического пресса [51]
    25. Передача давления велосипедной камерой, наполненной водой [52]
  § 4. Весовое давление [53]
    26. Зонд для измерения давления внутри жидкости [53]
    27. Измерение давления внутри жидкости мембранным зондом, соединенным с открытым манометром [54]
    28. Зависимость весового давления от плотности жидкости [56]
    29. Демонстрация давления на дно сосуда при помощи весов Паскаля [57]
    30. Демонстрация давления на дно сосуда при помощи прибора Хальдата [58]
    31. Демонстрация давления на дно при помощи самодельного сборного прибора с отпадающим дном [59]
    32. Демонстрация давления жидкости на стенки сосуда по вытекающим струям [64]
    33. Демонстрация давления жидкости на стенки сосуда по водомерной трубке [65]
    34. Демонстрация направленного вверх давления внутри жидкости [66]
    35. Изучение действия фонтана на самодельной модели [68]
    36. Определение при помощи погружаемой трубки удельного веса жидкости, смешивающейся с водой [70]
    37. Определение при помощи открытых трубок удельного веса жидкости, несмешивающейся с водой [72]
    38. Определение удельного веса жидкости методом засасывания [73]
    39. Определение удельного веса ртути при помощи U-образной трубки [75]
  § 5. Закон Архимеда. Условия плавания тел [77]
    40. Плавучесть наполненной воздухом жестяной банки или резинового мяча [77]
    41. Модель для демонстрации плавучести деревянного бруска [77]
    42. Сравнение выталкивающей силы и веса вытесненной жидкости при помощи пружинного динамометра [79]
    43. Сравнение выталкивающей силы и веса вытесненной жидкости при помощи гидростатических весов [79]
    44. Сравнение выталкивающей силы и веса вытесненной жидкости при помощи настольных чашечных весов [80]
    45. Изменение веса и глубины погружения плавающей зажженной свечи [82]
    46. Отсутствие плавучести тел, у которых устранено давление жидкости на их подошву [83]
    47. Определение удельного веса твердого тела гидростатическим взвешиванием [84]
    48. Определение удельного веса жидкости по величине выталкивающей силы, действующей на твердое тело [86]
    49. Определение удельного веса жидкости при помощи весов Мора для жидкостей с удельным весом от 0 до 2 n/см3 [87]
    50. Проведение эксперимента по исследованию плавучести тел [90]
    51. Погружение, всплывание или нахождение во взвешенном состоянии закупоренного флакона в зависимости от изменения его веса [91]
    52. Подтверждение закона Архимеда на опыте с различными телами равного объема [91]
    53. Самодельный «картезианский водолаз [92]
    54. Тело, плавающее в холодной воде и тонущее в нагретой [93]
    55. Демонстрация плавания твердых тел на модели жидкости [94]
    56. Плавание металлических шариков в ртути [95]
    57. Плавучесть твердых тел, не плавающих в обычных условиях [95]
    58. Изменение положения трехгранной деревянной призмы при плавании ее в пресной и соленой воде [96]
    59. Определение удельного веса янтаря по удельному весу солевого раствора, в котором янтарь окажется во взвешенном состоянии [97]
    60. Взвешенное состояние куриного яйца в солевом растворе [97]
    61. Модель ареометра из пробирки, наполненной дробью. Предварительный эксперимент для пользования ареометром [98]
    62. Определение удельного веса жидкости ареометром [99]
  § 6. Водяные двигатели [100]
    63. Модель наливного колеса [100]
    64. Модель подливного колеса [102]
    65. Модель активной гидравлической турбины (турбина Пельтона) [103]
    66. Модель пропеллерной реактивной гидравлической турбины (турбина Каплана) [105]
Глава II. Механика газов
  § 7. Методическая записка [108]
  § 8. Демонстрации, подтверждающие действие давления воздуха [113]
    67. Действие давления воздуха на воду, помещенную в закрытый с одной стороны сосуд [113]
    68. Показ давления воздуха при помощи колбы для фильтрования [113]
    69. Демонстрация разрыва пленок или стеклянных пластинок под действием давления воздуха [114]
    70. Показ равенства давления воздуха во всех направлениях в пределах одного и того же горизонта над уровнем моря [116]
    71. Действие давления воздуха на поверхность воды, наполняющей опрокинутый отверстием вниз сосуд [116]
