Занимательные опыты

[Павел Серков]

Всем привет. Начал потихоньку думать и собирать материал по поводу того, какие занимательные опыты можно провести для публики. Все подробности раскрывать к сожалению не могу, но возможно некоторые мы в рамках работы поставим и опубликуем. Пока же мне нужна помощь что бы потихоньку обдумывать и искать материал.

Вводная.

Сейчас довольно много людей показывают занимательные опыты по физике, химии на уровне "пошел в хозмаг и купил". Опыты очень простые, и конкуренция очень высокая, начиная от "простой науки", заканчивая всякими шоу. Само собой большинство из этих опытов - доступна школьникам и есть в классических книжках, например Перельмана.

Относительно недавно я купил в магазине книжку Теодора Грея - по элементам и с опытами. Меня зацепило, я правда половину проделал будучи школьником/студентом, но в отличии от тех, которые все показывают они:

1) Требуют мозгов для обеспечения безопасности. Если смешать лимонку, фейри и соду может любой ребенок, и даже полный идиот не сможет убиться, то смешать и поджечь термитную смесь - тут думать надо, можно получить нехилые такие ожоги

2) Эффектные. Тоесть производят вау эффект даже на не гиков. Ну или вау эффект должен наступать после объяснения того что же происходит.

3) Несут познавательную нагрузку

4) Не простые и используют навыки работы с материалом. например для отливки серебрянной пули он выточил на токарном станке фасонную фрезу и вырезал ей в куске графита форму для отливки.

Собственно что я хочу:

1) Опыт может использовать станки (токарный, фрезерный и т.п.) и под него может даже специально покупаться недорогое оборудование - например стеклодувная горелка.

2) Результат должен быть эффектным и познавательным

3) Подготовка опыта, оборудования для него не должна занимать больше недели времени квалифицированного инженера.

Что мне в голову приходит?

Пока что мне пришло в  голову - создание на коленке CO2 лазера и поджигание им спички в метре. В интернете видел - делали люди. Работает при невысоком давлении, запитывать - от NST Само собой об эффективности, расходимости пучка речи не идет, достаточно просто поджечь спичку на расстоянии.

Создание мощной пушки гаусса/рельсотрона, хотя бы на 1000-10 000 Дж электричества в банках. Пусть будет в виде тумбы на колесах, но эффектно.

Создание электролизной ячейки и бабахание 10 л гремучего газа в воздушном шарике.

Насколько реально в условиях гаражной мастерской сделать газовый хроматограф? Хотя бы просто для демонстрации показать что разные вещества дадут разные пики.

Буду признателен за интересные предложения по теме, ссылки (английский знаю). Я знаю, много очень инетресных штук делают энтузиасты, вплоть до сканирующих туннельных микроскопов. Важно что бы подготовка опыта, его съемка, публикация не превратились в долгострой и убивание месяцев на доводку. Важна не эффективность а сам факт, поскольку доведение до совершенства - это уже другая область :)

--

С уважением, Серков П.А.

[Alexey Galakhov]

> Что мне в голову приходит?
> Пока что мне пришло в голову - создание на коленке CO2 лазера и
> поджигание им спички в метре. В интернете видел - делали люди.

Это сложно и довольно дорого. CO2-лазер устроен просто, но
довольно требователен к составу смеси (там в основном не CO2, а гелий),
его сложно питать (высокое напряжение при большом токе), охлаждать
(только водой, привет от высокого напряжения) и еще с выходным зеркалом
проблемы, поскольку для 10.6 мкм только очень экзотические вещества
прозрачны. Зеркала придется покупать. Блок питания я бы тоже купил, не
та это вещь, которую делать стоит.

Исчерпывающая информация по самодельным CO2 (а также по любым другим
самодельным лазерам) есть в Sam's Laser FAQ:
http://www.repairfaq.org/sam/lasercc2.htm#cc2toc

Есть очень много простых конструкций лазеров. Простейшая - лазер на
азоте. Ее советую сделать в любом случае. Работает даже с азотом вместо
воздуха, но хуже. Зеркал не требует вообще никаких. Питание - небольшой
конденсатор, меньше 10 киловольт.

