Здравствуйте, ребята.
Наше сегодняшнее занятие называется «Занимательная механика». А кто мне скажет, что это такое? Как думаете?

А скажите, пожалуйста, чем занимается механик, или, например, автомеханик?

Правильно, это рабочий, который ремонтирует автомобили. А что делает исправный автомобиль?

Правильно, ездит. Так что же такое механика? Механика — это раздел физики, который изучает движение во всех его проявлениях: и сам процесс движения, и причины его возникновения и изменения. И даже если предмет не двигается, его тоже изучает механика, ведь на него также воздействуют различные силы. Механика учит нас, как использовать силу, чтобы заставить предметы делать то, что нам нужно.
Вот какая интересная механика, согласны?

Самое время разобраться с ней при помощи экспериментов.
Ребята, знаете ли вы, что на каждого из нас постоянно действует одна сила? Как вы думаете, как она называется? Подсказка: эта сила позволяет нам ходить по земле, а не летать в воздухе.

Правильно, ребята, это сила тяжести, или сила гравитации. Сила тяжести — это та самая сила, которую мы ощущаем каждый день, когда стоим на земле. Она действует на всех нас и на все предметы вокруг нас. Представьте, что земля — это огромный магнит, который притягивает к себе все предметы. Когда вы отпускаете предмет из рук, он падает вниз, потому что земля притягивает его к себе.

Интересно, что сила тяжести действует не только на земле, но и в космосе. Например, любые два предмета во Вселенной притягиваются друг к другу — об этом нам говорит закон всемирного тяготения. Чем больше эти предметы, тем сильнее они тянутся друг к другу. Например, Земля — очень большой предмет, и она притягивает к себе всё, что находится рядом. Земля притягивает Луну, и та движется по кругу, не улетая в космос.
Ребята, а вы знаете кто открыл закон всемирного тяготения?

А вы слышали историю про яблоко, которое упало на голову одному умному человеку?

Правильно, ребята, его открыл великий ученый по имени Исаак Ньютон. Он жил давно, в XVII веке, и сделал много важных открытий. Ньютон заметил, что яблоки падают с деревьев на землю, и задумался, почему это происходит. В итоге он пришел к выводу, что существует сила, которая притягивает предметы к Земле.

Ребята, а что же такое сила? Сила – это то, что заставляет предметы двигаться, менять форму или оставаться на месте. Измеряется она в ньютонах, названных в честь Исаака Ньютона.

Ребята, что произойдет, если взять стакан, наполнить его водой, а затем наклонить?

Да, вода, конечно же, выльется, так как на неё, как и на всё вокруг, действует сила тяжести.
А что произойдет, если воду налить в ведёрко, а затем его наклонить?

Верно, вода также выльется. А как можно сделать так, чтобы ведро с водой было перевёрнуто, а вода, при этом не вылилась? Кто знает? Какие ваши предположения?

Ребята, кто из вас когда-нибудь в жизни катался на быстро вращающейся карусели? Поднимите руки. А что с вами происходило во время вращения: вас прижимало к стенке или тянуло в центр?

Верно, ребята, вас прижимало, потому что на вас действовала центробежная сила, что значит «бежит из центра».

Вращая ведёрко в вертикальной плоскости, мы создаём, по сути, вертикально стоящую карусель, а это значит, что на воду, помимо силы тяжести, также действует и центробежная сила. Особенно это имеет значение в тот момент, когда ведёрко оказывается на самом верху. В этом крайнем положении, на него действует, с одной стороны, сила тяжести, заставляющая воду упасть вниз, а с другой стороны — центробежная сила. В том случае, если центробежная сила равна или больше силы тяжести, вода не будет выливаться!

Ну что же, теперь самое время проверить это экспериментальным путем.

Ребята, как вы думаете, что такое равновесие? Это способность сохранять устойчивое положение, как в движении, так и в покое. Вот, например, вы сейчас сидите и не падаете, значит, вы находитесь в равновесии. А я могу пройти по классу и при этом тоже не падаю. Это и есть равновесие. Равновесие – это когда всё находится в балансе и остаётся устойчивым и неподвижным.

А ещё у каждого предмета существует особая точка, которая называется центром тяжести, или центром масс. Если подвесить предмет именно за эту точку, он будет устойчивым. У предметов простой конструкции найти центр масс очень легко. Например, карандаш – это однородный стержень, и его центр тяжести располагается посередине его длины.