    72. Показ давления воздуха на вложенных друг в друга пробирках [117]
    73. Показ давления воздуха при помощи резинового баллона, помещенного в склянку с нижним тубусом [118]
    74. Демонстрация упругости воздуха [119]
    75. Шар Герона под колоколом воздушного насоса [120]
    76. Шар Герона в склянке с притертой пробкой [120]
    77. Демонстрация упругости воздуха при помощи опрокинутой в сосуд с водой колбы, помещенной под колокол насоса [121]
    78. Демонстрация упругости воздуха при помощи колбы, соединенной с сосудом, из которого выкачивается воздух [122]
    79. Демонстрация наличия воздуха в древесине [123]
    80. Предварительный опыт с сифоном [124]
    81. Простейший сифон [125]
    82. Сифон в разреженном пространстве [126]
    83. Эксперимент на модели сифона [128]
    84. Самонаполняющийся сифон [129]
    85. Модель сифона для переливания вредных для здоровья веществ [131]
    86. Модель сифона с клапаном [132]
  § 9. Измерение давления воздуха. Барометры и манометры [133]
    87. Опыт Торричелли. Ртутный барометр [133]
    88. Опыт Герике. Водяной барометр [135]
    89. Эксперимент на модели контрбарометра Гюйгенса [136]
    90. Измерение атмосферного давления при помощи трубки Мельде [138]
    91. Измерение пониженного давления при помощи укороченного манометра [139]
    92. Показ на вариометре-высотомере зависимости давления воздуха от высоты поднятия над землей [140]
    93. Показ на дифферент-барометре Бонэ изменения разницы между атмосферным давлением и давлением газа в городском газопроводе [142]
    94. Модель барометра-анероида [143]
    95. Измерение высоты места по показанию барометра-анероида [145]
    96. Открытый манометр. Измерение повышенного давления в городском газопроводе [146]
    97. Закрытый манометр. Определение давления в городском водопроводе [147]
    98. Изготовление микроманометра высокой чувствительности для измерения незначительных разностей давления [149]
  § 10. Закон Бойля [150]
    99. Подтверждение закона Бойля при помощи трубки Мельде [150]
    100. Демонстрация закона Бойля при помощи бюретки [152]
    101. Демонстрация закона Бойля при помощи манометра и газоизмерительного колокола (газовой бюретки Мюллера) [154]
    102. Демонстрация закона Бойля при помощи прибора для взятия проб воды [156]
    103. Демонстрация закона Бойля при помощи разноплечей U-образной трубки [158]
  § 11. Выталкивающая сила в газах [160]
    104. Всплывание тела в углекислоте [160]
    105. Демонстрация выталкивающей силы воздуха при помощи дазиметра (статического плотномера — бароскопа) [161]
    106. Измерение при помощи дазиметра удельного веса газа из городского газопровода [162]
    107. Повышение плавучести в воздухе резинового шара при наполнении его водяным паром [164]
    108. Определение подъемной силы детского воздушного шара, наполненного водородом или городским газом [164]
    109. Определение при помощи гайдропа подъемной силы баллона, наполненного городским газом [165]
    110. Плавучесть мыльных пузырей, наполненных городским газом [166]
    111. Плавучесть в различных парах мыльных пузырей, наполненных углекислым газом [167]
    112. Демонстрация подъемной силы нагретого воздуха [168]
    113. Модель монгольфьера [169]
    114. Наполнение воздушных детских шаров городским газом [171]
    115. Подготовка мыльных растворов [173]
  § 12. Воздушные и водяные насосы [173]
    116. Воздушные насосы для школ и их применение [173]
    117. Модель поршневого воздушного насоса [177]
    118. Модель водяного насоса. Всасывающе-нагнетающая колодезная помпа [178]
    119. Зависимость между понижением давления в сосуде, из которого откачивается воздух, и временем откачивания [180]
Глава III. Молекулярные свойства жидкостей и газов
  § 13. Методическая записка [182]
  § 14. Молекулярное строение жидкостей и газов. Подвижность молекул [187]
    120. Определение порядка величины диаметра молекул масла [187]
    121. Броуновское движение в воде [189]
    122. Броуновское движение в воздухе [190]
    123. Предварительные опыты сравнения вязкости жидкостей [192]
    124. Измерение вязкости жидкости в пуазах при помощи простейшего вискозиметра [193]
