Прибор по физике своими руками из бутылки

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 18.09.2024

В нашей Домашней метеостанции, которую мы оснащаем, чтобы заниматься по одноименному лэпбуку (его вы можете посмотреть и приобрести ЗДЕСЬ), появился очередной прибор. В этот раз это самодельный барометр. Он нужен нам, чтобы измерять давление воздуха. Принцип действия тут прост: на пустую банку натягивается шарик, к нему крепится легкая стрелочка. При увеличении давления внешний воздух вминает внутренний вглубь, шарик прогибается, стрелочка поднимается. А при падении давления воздух в банке начинает давить на шарик изнутри, он "вспучивается", стрелочка наклоняется вниз.

Для чего это нужно? Да хотя бы для того, чтобы узнать, отчего это у мамы так болит сегодня голова :) А если серьезно, то от давления зависит, придет ли к нам циклон или антициклон и принесет нам дождь или жару. Мы с Катей уже который день по утрам вскакиваем к нашему самодельному барометру, чтобы узнать - начало ли, наконец, повышаться давление. Ведь так хочется, чтобы поскорее ушли зарядившие дожди и в Крым вернулось солнышко! И вот, наконец-то сегодня, стрелочка барометра поднялась! Ждем теперь перемены погоды!

стеклянная банка
воздушный шарик
канцелярская резинка или скотч
бамбуковая шпажка или соломинка
цветная бумага для стрелочки и шкалы
канцелярский зажим-прищепка

Ход работы:
Натягиваем шарик на горлышко банки и закрепляем его крепко-накрепко резинкой или скотчем.

На кончик бамбуковой шпажки приклеиваем стрелочку из бумаги

Второй конец палочки с помощью скотча приклеиваем на шарик

В прищепку вставляем полоску картона высотой с банку, на которой будем делать шкалу.

Устанавливаем шкалу так, чтобы стрелочка барометра показывала на нее, и карандашом или фломастером отмечаем показания.

Чтобы градуировать шкалу, надо на первых порах сличать показания самодельного барометра с настоящим (или с данными на сайте погоды, если обычного барометра в доме нет).

Вот, мы за неделю получили такие данные. Теперь можем измерять давление в диапазоне от 736 до 750 мм ртутного столба. Но надеемся, что скоро давление еще поднимется, и к нам придет хорошая погода!

Сделать барометр своими руками под силу каждому. Самодельные модели из еловых веток, лампочки или электронные устройства могут с достаточной точностью фиксировать изменения атмосферного давления. А для их сборки не нужны специальные инструменты и особые знания.

Меры предосторожности

Главное при изготовлении такого прибора – соблюдать технику безопасности. Работать нужно в хорошо проветриваемом помещении с постоянной температурой. Желательно использовать защитные очки и перчатки.

И главное – не бойтесь фантазировать. Тогда барометр, который вы сделаете своими руками, будет не только функциональным, но и стильным.

Конечно, точность самодельного прибора будет ниже, чем у промышленных образцов. Но ее будет достаточно для предсказывания погоды на ближайшее время.

Да и не всегда перемена давления провоцирует смену погоды, это тоже нужно учитывать.

Способы изготовления

Приборы для определения изменения давления можно собрать из самых простых материалов, которые можно найти в любом доме. Они могут пригодиться в домашних или полевых условиях, на даче или для рыбалки. Например, если давление медленно возрастает, клев будет хорошим, а если оно уже высокое или быстро растет – рыбалка не увенчается успехом.

Простейшие модели барометров можно собрать из нескольких подручных предметов.

Из лампочки накаливания

Для изготовления барометра в лампе необходимо просверлить отверстие диаметром 2-3 мм, обязательно в колбе возле стыка с ней металлического цоколя. Для того чтобы это сделать, нужно нанести каплю машинного масла на место будущего отверстия и затем развести его абразивным порошком до вязкого состояния.

Его можно взять от наждачной бумаги. Затем, прилагая минимальные усилия, сверлить стекло медной проволокой нужного диаметра.

Для сверления желательно обмотать цоколь мягким материалом, например, несколькими слоями ткани или бумаги, и аккуратно закрепить в тисках. Желательно добиться полной неподвижности, иначе при сверлении может возникнуть вибрация (особенно если патрон на дрели не очень точно центрирует сверло), и тонкое стекло может треснуть.

Или можно сверлить обычным сверлом, полностью погрузив лампу в воду. Тогда нужно крепко держать лампу руками, а работу проводить не одному. В обоих случаях применяется электродрель.

Жидкость обязательно должна быть очищенной, иначе она зацветет. Для большей наглядности вы можете добавить в нее немного марганцовки или чернил с авторучки.

Правила пользования таким барометром:

мелкими каплями покрыты стенки колбы – завтра будет облачно, но без осадков;
хорошо видны средние капли, между которыми есть сухие вертикальные промежутки – ожидается переменная облачность;
если капли крупные – будет небольшой дождь;
капли текут сверху вниз, сливаясь друг с другом – будет гроза;
капли есть только у поверхности воды, а возле цоколя сухо – осадки будут, но на расстоянии от вас;
когда стенки полностью сухие, а за окном дождь – завтра будет хорошая погода;
влажность только на северной стороне колбы – дождь будет после обеда;
стенки сухие, а дождя нет – погода будет отличной.

Если нужен более удобный прибор со стрелкой – тогда вам подойдут другие конструкции.

Из еловой ветки

Определить изменение давления можно, глядя на ветви ели и других хвойных деревьев. Перед дождем они опускаются, а перед солнечной погодой поднимаются. Такие свойства сохраняются даже у сухой ветки.

На стенку нужно приклеить шкалу, нарисованную на картоне или плотной бумаге.

Далее приготовьте ветку длиной около 10 см. Снимите с нее все иголки, за исключением одной. Далее прикрепите ее на основание так, чтобы иголка могла свободно перемещаться вдоль шкалы.

Затем прибор нужно проградуировать. Для этого на шкале при ясной солнечной погоде нанесите метку. Другую метку нужно сделать во время сильного дождя. Ну и разделите расстояние между ними на несколько равных частей и поставьте черточки. Прибор готов.

Из шишки

Не хочется отламывать ветку от дерева? Не беда, для оригинального барометра отлично подойдет крупная еловая или сосновая шишка. Принцип действия основан на том, что она может открываться в ясную погоду и закрываться перед дождем.

Основа ничем не отличается от предыдущей конструкции. Вместо ветки на нижнюю грань крепится шишка, к одной из чешуек которой нужно приклеить картонную или бумажную стрелку. Конструкция основания и способ градуировки аналогичны варианту из ветки.

Из бутылки или стеклянной банки

Когда рядом нет леса, хороший барометр можно сделать из большой стеклянной бутылки или банки. Пластиковая тара не подойдет, так как она не обладает достаточной жесткостью. К выбранной емкости нужно найти деревянную или резиновую пробку, которая плотно ее закрывает.

Для начала сделайте в пробке отверстие и вставьте в нее стеклянную трубку, которая должна доходить почти до дна. Ее диаметр должен быть достаточно большим, чтобы при перепадах давления через нее не выливалась вода.

Подойдет и прозрачная пластиковая соломинка, но результат будет хуже. Крепить ее можно герметиком, пластилином, скотчем или термоклеем. Главная задача – обеспечить герметичность так, чтобы воздух не мог попасть в бутылку через стыки.

Далее следует залить подкрашенную воду на 2/3 бутылки. Затем откорректируйте давление воздуха внутри прибора, если уровень воды не дошел до середины трубки. Делать это надо, когда атмосферное давление составляет 760 мм рт. ст. Для этого нужно вдуть воздух через трубку или, для большей точности, использовать шприц с иголкой.

После этого проградуируйте прибор, сверившись с заводской моделью или по прогнозу погоды. Общее правило – при повышении давления уровень жидкости в трубке падает, и погода будет солнечной.

Иногда вода из соломинки может выливаться. В этом случае давление атмосферы низкое, а внутри прибора – высокое. Значит, нужно выпустить лишний воздух. Когда из нее выделяются пузырьки, то давление воздуха внутри необходимо повысить. А если попеременно наблюдаются оба этих явления, уменьшите количество воды либо найдите более широкую трубку.

Из жестяной масленки

Это более компактный вариант, по принципу действия аналогичный устройству из бутылки. Точность его измерения ниже.

Прибор состоит из масленки, пробки и стеклянной трубки. Для изготовления проделайте в пробке отверстие и вставьте в него трубку. После этого заполните масленку подкрашенной водой и закройте пробкой. Промажьте все стыки герметиком или термоклеем, для уплотнения можете даже использовать резину с детского надувного шарика.

Вообще, подобную конструкцию можно соорудить и из медицинских шприцев. Но подойдут для этого только стеклянные, которые сложно найти. Точность измерения у таких устройств будет еще ниже.

Можно ли сделать электронный барометр?

