Здравствуй, физика!

Магнитная бригантина

В старину рассказывали, будто есть на краю света гора Магнит. Она стоит у самого моря. Беда кораблю, который подплывает слишком близко. Гора притягивает железо, да так сильно, что вырывает все гвозди из досок! Корабль разваливается и тонет.

На свете и в самом деле есть горы из магнитной руды. Одна из самых больших была у нас на Урале, возле города Магнитогорска. Была, потому что теперь на ее месте зияет глубокая пропасть. Гору по частям взрывали, а обломки загребали экскаваторы и грузили в вагоны. И ни один из стальных экскаваторов, ни один из стальных вагонов не прилип к горе! Так она и перекочевала понемногу в доменные печи «Магнитки» — Магнитогорского металлургического комбината. Комбинат «притянул» к себе гору и уничтожил ее!

Магнитная руда притягивает не так уж сильно. Гораздо сильнее действует искусственный магнит. Он отлит из специального сплава и намагничен на заводе. Постарайся достать такой магнит, с ним можно проделать много интересных опытов. И первым делом, конечно, мы проверим, вытягивает ли магнит гвозди из кораблей.

Сделай бригантину из куска пробки или сосновой коры и воткни в нее гвоздик. Один-единственный, да и то небольшой, иначе бригантина перевернется или даже пойдет ко дну безо всякого магнита. Гвоздик будет служить и мачтой. Насади на него парус из листочка бумаги. Пусть и наша магнитная бригантина поднимает паруса!

Ну, а теперь спускай бригантину на воду, налитую в тарелку или тазик, и бери в руки магнит.

Пристрой его сбоку тарелки, только над водой. Мочить магнит не стоит: он заржавеет. Подуй на парус бригантины, чтобы подошла близко к магниту. Смотри: бригантина заворачивает! Магнит свернул ее с прямого пути и притянул к себе. Щелк! Гвоздик прилип к магниту. Но он не выдернулся. Если ты потянешь за корпус бригантины, гвоздик легко отстанет от магнита.

Иголки дыбом

Магнит прекрасно притягивает иголки и булавки. Их очень удобно подбирать магнитом с полу, если случайно рассыплешь. Можно подвесить к магниту целую цепочку из иголок, «примагничивая» их одну за другой. Держаться будет и четвертая иголка, и пятая. Но стоит оторвать первую от магнита — и вся цепочка рассыплется! А можно заставить иголки «встать дыбом». Положи несколько штук на стол и сверху осторожно подноси к ним магнит. Иголки придут в беспокойство, зашевелятся, а потом подскочат. Но если вовремя магнит немного отодвинуть, иголки не успеют к нему пристать. Они будут стоять на остриях, слегка покачиваясь.

Вися на голове

Сделай легонький волчок из кружка картона, насаженного на тонкую палочку. Нижний конец палочки заостри, а в верхний вбей булавку, да поглубже, так, чтобы только головка была видна.

Пусти волчок вертеться на столе, а сверху поднеси к нему магнит.

Ближе, еще ближе. Оп-ля! Волчок подпрыгнет, и булавочная головка пристанет к магниту. Но вот что удивительно: волчок не остановится. Он будет вращаться по-прежнему, «вися на голове»!

Магнитная «инфекция»

Не бойся, тебе ничто не угрожает. Можешь смело взять магнит в руку и приложить к его концу иголку. Она, конечно, прилипнет. Оторви ее и приложи к другому концу. Тоже прилипнет. Ну, а если к серединке магнита ее приложить? Смотри-ка, падает! Удивительное дело: середина у магнита совсем не «магнитная». А чем ближе к концам, тем действие магнита сильнее. Концы магнита назвали полюсами.

Как я уже говорил, для тебя магнит не «заразен». Можешь возиться с ним сколько угодно, никаких магнитных свойств ты не приобретешь. Ну, а иголка? Не «заразилась» ли она? Давай проверим. Иголкой, которая касалась магнита, потрогай другие иголки. Ты уже знаешь, что трогать надо концом: острием или ушком. Если уж где обнаружатся магнитные свойства, то именно там.

Ну как, не притягивает? Скорее всего, что нет. А если и притягивает, то очень слабо. Может быть, у «здоровой» иголки был, как говорят врачи, недостаточный контакт с «больным», то есть с магнитом? Ничего, контакт мы сейчас устроим. Положи иголку на стол и крепко потри ее одним из полюсов магнита. Три только в одну сторону, скажем, от острия к ушку, а обратно проноси магнит по воздуху. Проведи раз пятнадцать — двадцать. Достаточно! Теперь-то уж иголка наверняка «заразится». Смотри, как она притягивает своих подружек!