    125. Определение вязкости жидких масел [194]
    126. Определение вязкости глицерина [195]
    127. Деформация пластичных тел под действием собственного веса [196]
    128. Деформация стеклянной палочки под действием нагрузки [197]
  § 15. Поверхностное натяжение и капиллярность [197]
    129. Предварительный эксперимент, демонстрирующий поверхностное натяжение воды [197]
    130. Демонстрация поверхностного натяжения воды при помощи иголок или лезвий безопасных бритв [198]
    131. Плавание алюминиевого кружочка на поверхности воды [199]
    132. Демонстрация поверхностного натяжения воды в U-образной трубке [199]
    133. Образование капель анилина в воде [200]
    134. Получение капель анилина при его нагревании в воде [201]
    135. Образование круглых капель в жидкостях, делающих капли невесомыми [201]
    136. Зависимость скорости истечения капель воды от величины силы поверхностного натяжения [202]
    137. Изменение величины поверхностного натяжения воды при внесении кристаллов камфары [203]
    138. Влияние поверхностного натяжения различных веществ, внесенных между двумя подвижными телами [204]
    139. Эксперимент, демонстрирующий явление флотации [205]
    140. Вытеснение воды спиртом или эфиром [206]
    141. Демонстрация поверхностного натяжения мыльных пленок на круглой рамке [206]
    142. Демонстрация поверхностного натяжения мыльных пленок на рамке из ниток [208]
    143. Определение силы поверхностного натяжения мыльных пленок по измерению предельной силы их растяжения [209]
    144. Определение коэффициента поверхностного натяжения мыльных пленок по измерению силы, необходимой для их разрыва [211]
    145. Подъем мыльной пленки в воронке [212]
    146. Самосокращение поверхности мыльной пленки [212]
    147. Зависимость давления внутри мыльного пузыря от его размеров [213]
    148. Действие давления в двух взаимосвязанных мыльных пузырях [215]
    149. Образование наименьших поверхностей мыльных пленок [216]
    150. Капиллярное поднятие воды в трубках разного сечения [218]
    151. Капиллярная депрессия ртути [219]
    152. Действие силы капиллярности на два близко подвешенных друг от друга лезвия безопасной бритвы [220]
    153. Зависимость величины капиллярного поднятия жидкости от размера просвета между двумя стеклянными пластинками [220]
    154. Капиллярность фильтровальной бумаги [221]
    155. Капиллярное поднятие воды в песке и пылеватых почвах [223]
  §16. Растворы, смеси. Адсорбция и абсорбция [224]
    156. Растворение твердого тела в воде. Получение насыщенных растворов сахара и поваренной соли [224]
    157. Зависимость растворимости твердых тел от величины их поверхности и температуры [226]
    158. Уменьшение объема при растворении твердых тел в воде [227]
    159. Растворение эфира в воде [227]
    160. Изменение объема при сливании воды и спирта [227]
    161. Получение эмульсии различных несмешивающихся жидкостей [228]
    162. Адсорбция красителей углем [229]
    163. Адсорбция паров брома углем [230]
    164. Адсорбция паров бензола углем [230]
    165. Адсорбция аммиака углем [232]
    166. Адсорбция городского газа платиной [233]
    167. Абсорбция аммиака водой [234]
    168. Абсорбция углекислого газа резиной [236]
  § 17. Диффузия и осмос [237]
    169. Диффузия медного купороса в воду [237]
    170. Демонстрация диффузии жидкости в проекции на экран [239]
    171. Отделение коллоидной фракции от кристаллической (по Граму) [241]
    172. Демонстрация осмотического давления раствора сахара [243]
    173. Диффузия солей металла в жидком стекле [244]
    174. Демонстрация диффузии углекислого газа в воздух [245]
    175. Демонстрация диффузии городского газа и паров брома в воздух [246]
    176. Сравнение скорости диффузии брома в различных газах [247]
    177. Повышение давления в пористом сосуде при диффузии в него городского (светильного) газа или водорода [248]
    178. Понижение давления в пористом сосуде при диффузии в него углекислого газа [249]
    179. Изготовление шара Герона, используя диффузию городского газа или водорода в пористый сосуд [250]
    180. Эксперимент на модели автоматического газоанализатора [251]