Лазеры на гранате с неодимом довольно легко запускаются тоже. По
классической схеме - лампа-вспышка, стержень и два зеркала. Стержень
небольших размеров стоит около $100 на eBay.

> Работает при невысоком давлении, запитывать - от NST Само собой об
> эффективности, расходимости пучка речи не идет, достаточно просто
> поджечь спичку на расстоянии.

Расходимость БУДЕТ как у фирменных образцов. У лазеров с резонаторами
типа Фабри-Перо расходимость определяется только длиной и радиусом
кривизны зеркал, а зеркала-то будут как раз заводские. Вообще лазер
обычно либо работает, либо нет, всяких промежуточных вариантов просто
не бывает.

> Создание мощной пушки гаусса/рельсотрона, хотя бы на 1000-10 000 Дж
> электричества в банках. Пусть будет в виде тумбы на колесах, но
> эффектно.

Легко. Но довольно опасно и требует дорогих конденсаторов.
http://www.electricstuff.co.uk/destructotron.html

Еще можно получать очень высокие напряжения (мегавольт) от простого
генератора Маркса:
http://www.electricstuff.co.uk/marxthree.html

> Создание электролизной ячейки и бабахание 10 л гремучего газа в
> воздушном шарике.

Это вообще на 5 минут работы :) Я в школе получал электролизом несколько
миллилитров чистого водорода, собирал над водой, потом поджигал
нагретой нихромовой спиралью. Можно даже сделать горелку, непрерывно
работающую на электролитическом водороде.

Кстати, еще есть гальванопластика. Изделия из меди можно делать,
предметы медью покрывать. Очень легко. Для успеха раствор медного
купороса должен быть кислым, обычно подкисляют серной кислотой, но это
не так важно. А плотность тока должна быть поменьше - чем медленнее
идет электролиз, тем прочнее результат.

> Насколько реально в условиях гаражной мастерской сделать газовый
> хроматограф? Хотя бы просто для демонстрации показать что разные
> вещества дадут разные пики.

Реально. В СССР в каком-то из научно-популярных журналов даже чертежи
были, но где - не знаю.

Я лично мечтаю сделать хромасс. В условиях гаражной мастерской можно
вот вообще без проблем получить высокий (10^-6) вакуум, если только
есть подходящие материалы (толстая нержавейка, алюминий - сплавы без
цинка, 6061 должен подойти, и т.д.). А с вакуумом можно элементарно
делать такие вещи, как напыление, можно сделать самодельный триод и
т.д. (Стеклодувное дело - это просто). При некоторых усилиях можно
сделать электронный микроскоп
http://benkrasnow.blogspot.de/2011/03/diy-scanning-electron-microscope.html
или масс-спектрометр. Масс-спектрометр на самом деле штука очень
простая, но без высокого вакуума не работает.

> Я знаю, много очень инетресных штук делают энтузиасты, вплоть
> до сканирующих туннельных микроскопов.

Вот как раз STM - одна из простейших конструкций, потому что это, по
сути, чистая электроника. Усилитель слабых токов и формирователь
напряжений на пьезоэлемент, остальное тривиально. Другое дело, что
самодельным STM удастся разве что на решетку HOPG посмотреть, потому
что подготовка образцов для туннельного микроскопа - это вообще
отдельная наука.

[Alexey Galakhov]

Вот еще АДСКИЙ проект:

http://homemadeliquidnitrogen.com/

Но это уже дорого и сложно. Тут нужен компрессор на 300 атм и трубки,
способные безопасно выдерживать такое давление.

А может, трубки Гейслера научиться делать?