Разборчивый гусь

Попробуй к намагниченной иголке подносить магнит то одним полюсом, то другим. Удивительное дело: к одному полюсу иголка теперь притягивается только ушком, а к другому — только острием.

Полюса-то, оказывается, неодинаковые! Между ними есть какая-то разница. Она поможет тебе сделать забавную игрушку: разборчивого гуся. Вылепи его из комочка парафина или стеарина от свечки. Можно взять и пластилин, но тогда гусь не будет белым. А главное, он увеличится в весе и будет хуже действовать. Прилепи гуся к дощечке или к куску сосновой коры, чтобы он плавал. В тело гуся спрячь намагниченную иглу так, чтобы ушко выглядывало из клюва, а острие — из хвоста. Значит, длина гуся должна быть равна длине иголки, то есть около 4 см. Можешь сделать его и поменьше, если вместо иголки возьмешь стальное перышко. Разумеется, тоже намагниченное. Ты ведь теперь знаешь, как это делается.

Пусти гуся плавать в миску с водой и попробуй подносить к его клюву магнит. Ясно, что к одному полюсу магнита клюв будет притягиваться. К этому полюсу привяжи ниткой кусочек хлеба. А к другому привяжи ватку и намажь ее горчицей. Гусь ни за что не потянется клювом к горчице. Он будет упорно от нее отворачиваться.

При некоторой ловкости рук ты сможешь обучить своего гуся различать цифры. Для этого вставь миску в бумажное кольцо, на котором напиши по кругу цифры.

От 1 до 10 будет вполне достаточно даже для мудрейшего из гусей. В правой руке спрячь небольшой магнит или кусок намагниченной вязальной спицы. Пусть чуть выступает только один полюс, тот самый, к которому притягивается клюв.

Попросив гуся показать, скажем, четверку, веди над ним руку, как бы ободряя, и направляй его, куда следует.

А гусь-то и впрямь не глуп!

Ты, может быть, подумал, что твоя ученая птица живет только чужим умом? Ничуть не бывало! Убери магнит подальше и смотри, что будет делать гусь. Он, конечно, замрет на одном месте. Но попробуй-ка повернуть его клювом в другую сторону. Смотри, он поворачивается обратно! Если ты еще не снял с миски кольцо с цифрами, то легко заметишь, что гусь повернется точно в прежнем направлении. Его клюв будет смотреть на ту же цифру, что и раньше. И так три раза, и пять, и десять, и сколько угодно. Клюв будет обращаться все в ту же сторону, «словно намагниченный».

Положим, мы-то с тобой знаем, что он и в самом деле намагничен. Но где же второй магнит, к полюсу которого обращается клюв? Ты же этот магнит унес? И все-таки такой магнит есть. Он действует и на нашего гуся, и на любой другой магнит на свете. Этот магнит — наша планета, наша родная Земля!

Каждый магнит — это компас. Дай ему возможность свободно повернуться — и он укажет одним полюсом на север. Этот полюс условились называть северным полюсом. А другой полюс укажет на юг. Его назвали южным полюсом магнита.

Магнитный рыболов

Из пробки, пенопласта, сосновой коры можешь наделать маленьких рыбок.

Каждой из них воткни в рот патефонную иглу. Пусти рыбок плавать в тазу, а сам вооружись удочкой с маленьким магнитом вместо крючка. Тебе не придется жаловаться на плохой клев!

Дело пойдет еще успешнее, если иглы во ртах у рыбок тоже намагнитить. Но это трудно: очень уж они малы. Сделай лучше так: возьми большую стальную иглу или вязальную спицу, намагнить ее, а потом разломай на кусочки с помощью двух плоскогубцев. Молотком не бей: от удара магниты размагничиваются.

Постой-ка, но ведь у магнита сильнее всего действуют полюса. Значит, даже из длинной спицы выйдут только два хороших магнитика? Все средние окажутся негодными? А вот и нет! Сломай спицу пополам — и оба конца, бывшие только что в середине, станут полноправными полюсами. Они будут притягивать или отталкивать ничуть не хуже тех, что были по краям с самого начала! И на какие бы мелкие кусочки ты ни разломал магнит, тебе никогда не удастся получить один отдельный полюс. Нет, у любого магнитика полюсов всегда будет два!

«Только что было — только что нет!»

Так приговаривал один фокусник-иностранец, когда разные вещи, разложенные им на столе, исчезали на глазах у изумленных зрителей. Может быть, фокусник действительно плохо говорил по-русски. А может, он делал это нарочно, для потехи. Так или иначе, эту смешную фразу я помню уже много лет.