Глава IV. Общее учение о потоках
  Из предисловия авторов руководства к главам IV, V и VI [253]
  § 18. Методическая записка [254]
  § 19. Ламинарные потоки [259]
    181. Показ струй потока жидкости в струепотоковой камере Поля [259]
    182. Показ струй потока газа в самодельной потоковой камере [260]
    183. Показ граничного слоя между движущимися и покоящимися частицами разнородных жидкостей [262]
    184. Распределение скоростей в живом сечении ламинарного потока жидкости, движущейся в широкой трубе [263]
    185. Показ распределения скоростей в потоке жидкости внутри трубы [264]
    186. Количественная характеристика распределения скоростей по поперечному сечению воздушного потока [264]
    187. Параболический профиль диаграммы скоростей в живом сечении потока по форме воздушного пузырька [265]
  § 20. Турбулентные потоки [266]
    188. Завихрения в поднимающемся папиросном дымке [266]
    189. Ламинарность и турбулентность струй жидкости. Определение числа Рейнольдса [266]
    190. Исследование потока воздуха при помощи вертушки-индикатора и ниточного зонда [268]
    191. Показ при помощи ниточного зонда линий тока вокруг помещенных в поток преград [269]
    192. Показ при помощи зонда-пропеллера завихрений позади пластинки, помещенной в поток [271]
    193. Картина завихрений позади плоской преграды Показ поля потока при помощи зажженных свечей [272]
    194. Обтекание пластинки, помещенной наклонно к оси потока [273]
    195. Показ линий тока при помощи зонда-пламени [274]
    196. Получение замкнутых вихревых колец в воздухе [274]
    197. Проекция на экран вихревых колец в жидкости [275]
  § 21. Аэро- и гидродинамическое сопротивление тел в потоках жидкости и газа [276]
    198. Картины завихрений при обтекании преград в потоковой ванне [276]
    199. Картины завихрений при обтекании преград в потоковом канале специального прибора [277]
    200. Картины завихрений при продвижении тел различной обтекаемости в неподвижной жидкости [278]
    201. Сравнение аэродинамического (лобового) сопротивления тел различной формы. В эксперименте используется фен и почтовые весы с квадрантом [280]
    202. Измерение аэродинамического сопротивления при помощи самодельных одно компонентных весов [282]
    203 Определение аэродинамического сопротивления при помощи чашечных настольных весов [283]
    204. Градуирование шкалы чашечного анемометра [285]
  § 22. Измерение давления и скорости потока. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли [285]
    205. Вывод уравнения неразрывности по вытекающей струе [285]
    206. Вывод уравнения неразрывности измерением скоростей в двух трубках разного сечения [288]
    207. Демонстрация падения давления в сливной трубе однородной по поперечному сечению [289]
    208 Демонстрация падения давления в сливной трубе, имеющей суженный участок [290]
    209. Демонстрация падения давления в сливной трубе, имеющей сужение в различных участках [291]
    210. Измерение напорного (или динамического) давления воздушного потока трубкой Пито [293]
    211. Измерение статического давления в воздушном потоке трубкой-зондом [294]
    212. Измерение трубкой-зондом статического давления в потоке жидкости, заключенной в трубу [294]
    213. Измерение скорости потока трубкой Прандтля [295]
    214. Измерение скорости воздушного потока дюзой Вентури [296]
    215. Измерение расхода потока круглой диафрагмой [298]
    216. Измерение статического давления в водоструйном насосе [300]
    217. Измерение давления в пульверизаторе [301]
  § 23. Аэродинамические и гидродинамические парадоксы [301]
    218. Демонстрация аэродинамического парадокса на самодельном приборе [301]
    219. Демонстрация гидродинамического парадокса на приборе фабричного изготовления [302]
    220. Поведение бумажного конуса в воронке при продувании воздуха [302]
    221. Поведение двух картонных или бумажных полосок при продувании между ними воздуха [303]
    222. Сближение двух ложек в струе воды или воздуха [304]
    223. Поведение бумажного круга при продувании воздуха через плоскодонную воронку [304]
    224. Поведение матерчатого зонда в краевой зоне воздушного потока [305]