[Павел Серков]

Электролизную ячейку я делал такую:

Тут конечно не 5 минут, а где то пол часа, но в планах - вариант картофельной пушки на гремучем газе. Бабахает знатно, к тому же летают шарики неплохо, под крышей ангара пару дней висел.

Трубки Гейслера научиться делать можно конечно, но неонщики разве не справятся? Насколько я понял со стеклодувами все очень плохо. Если декор, фьюзинг - пожалуйста. Если что то технического назначения - специалистов днем с огнем не сыщешь.

Не дает покоя как Бен Краснов делал попрокс, вспененный шоколад http://www.youtube.com/watch?v=mqcErDStLfQ

Опыт с сушкой мороженого планирую повторить.

Гальванопластика, гальваностегия, тут интересно покрыть что нить реально толстым слоем металла - 1 мм, просто гальваническим покрытием в пару микрон никого не удивишь.

Вот нашел про СО2 лазер.
http://laserkids.getenjoyment.net/rus_co2teaLaser.html

15 апреля 2015 г., 20:46 пользователь Alexey Galakhov <agal...@gmail.com> написал:

--
Веб-адрес группы: https://groups.google.com/forum/?fromgroups#!forum/makeitlab
---
Вы получили это сообщение, поскольку подписаны на группу Makeitlab.

Чтобы отменить подписку на эту группу и больше не получать от нее сообщения, отправьте письмо на электронный адрес makeitlab+...@googlegroups.com.
Просмотреть это обсуждение в Сети можно по адресу https://groups.google.com/d/msgid/makeitlab/20150415174619.244c2ab2.agalakhov%40gmail.com.

Настройки подписки и доставки писем: https://groups.google.com/d/optout.

[Alexey Galakhov]

> Трубки Гейслера научиться делать можно конечно, но неонщики разве не
> справятся? Насколько я понял со стеклодувами все очень плохо. Если
> декор, фьюзинг - пожалуйста. Если что то технического назначения -
> специалистов днем с огнем не сыщешь.

Хороший неонщик справится, плохой - не очень. Потому что у неонщиков
работа заключается в изгибании стеклянной трубки и припаивании к концам
готовых полуфабрикатных электродов, а выдувание шариков и прочее в
профессиональные обязанности не входит.

Но это та штука, которую как раз можно сделать самим. Простые
стеклодувные работы легко делаются на любой газовой горелке из
сантехнического магазина. Впаять электроды в трубку, откачать и
заполнить газом - как раз для начинающего задача.

> Гальванопластика, гальваностегия, тут интересно покрыть что нить
> реально толстым слоем металла - 1 мм, просто гальваническим покрытием
> в пару микрон никого не удивишь.

Удивить можно покрытием, например, на природных листьях или на кружеве.
Это уже не железку медью покрывать. А толстый слой - это уже просто
время. Главная сложность - получение прочного тонкого слоя, который
хорошо проводит ток и может быть подложкой и катодом. Есть 10 микрон -
дальше что угодно делать можно.

> Вот нашел про СО2 лазер.
> http://laserkids.getenjoyment.net/rus_co2teaLaser.html

Конструкция отвратительная. Такой лазер больше нескольких секунд
работать не будет, потому что сразу разъюстируется от собственного
нагрева. И это при условии, что вообще удастся зажечь устойчивый
разряд, потому что не предусмотрено никакого способа выравнивания
электродов. TEA-конструкция плоха тем, что в ней разряд трудно удержать
равномерным по всей длине, с большой вероятностью пробьет только где-то
в одном месте.

Я лично этому сайту слабо верю, там очень многое приукрашено, и в
некоторых цифрах автор сам себе противоречит. Я знаю людей, которые
пытались делать аналогичные конструкции, и у них обычно не получалось
именно из-за капризности юстировки. У лазеров с зеркалами одна из
важнейших частей - это хорошая жесткая рама для зеркал, металлическая
или стеклянная, на худой конец из композитов. Без нее будет такая
лотерея, что лучше даже не начинать.