Посмотрите, ребята, я возьму карандаш и положу палец ровно посередине, и он будет находиться посередине.

А вот если конструкция сложнее, то центр тяжести найти уже не так просто, но давайте попробуем.

У меня сейчас на столе 12 гвоздей. Как вы думаете, каким образом я могу положить 11 гвоздей на 12-й таким образом, чтобы они не падали?

Самое время это продемонстрировать.

Ребята, кто из вас когда-нибудь катался на машине?

Уверен, каждый из вас. А что произойдет, если машина резко начнёт двигаться вперёд?

Правильно! Резкое движение машины вперёд приведёт к смещению пассажиров назад в сторону сидений, вас «вдавит» в кресло. И наоборот, если машина вдруг внезапно затормозит, вас потянет вперёд.

Ребята, как вы думаете, почему?

Ребята, всё это проявления первого закона Ньютона, согласно которому каждое тело будет находиться в состоянии покоя или равномерного движения, до тех пор, пока на него не подействуют другие силы, которые изменят это состояние.

В результате резкого торможения мы продолжаем двигаться вперёд, по инерции – недаром первый закон Ньютона ещё называют законом инерции. Инерция — это способность предметов сохранять своё состояние покоя или движения до тех пор, пока на них не подействует какая-то сила. Например, если вы едете на велосипеде и перестаёте крутить педали, велосипед продолжает ехать какое-то время благодаря инерции.

А теперь внимание! Проверим этот закон при помощи эксперимента.
Установим над стаканом с водой дощечку, сверху неё втулку, а затем яйцо. Как вы думаете, что произойдет с яйцом, если резко выдернуть доску?

Да, верно, ребята! Если резко выдернуть доску, тогда воздействие на яйцо будет минимально, и оно останется на месте, а так как мы уберём всё, что было под ним, единственная сила, которая будет на него действовать, — это сила тяжести. В результате яйцо должно упасть вертикально вниз и оказаться внутри стакана. Надеюсь, у меня всё получится!

Ребята, в начале занятия я сказал, что механика изучает не только движение, но и неподвижное состояние, которое называется статикой. В жизни мы часто видим неподвижные объекты, и некоторые из них должны быть не только неподвижными, но ещё и очень прочными. Например, мост, ведь по нему каждый день проезжают машины, гуляют люди – и он должен все это выдерживать и не сломаться.

Давайте попробуем сделать мост из бумаги. Как вы думаете, если использовать просто обычный лист, получится ли из него мост?

Верно, не получится: лист прогнётся.

Ребята, как вы думаете, а что можно сделать, чтобы наш лист бумаги стал прочным?

Нужно сложить лист бумаги гармошкой, чтобы появились так называемые ребра жёсткости, которые придадут прочность всей конструкции и позволят выдержать довольно большой вес, несмотря на то что это обычный лист бумаги.

Сейчас мы проведём настоящую инженерную работу. Согнув листок бумаги гармошкой, мы создадим рёбра жёсткости, которые и придадут прочность всей конструкции и позволят мосту выдержать вес даже стакана с водой! Здорово?

Этот метод называется гофрирование. Чтобы сделать тонкий материал прочным, часто применяют этот метод. Например, чтобы из тонкого картона сделать прочную коробку, между листами картона делают гофрированный слой, он называется гофрокартон.

Ребята, у меня в руках гайка и воздушный шарик. Как можно из них сделать музыкальный инструмент?

Для этого опыта мне потребуется два помощника.

Ребята, возьмите по гайке и опустите внутрь воздушного шарика. А теперь надуйте шарик среднего размера и завяжите.

А теперь возьмём шарик за хвостик и закрутим. Вы слышите интересный жужжащий звук? Почему же он происходит?

На самом деле удивительный жужжащий звук возникает благодаря трению граней гайки о поверхность воздушного шарика. А само движение – отличный пример центробежной силы. Помните, мы экспериментировали недавно с ней, когда закрутили ведёрко с водой? Только теперь центробежная сила прижимает двигающуюся гайку к стенкам воздушного шарика и не даёт ей упасть.