    225. Демонстрация аэродинамического парадокса на парящем в воздушном потоке шарике от настольного тенниса [306]
    226. Измерение силы втягивания воздушного потока при помощи парящего резинового тонкостенного шарика [307]
    227. Поведение нескольких детских резиновых шаров в потоке воздуха [308]
    228. Поведение бумажного цилиндра при внесении его в горизонтальный поток воздуха [309]
    229. Демонстрация трения воздуха в свободном и связанном трубой потоке [309]
Глава V. Движение потока вокруг самолета
  § 24. Методическая записка [311]
  § 25. Поток вокруг несущей поверхности. Сопротивление и подъемная сила несущей поверхности [314]
    230. Потоки вокруг модели крыла [314]
    231. Исследование потока вокруг модели крыла при помощи зонда-пламени [314]
    232. Исследование потока вокруг модели крыла при помощи ниточного зонда [315]
    233. Демонстрация распределения давления на модели крыла при помощи накидного бумажного капюшона [315]
    234. Измерение распределения давления вдоль поверхности крыла при различных углах атаки [316]
    235. Измерение при помощи настольных чашечных весов сопротивления крыла потоку при различных углах атаки [319]
    236. Измерение при помощи настольных чашечных весов подъемной силы крыла [320]
    237. Измерение при помощи однокомпонентных весов сопротивления крыла потоку и его подъемной силы [322]
    238. Построение поляр-диаграммы модели крыла при помощи настольных чашечных весов [323]
    239. Построение поляр-диаграммы модели крыла при помощи двухкомпонентных весов [325]
    240. Составление поляр-диаграммы модели крыла при помощи спирально-цилиндрической пружины [326]
  § 26. Устойчивость самолета. Органы управления [328]
    241. Поведение потоков вокруг крыла, имеющего предкрылок [328]
    242. Показ краевых завихрений у модели крыла при помощи вертушки-индикатора и ниточного султанчика [329]
    243. Показ устойчивости самолета вокруг вертикальной оси при стреловидном и V-образном расположении крыльев [330]
    244. Определение устойчивости самолета вокруг продольной оси при V-образном расположении крыльев [331]
    245. Эксперименты с моделями органов управления самолета [332]
  § 27. Воздушный винт-пропеллер [334]
    246. Измерение частоты вращения воздушного Бинта при помощи стробоскопа, имеющего известное число оборотов [334]
    247. Измерение частоты вращения воздушного винта по высоте тона [335]
    248. Демонстрация силы тяги воздушного винта при помощи зонда-пропеллера [337]
    249. Демонстрация силы тяги воздушного винта, насаженного на вал электродвигателя [337]
    250. Зависимость силы тяги воздушного винта от частоты его вращения [338]
    251. Поведение воздушного винта в потоке, направленном вверх [340]
    252. Показ действия винта вертолета на самодельной модели [341]
    253. Поведение зонда-пропеллера в горизонтальном воздушном потоке [341]
    254. Эксперименты по авторотации крыла [342]
Глава VI. Избранные эксперименты из различных областей учения о потоках
  § 28. Методическая записка [344]
  § 29. Моделирование «тяги» дюз. Опыты с моделью бумеранга. Эффект Магнуса [345]
    255. Определение силы отдачи — «реакции» воздуходувного аппарата. Моделирование тяги дюз [345]
    256. Опыты с моделями бумеранга [348]
    257. Струераспределение вокруг вращающегося цилиндра [349]
    258. Показ эффекта Магнуса на скатывающемся бумажном цилиндре [349]
    259. Показ эффекта Магнуса на падающем и одновременно-вращающемся бумажном цилиндре [350]
    260. Отклонение катящегося шарика от нормального направления падения [350]
  § 30. Опыты на аэродинамической камере с туманообразователем [351]
    261. Обтекание различных тел [352]
    262. Характер потоков вокруг парашюта [353]
    263. Характер потоков вокруг крыла [354]
    264. Характер потоков вокруг крыла с предкрылком [355]
    265. Боковые завихрения на модели крыла [355]
    266. Характер потоков вокруг профилей различного вида авто- и мототранспорта [356]
Приложение I. Хранение и очистка ртути. Работа со ртутью [357]
Приложение II. Простейшие работы со стеклом [360]
Алфавитный указатель [366]
Формат: djvu
Размер:7336226 байт
Язык:РУС
Рейтинг: 214 Рейтинг
Открыть: