Сезон 2: Каменные войны — Эпизод 5

Цель: Увидеть, как струя пара или пара воздуха приводит во вращение лопасти — модель паровой турбины.

Материалы: Алюминиевая фольга, ножницы, карандаш или булавка, кипящая кастрюля (со взрослыми), прихватка.

Пошагово:

1. Вырежьте из фольги круг и нарежьте от края к центру 8–10 «лепестков».
2. Отогните лепестки под углом, чтобы получилась вертушка.
3. Наколите вертушку на булавку, закреплённую в карандаше.
4. Держите вертушку над кипящей кастрюлей (не опуская в пар)! Струя пара раскрутит её.
5. Почему: пар — это разогнавшиеся молекулы воды; они толкают наклонные лопасти, и вертушка вращается.
6. Вывод: точно так же пар раскручивает вал настоящей турбины на электростанции.

Цель: Показать механизм, который движет паровой машиной: нагретый газ занимает больше места и давит.

Материалы: Пластиковая бутылка, воздушный шарик, тазы с тёплой и холодной водой.

Пошагово:

1. Наденьте пустой шарик на горлышко бутылки.
2. Поставьте бутылку в тёплую воду на 1–2 минуты.
3. Наблюдайте: шарик надувается — воздух в бутылке нагрелся и расширился.
4. Перенесите бутылку в холодную воду — шарик опадает.
5. Почему: при нагреве молекулы движутся быстрее и сильнее давят на стенки.
6. Вывод: то же расширение, только в тысячи раз сильнее, толкает поршень парового двигателя.

Цель: Понять устройство сердца паровой машины — цилиндра и поршня — без металла.

Материалы: Медицинский шприц 10–20 мл без иглы, вода.

Пошагово:

1. Заберите в шприц воду на 2–3 мл.
2. Закройте носик пальцем — теперь это герметичный цилиндр, а поршень не может протолкнуть воду.
3. Давите на поршень и чувствуйте сопротивление, а затем отпустите.
4. Откройте носик: теперь поршень легко ходит — пара или вода свободно выходят.
5. Представьте: если бы вместо воды в шприце был пар, он давил бы на поршень сам — это и есть двигатель Сенку.
6. Вывод: уплотнение (поршень, плотно прилегающий к стенкам) — ключ к работе машины.

Цель: Смоделировать превращение потока в крутящийся вал — так пар через поршень вращает колесо.

Материалы: Квадратный лист бумаги, ножницы, карандаш, булавка, фен (или сильное дуновение).

Пошагово:

1. Сложите лист по диагоналям и надрежьте углы к центру (не дорезая середину).
2. Согните каждые уголки лепестков к центру и проколите булавкой.
3. Насадите вертушку на карандаш.
4. Включите фен на малый поток или сильно дуйте — лопасти вращаются.
5. Почему: поток воздуха давит на наклонные лопасти и создаёт вращающий момент.
6. Вывод: любая машина — это превращение энергии потока (воздуха, пара, воды) во вращение вала.

Цель: Понять, зачем двигателю тяжёлое вращающееся колесо: оно сглаживает толчки.

Материалы: Игрушечный волчок или юла (можно сделать из CD-диска и карандаша через отверстие).

Пошагово:

1. Запустите волчок: он вращается плавно и долго даже после того, как раскрутившая сила ушла.
2. Остановите его рукой: чтобы остановить вращение, нужна заметная сила.
3. Почему: вращающееся тело хранит энергию движения (момент импульса); оно сопротивляется остановке и сглаживает толчки.
4. Вывод: поршень толкает рывками, а маховик запасает вращение и отдаёт его ровно — как маховик «паровой гориллы».

Цель: Увидеть, как нагрев снизу заставляет жидкость циркулировать — принцип изнутри котла.

Материалы: Прозрачная кастрюля с холодной водой, плита (со взрослыми), щепотка манки, чая или мелкого перца.

Пошагово:

1. Налейте в кастрюлю холодную воду и насыпьте щепотку манки (или чаинок).
2. Нагревайте воду на плите, не перемешивая.
3. Наблюдайте: крупинки начнут подниматься у стенок и опускаться в центре — вода циркулирует.
4. Почему: нагретая вода легче холодной и всплывает вверх, уступая место холодной — возникает круговорот.
5. Вывод: в котле паровой машины вода постоянно перемешивается конвекцией, тепло доходит до всех слоёв.