Сейчас мы с тобой тоже проделаем такой фокус. Только исчезать будут не шарики, не платки, не живые голуби, а… магнит. Вернее, он будет оставаться на месте, но… Впрочем, не надо забегать вперед.

Подбери железный болт диаметром 10 мм и длиной не менее 100 мм.

Намотай на него 15 м медной изолированной проволоки диаметром 0,2–0,3 мм. Мотай плотно, виток к витку. Намотаешь один ряд длиной 5–6 см, продолжай мотать поверх него второй, потом третий, пока вся проволока не кончится. Должно быть около четырехсот витков. Отступя по 10 см от каждого конца, перевяжи проволоку толстой ниткой и туго обвяжи эти нитки вокруг болта, чтобы обмотка не распалась. Концы обмотки очисть от изоляции.

Приступим к опыту. А ну-ка, попробуй притянуть головкой болта булавки, гвозди — словом, всякую стальную и железную мелочь. Нет, не тянет. В магниты наш болт не годится.

Ну, а теперь присоедини концы обмотки к выводам батарейки от карманного фонаря. Попробуй еще раз — тянет! Да что там булавки — здоровые болты, пассатижи, а то и потяжелее что-нибудь! Болт стал магнитом!

Ты спросишь: при чем здесь фокусник-иностранец? А вот при чем. Произнеси его магическую формулу и отключи батарейку. Бум, трах, тарарах! Все железяки в тот же миг отвалятся от болта. Болт перестал быть магнитом. «Только что было — только что нет!»

Опять включи батарейку — и болт опять станет магнитом. Этот магнит не постоянный, а временный. Он работает только то время, пока по обмотке ток течет. Поэтому его назвали электромагнитом, электрическим магнитом.

Электромагнит сильнее и легче постоянного магнита. А главное, очень удобно, что им можно управлять. «Только что было — только что нет!» Поэтому электромагниты очень широко применяются в технике.

Маленькая мышка с большой родней

С помощью магнита можно сделать забавную бегающую мышку. Магнит лучше взять в виде подковы. Еще понадобится картонная коробка из-под торта. В нее вставляется фанерка с прибитой сверху деревянной «скамеечкой». Это хорошо видно на рисунке.

Заготовь части скамеечки: две чурки и «сиденье». Подбери гвоздь длиной на 1,0–1,5 см меньше высоты коробки. Другим гвоздем, потолще, пробей в центре сиденья аккуратную дырку. Пробивать надо на доске. Этим же толстым гвоздем пробей дырку и в небольшой фанерке, которая будет под скамеечкой. Приколоти скамеечку к большой фанерке, а маленькую прибей снизу, посередине. Нужно, чтобы длинный гвоздь, вставленный в отверстие скамеечки, попал нижним концом в отверстие нижней, маленькой фанерки, и при этом стоял прямо.

Под магнит нужна еще одна фанерка потолще. Сначала в эту фанерку забей длинный гвоздь, чтобы вошел по самую шляпку, а потом уже сверху уложи магнит и привяжи его нитками или приклей полосками изоляционной ленты. Вставь на место гвоздь с магнитом и на нижнюю его часть, под скамеечкой, намотай суровую нитку. Потяни за конец. Гвоздь должен вращаться, а с ним и столик с магнитом.

Мышка — просто легкий комочек серой шерсти с хвостиком. Снизу прикрепи к ней стальное перо, канцелярскую скрепку или обрезок жести. Надень на коробку крышку. Магнит должен вращаться под самой крышкой, почти касаясь ее. В боку крышки сделай дырочку и выпусти через нее конец нитки. Мышку положи на коробку сверху, как раз над полюсами магнита.

Ну, можно начинать. Тихонько потяни за нитку. Столик с магнитом завертится, и мышка побежит по кругу! Снаружи не будет видно, что заставляет ее бегать. Ведь коробка-то закрыта. Можешь приклеить на коробку домик с двумя дверями — мышка будет в одну дверь входить, а из другой выходить.

Мышка маленькая, а родня у нее очень большая и солидная. Почти все электродвигатели, какие только есть в мире! Точнее — так называемые асинхронные электродвигатели переменного тока. Их изобрел замечательный русский электротехник Михаил Осипович Доливо-Добровольский. В асинхронном электродвигателе не вертят столик с магнитом. Там внутри — электромагнит. Он неподвижен, но его обмотки сделаны так хитро, что когда включишь ток, получается магнитная волна. И эта волна все бежит, бежит по кругу, снова и снова, словно полюс вертящегося магнита в нашей игрушке. Она-то и тащит, ведет за собой ротор двигателя — его вращающуюся часть, — словно мышку, маленькую мышку из серой шерсти!