Можно, при этом сборка не отличается сложностью, с ней справится даже начинающий радиолюбитель. Компоненты для его изготовления можно купить на любом радиорынке. Такие устройства обладают большей точностью измерения и удобством использования, стильным дизайном и компактными размерами.

Датчиком нашего прибора служит пластина из кремния, которая работает как тензометр.

Для регистрации изменений атмосферного давления можно использовать точный вольтметр или, как в нашем случае, несколько светодиодов разного цвета.

На рисунке показана принципиальная схема прибора.

Для усиления сигнала тензометра в схеме используется дифференциальный усилитель, состоящий из двух операционных усилителей DA2.1 и DA2.2 в корпусе (LM 324). Для точной их работы предусмотрен переменный резистор R4. Выходное напряжение усилителя составляет около 1 V.

Для удобства список деталей и их характеристики сведены в таблицу.

Самое сложное для изготовления – печатная плата. Она выполнена на одностороннем фольгированном стеклотекстолите. Ее схема представлена ниже.

В качестве индикатора выступает дискриминатор модели LM 3914, который состоит из 10 компараторов.

Для настройки прибора при известном атмосферном давлении медленно покрутите движок резистора R6 так, чтобы при нажатой клавише питания светились средние светодиоды HL5 и HL6. Это будет соответствовать средней точке отсчета.

При повышении атмосферного давления загорятся диоды от HL7 до HL10, при этом чем больше разница, тем больше диодов светится. При его снижении начнут светиться диоды с HL4 до HL1.

Для увеличения наглядности блоки диодов HL1 – HL4, HL5 – HL6, и HL7 – HL10 можно сделать разноцветными. Для корпуса можно использовать распределительную коробку, при этом ее необязательно делать герметичной.

Фонтан, который работает сам из пластиковых бутылок

Классическая схема фонтана Герона описывается еще в учебниках по физике 7 класса, и представляет собой 3 емкости с водой, расположенные одна над другой и соединенные тремя трубками. Для домашнего эксперимента как раз подойдут пустые пластиковые бутылки из-под минеральной воды или газировки. Первая трубка выходит из верхней чаши и опускается до самого дна конструкции. Вторая, которая крепится отдельно от первой, выходит из нижней емкости, заходит в среднюю и доходит практически до самого верха. Третья трубка идет со дна средней емкости и входит в верхнюю чашу.

Самостоятельное изготовление фонтана Герона

Фонтан из бутылок своими руками будет работать, пока не израсходуется вода в среднем резервуаре — затем потребуется перезарядка. Обратите внимание, чем больше пластиковые бутылки по объему, тем дольше будет функционировать фонтан. Высота струи напрямую будет зависеть от фактической разности уровня воды в средней и нижней емкости. Главное — это не запутаться с трубками.

Ещё один важный момент, на который обязательно нужно обратить внимание, это герметичность соединений. По этой причине после завершения сборки места входа трубок в крышках залейте термоклеем или герметиком. Если под рукой нет герметика, в качестве альтернативного варианта можно использовать обычный пластилин, но учитывайте, что в этом случае возможна протечка.

Расходные материалы

Для изготовления самодельного мини-фонтана используются подручные материалы, которые найдутся в любом доме:

пластиковые бутылки из-под газировки или йогурта;
гибкий шланг, стеклянные трубки или соломинки для коктейля;
термоклей или герметик;
сверло или гвоздь (чтобы проделать отверстия).

Если вместо жестких трубок вы будете использовать гибкий шланг, то в пластиковых крышках (в местах соединения) можно вставить отрезки от толстого стержня шариковой ручки или коннекторы от капельницы.

Инструменты

Чтобы сделать фонтан, вам потребуется минимум инструментов: канцелярский нож или ножницы, пистолет для работы с термоклеем или другим быстросохнущим герметиком, электродрель или шуруповерт — если вы будете сверлить отверстия в крышках.

Если вы поймёте принцип данного фонтана и освоите его изготовление, нечто похожее можно сделать и на дачном участке.

№ слайда 1

Тема: Приборы по физике своими руками и простые опыты с ними. Работу выполнил: ученик 9 класса- Давыдов Рома Руководитель: учитель физики- Ховрич Любовь Владимировна

№ слайда 2

Цель: Сделать прибор, установку по физике для демонстрации физических явлений своими руками. Объяснить принцип действия данного прибора. Продемонстрировать работу данного прибора.

№ слайда 3

ГИПОТЕЗА: Сделанный прибор, установка по физике для демонстрации физических явлений своими руками применить на уроке. При отсутствии данного прибора в физической лаборатории, данный прибор сможет заменить недостающую установку при демонстрации и объяснении темы.

