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LABORATÓRIO CIENTÍFICO INFANTIL
Espelho do telescópio. Laboratório de Ciências para Crianças
Diretório / Laboratório de Ciências para Crianças Muitos manuais para um astrônomo amador ensinam como fazer você mesmo o telescópio refletor mais simples. Neste telescópio, um espelho côncavo desempenha o papel de objetiva. E a maior dificuldade é fazer esse espelho em casa. Este processo é complexo, exigindo a fabricação de dispositivos para retificação e polimento, prateação de chapas de vidro grossas. É possível fazer algo diferente? Vamos tentar fazer um espelho com ... filme lavsan metalizado. Para entender melhor como isso pode ser feito, vamos sonhar. Imagine que temos em nossas mãos uma lata sem fundo, na qual nosso filme está bem esticado. Embora seja uma superfície plana do espelho. O que acontece se a pressão na jarra for menor que a pressão atmosférica? O filme vai dobrar. Assim, a superfície côncava banhada a prata acabou. A ideia é simples - significa que você pode tentar fazer um espelho para um telescópio dessa maneira. Mas primeiro, vamos desenvolver o design da "lata". E vamos pensar em como e com o que vamos criar a rarefação necessária por dentro para obter a superfície da curvatura desejada. Faremos uma reserva imediatamente: não o limitaremos deliberadamente à escolha de tamanhos, materiais e outros detalhes, apenas indicaremos a direção principal da pesquisa.
Uma variante dos designs da "lata" é mostrada na Figura 1. Este é um vidro cilíndrico, torneado em um torno de plexiglass. A máquina possui uma saída, que posteriormente será necessária para o bombeamento de ar. O anel é outro detalhe do design. É feito do mesmo material que o vidro. O anel é abaixado de cima para o filme esticado nas bordas do vidro e o prende hermeticamente. Agora vamos pensar em uma maneira de bombear ar para fora de um copo. A solução mais fácil é obter uma bomba de pistão. Ou talvez tente fazer você mesmo? Como? Lembre-se de que caso interessante aconteceu com Daniel Bernoulli, um físico famoso. Havia uma escotilha aberta na sala sob o teto. Um dia, um vento forte soprou por esta escotilha. Eles queriam fechar a escotilha com um escudo. E quando o homem começou a subir as escadas com o escudo erguido acima da cabeça, o vento carregou o escudo para cima e o pressionou contra a escotilha. Agora, conhecendo o efeito Bernoulli, podemos facilmente explicar o que aconteceu. Vamos tentar usar a ação de retração do jato de ar em uma bomba de jato de água caseira. A ideia aqui é muito simples. A bomba de jacto de água é constituída por um cilindro com três saídas (ver esquema na Fig. 2). A água é fornecida por uma das saídas, sai pela outra e a terceira saída é conectada a um recipiente do qual o gás deve ser removido. Observamos essa imagem ao considerar a bomba do lado de fora. O que acontece dentro do balão? Como você sabe, quando um líquido se move através de um tubo de seção transversal variável, sua velocidade é maior onde o tubo é mais estreito, e quanto maior a velocidade, menor a pressão dentro do líquido. Isso é o que a lei de Bernoulli nos diz. O jato de água que sai da parte estreita do tubo dentro do cilindro tem alta velocidade, uma área de baixa pressão é criada dentro do jato. O ar é aspirado pelo fluxo e levado com a água do cilindro. Apenas? Então vamos começar a fazer a bomba. Arroz. 1. Uma lata sem fundo, na qual o filme é bem esticado. Se a pressão na lata for menor que a pressão atmosférica, o filme irá ceder. Arroz. 2. A bomba de jato de água consiste em um cilindro com três saídas. A água é fornecida por uma das saídas, a água sai pela outra e a terceira saída é conectada a um recipiente do qual o gás deve ser removido. Arroz. 3. O design da bomba de jato de água. Arroz. 4. Você pode fazer sem uma bomba de jato de água. Antes de esticar o filme, apertamos o orifício no fundo da caixa e o enchemos com água. Agora você precisa esticar bem o filme e drenar lentamente a água - a pressão acima da superfície cairá e o filme será puxado para dentro. Arroz. 5. Esquema do experimento. Seu projeto é mostrado na Figura 3. De plexiglass é necessário esculpir um vidro cilíndrico. Faça um furo no fundo do copo no qual inserimos o tubo. Na borda faremos uma ranhura para a tampa. Na superfície lateral do vidro, a cerca de metade da sua altura, faremos um furo para o tubo, que será ligado ao tanque evacuado. Tubos de seção transversal variável também podem ser usinados em plexiglass. Para obter pressão na parte estreita do tubo suficiente para operar a bomba, as seções mais estreitas e mais largas dos tubos devem diferir em área em cerca de 4 vezes. Você também precisará de uma tampa de acrílico e uma junta de borracha para vedar. Vamos montar a estrutura. Cole os tubos nos orifícios preparados para eles no vidro e na tampa (use epóxi para vedar). Feche bem a tampa usando a vedação de borracha. Conecte a bomba com uma torneira de água e o volume bombeado com mangueiras de borracha. Ajustando a velocidade do jato de água, podemos controlar a pressão e, portanto, a curvatura do espelho. Para isso, é necessário conectar a saída prevista para o bombeamento com uma mangueira de borracha à bomba. Quando a curvatura é obtida, a mangueira deve ser presa com uma braçadeira - e o espelho está pronto. É possível fazer sem bomba? Observe a Figura 4. Antes de esticar o filme, apertamos o orifício no fundo do corpo do "espelho" e o enchemos com água. Se agora esticarmos bem o filme e começarmos a drenar gradualmente a água, a pressão acima da superfície do líquido cairá e o filme será puxado para dentro. Você pode até fazer uma pequena pesquisa - encontre a dependência da distância focal do espelho na quantidade de água derramada. O esquema para tal estudo é mostrado na Figura 5. Você precisará de um suporte químico, béquer, lente, lâmpada. Corte, tela e suporte para o "espelho" faça você mesmo. Como resultado do experimento, trace um gráfico: trace o volume de água derramado no béquer (em mililitros) ao longo do eixo das abcissas e a distância focal do espelho (em centímetros) ao longo do eixo das ordenadas. Este gráfico irá ajudá-lo a calcular a distância focal do espelho com bastante precisão. Autor: I.Nedosekina
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