Ребята, интересен и тот факт, что гайка вращается в горизонтальной плоскости. Если вы бывали в цирке на выступлении мотоциклистов, то, возможно, видели трюк, когда они ездят по внутренней поверхности сферы. Удаётся им это за счёт скорости движения и воздействия центробежной силы, которая прижимает их к поверхности сферы. Стоит мотоциклистам уменьшить скорость, как они неизбежно опустятся вниз (именно за счёт центробежной силы и большой скорости можно прокатиться и в «мёртвой петле» на американских горках).

А если мы начнём вращать шарик с меньшей скоростью или просто подождём, то постепенно центробежная сила уменьшится, и гайка упадёт на дно воздушного шарика.

Ребята, у меня в руках миска, внутри которой находится гирлянда из бусин. Возможно, кто-то из вас украшал такой гирляндой ёлку этой зимой.

Как вы думаете, что произойдет, если дёрнуть гирлянду за кончик?

Самое время провести эксперимент!

Ребята, обратите внимание: стоило только дёрнуть, как гирлянда начинает двигаться и в итоге вся выпадает из миски. Но почему же так произошло? Давайте подумаем.

Как мы с вами уже хорошо поняли, на все предметы вокруг нас действует сила тяжести. Также они подчиняются законам Ньютона, в том числе и закону инерции.

Согласно первому закону Ньютона – закону инерции, тело будет оставаться в состоянии покоя или находиться в равномерном прямолинейном движении, если на него не действуют другие тела.

В нашем случае, как только мы дёргаем за кончик гирлянды, мы придаем ей импульс, в результате которого часть гирлянды приходит в движение. Но так как эта гирлянда также связана с оставшейся частью гирлянды в миске, то начинают приходить в движение следующие бусины и так далее. Таким образом, постепенно вся гирлянда приходит в движение, и бусины одна за другой покидают миску!

Ребята, скажите, пожалуйста, какая сила действует на высыпающиеся бусины из ёмкости?

Конечно, это сила тяжести!
Попробуйте провести этот опыт дома, удивив своих родителей.

На самом деле удивительный жужжащий звук возникает благодаря трению граней гайки о поверхность воздушного шарика. А само движение – отличный пример центробежной силы. Помните, мы экспериментировали недавно с ней, когда закрутили ведёрко с водой? Только теперь центробежная сила прижимает двигающуюся гайку к стенкам воздушного шарика и не даёт ей упасть.

Ребята, интересен и тот факт, что гайка вращается в горизонтальной плоскости. Если вы бывали в цирке на выступлении мотоциклистов, то, возможно, видели трюк, когда они ездят по внутренней поверхности сферы. Удаётся им это за счёт скорости движения и воздействия центробежной силы, которая прижимает их к поверхности сферы. Стоит мотоциклистам уменьшить скорость, как они неизбежно опустятся вниз (именно за счёт центробежной силы и большой скорости можно прокатиться и в «мёртвой петле» на американских горках).

А если мы начнём вращать шарик с меньшей скоростью, или просто подождём, то постепенно центробежная сила уменьшится, и гайка упадёт на дно воздушного шарика.

Ребята, скажите мне, пожалуйста, при помощи какого транспорта можно улететь в космос?

Правильно, ракеты. А благодаря чему движется ракета?

Верно, ребята, у ракеты особой двигатель, реактивный. Это устройство, которое помогает ракетам и самолётам летать быстро и высоко. В таком двигателе используется специальное топливо, называемое реактивным. Когда это топливо сгорает внутри двигателя, оно выделяет много энергии и создаёт мощные потоки горячего газа. Эти газы вырываются из задней части двигателя (сопла) с огромной скоростью, толкая ракету и самолёт вперёд. Чем сильнее и быстрее выходят газы, тем быстрее движется аппарат. Это пример реактивной тяги — силы, которая возникает, когда объект выбрасывает что-то назад, чтобы двигаться вперёд.

В основе этого движения лежит третий закон Ньютона. Он гласит: на каждое действие есть равное и противоположное противодействие. Это значит, что, если один предмет давит или тянет другой, тот тоже оказывает обратное воздействие. Например, когда вы прыгаете на батуте, вы толкаете его вниз, а он в ответ толкает вас вверх.

Сейчас мы с вами проведём эксперимент, в котором в основе движения нашей «ракеты» будет лежать реактивное движение, как у настоящих ракет.

Это движение мы продемонстрируем на примере воздушного шарика. Если его надуть и отпустить, то он полетит в одну сторону, а воздух из него — в противоположную.
Запустим ракету из воздушного шарика!