№ слайда 4

Задачи: Сделать приборы вызывающие большой интерес у учащихся. Сделать приборы отсутствующие в лаборатории. сделать приборы вызывающие затруднение в понимании теоретического материала по физике.

№ слайда 5

ОПЫТ 1: Вынужденные колебания.

№ слайда 6

№ слайда 7

ОПЫТ 2: Реактивное движение . На штативе в кольце установим воронку, к ней прикрепим трубку с наконечником. В воронку нальем воду, и когда вода начнет вытекать с конца, то трубка отклонится в противоположную сторону. Это и есть реактивное движение. Реактивное движение- это движение тела, возникающее при отделении от него с какой либо скоростью некоторой его части.

№ слайда 8

№ слайда 9

ОПЫТ 3:Звуковые волны. Зажмем в тисках металлическую линейку. Но стоит заметить, что если тисками будет выступать большая часть линейки, то, вызвав ее колебания, мы не услышим порождаемые ею волны. Но если укоротить выступающую часть линейки и тем самым увеличить частоту ее колебаний, то мы услышим порожденные Упругие волны, распространяясь в воздухе, а так же внутри жидких и твердых телах, не видимы. Однако при определенных условиях их можно услышать.

№ слайда 10

№ слайда 11

№ слайда 12

№ слайда 13

№ слайда 14

№ слайда 15

Опыт 6: Движение тела по "мертвой петле " С помощью прибора "мертвая петля" можно демонстрировать ряд опытов по динамике материальной точки по окружности. Демонстрация проводится в следующем порядке:1. Шарик скатывают по рельсам с наивысшей точки наклонных рельсов, где он удерживается электромагнитом, который питается от 24в. Шарик устойчиво описывает петлю и с некоторой скоростью вылетает с другого конца прибора2. Шарик скатывают с наименьшей высоты, когда шарик только описывает петлю, не срываясь с верхней точки ее3. Еще с меньшей высоты, когда шарик, не доходя до вершины петли, отрывается от нее и падает, описав в воздухе внутри петли параболу.

№ слайда 16

№ слайда 17

Опыт 7: Воздух горячий и воздух холодный На горлышко обыкновенной пол-литровой бутылки натяните воздушный шарик (рис. 10). Поставьте бутылку в кастрюлю с горячей водой. Воздух, находящийся внутри бутылки, начнет нагреваться. Молекулы газов, входящих в его состав, станут двигаться все быстрее и быстрее по мере повышения температуры. Они сильнее будут бомбардировать стенки бутылки и шарика. Давление воздуха внутри бутылки начнет повышаться, а шарик—раздуваться. Через некоторое время переставьте бутылку в кастрюлю с холодной водой. Воздух в бутылке начнет остывать, движение молекул замедлится, давление понизится. Шарик сморщится, будто из него выкачали воздух. Вот так можно убедиться в зависимости давления воздуха от окружающей температуры

№ слайда 18

№ слайда 19

Опыт 8: Растяжение твердого тела Взяв паралоновый брусок за концы, растягиваем его. Хорошо видно увеличение расстояний между молекулами. Можно имитировать также возникновение в этом случае меж молекулярных сил притяжения.

№ слайда 20

№ слайда 21

Опыт 9: Сжатие твердого тела Сжимают поролоновый брусок вдоль его большой оси. Для этого его кладут на подставку, накрывают с верху линейкой и производят давление на нее рукой. Наблюдают уменьшение расстояния между молекулами и возникновение сил отталкивания между ними.

№ слайда 22

№ слайда 23

Опыт 4: Конус двойной, катящийся вверх. Этот опыт служит для демонстрации опыта, подтверждающего, что свободно перемещающийся предмет всегда располагается таким образом, чтобы центр тяжести занимал наинизшее из возможных для него положений. Перед демонстрацией планки расставляются на определенный угол. Для этого двойной конус помещают концами в вырезы, сделанные в верхней кромке планок. Затем переносят конус вниз, в начало планок и отпускают. Конус будет передвигаться вверх, пока своими концами не попадет в вырезы. Фактически центр тяжести конуса, лежащий на его оси, будет при этом смещаются вниз, что мы и видим.

№ слайда 24

№ слайда 25

Интерес учащихся на уроке с физическим опытом

№ слайда 26

Заключение: Наблюдать за опытом проводимым учителем, интересно. Проводить его самому интереснее вдвойне. А проводить опыт с прибором, сделанным и сконструированным своими руками, вызывает очень большой интерес у всего класса. В таких опытах легко установить взаимосвязь и сделать вывод как работает данная установка.

Читайте также: