ФОКУСЫ. В ЧЁМ ИХ СЕКРЕТ?

X ВСЕРОССИЙСКИЙ ДЕТСКИЙ КОНКУРС НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ И ТВОРЧЕСКИХ РАБОТ «ПЕРВЫЕ ШАГИ В НАУКЕ» 

Секция: Физика

Тема: «Фокусы. В чём их секрет?»

Автор: Боровков Елисей Алексеевич

Научный руководитель: Казунина Наталья Александровна

Место выполнения работы: МБОУ гимназия №18, Свердловская область, г. Нижний Тагил

2012

СОДЕРЖАНИЕ.

Введение………………………………………………………………………….……….…..3

1. Теоретическая часть…………………………….………………………………..………..4

 1.1. Что такое фокус? ………..……………………………………………………….…..….4

 1.2. В чём секрет фокусов?……………………..…………………………………….……..4

 2. Практическая часть ….…………………………………………………………….…...... 8

 2.1. Опыт «Ручка балансирует»……….………………………………………………...….8

 2.2. Опыт «Упрямый шарик»……………………………………………………………….9

2.3. Опыт «Поющий шарик»………………...…………………………………………...…11

 2.4. Опыт «Увеличительное отверстие»………...…………………………………………13

 2.5. Опыт «Шарик сверху»………………………………………………………….………15

Заключение……………...……………………………………………………………………17

Список литературы…………………………………………………………………………...18

 ВВЕДЕНИЕ.

Совсем недавно у меня был День Рождения, и мама пригласила к нам в гости фокусника. Все фокусы, которые он показывал, были очень интересными, казалось, что фокусник творил чудеса. Но в силу своего возраста, я понимаю, что чудес на свете не бывает. Люди не любят, когда их обманывают, однако любят фокусы. Интересно, почему? Что такое фокус: чудо или обман? В чем секрет фокусов? Поэтому, некоторые фокусы, я решил повторить дома и найти им научное подтверждение, при помощи законов физики.

Цель: раскрыть секреты фокусов с помощью законов физики.

Задачи:

1. Изучить литературу по проблеме исследования;
2. Изучить, в чем может заключаться секрет фокуса;
3. Проделать фокусы самостоятельно;
4. Объяснить результат фокусов, опираясь на законы физики;
5. Подобрать примеры из повседневной жизни, где можно встретить явление, воспроизведённое в фокусе;
6. Создать сборник - брошюру: «Юному фокуснику»

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Что такое фокус?

В словаре русского языка написано: «Фокус - искусный трюк, основанный на обмане зрения, внимания при помощи ловкого и быстрого приема, движения».  Получается, что фокус основан на обмане. Фокус – это обман? Изучая историю фокусов, можно заметить, что использовали в различных целях, в том числе для тайных махинаций, обмана.

Фокусы интересны тем, что «фальшивая магия», в полном смысле этого слова, является наукой волшебства, пускай и не настоящего. Находясь в родстве с механикой, физикой, оптикой, эта наука до сих пор сохраняет за собой полное право называться искусством, объединяющим практическую театральную зрелищность с мистическим обаянием всего необъяснимого.

Как говорил знаменитый сыщик Шерлок Холмс: «Мы видим, но не наблюдаем». Заставить зрителя увидеть только то, что происходит у него на глазах, оставляя скрытым тайный механизм трюка,-заветная мечта любого фокусника!

 1.2. В чём секрет фокусов?

Изучение описаний фокусов в книгах А.Акопяна, А.Коулана показывает, что секрет у фокусов может быть разный (схема 1): манипуляция (ловкость рук);  использование специального реквизита, оборудования; научные законы (законы химии; математики; физики); несовершенство зрения (обман зрения), использование отвлекающих приемов.

Рассмотрим подробнее секреты фокусов, о которых удалось узнать.

  ЛОВКОСТЬ РУК

У фокусника должны быть очень ловкие руки. Наверное, многие видели, как  виртуозно работает известный фокусник Амаяк Акопян. У него такие ловкие руки, за ними просто невозможно уследить. В своих книгах он рассказывает, что манипулятор как хороший музыкант несколько часов в день посвящает тренировке рук, пальцев  [1].

 В книгах можно встретить подробное описание некоторых фокусов-манипуляций. Однако даже после десяти повторений не удается красиво исполнить этот фокус. В этих фокусах, хотя главное – ловкость рук, также используются отвлекающие приемы, а значит и в них не обходится без обмана.

  ОБМАН

Правы и те, кто считают, что фокусы – это обман. Но обман может быть разный. Прежде всего, фокуснику помогает специальное оборудование и реквизит.

        РЕКВИЗИТ И СПЕЦИАЛЬНОЕ ОБРУДОВАНИЕ

Фокусник использует специальное оборудование, технические устройства (стол с трапом, ящики с зеркалами, перегородками) и даже современную компьютерную технику. Показ фокусов, основанных на использовании специальной аппаратуры называют ИЛЛЮЗИЕЙ. Хитроумные аппараты осуществляют всевозможные "загадочные" исчезновения и появления вещей, а также самого артиста или его ассистентов, служат для парения предметов и людей в воздухе, распиливания их или сжигания. Устройство аппаратуры - специальные пружины, двойное дно, скрытые перегородки, особо рассчитанные механизмы, определенная установка зеркал: и т. п.- позволяет артисту вводить зрителя в увлекательное заблуждение. Иллюзионное искусство применяет достижения и науки и техники: движущиеся и звучащие автоматы, "волшебный" фонарь и различные оптические приборы. Значительно расширились возможности жанра за счет открытия новых законов физики и химии в XVIII-XIX вв.

Волшебная палочка один из основных реквизитов фокусника. Она пришла из старинных сказок. В сказках с помощью палочки волшебники творят чудеса. У фокусника палочки обладают почти волшебными свойствами. Она может поворачивать и вертеться  (если к палочке привязана нитка), из палочки может вытекать вода, высыпаться конфетти – если внутри нее вмонтирована трубка с крышкой.

Одежда фокусника – одна из основных частей его реквизита. В прошлом фокусники выходили на сцену в широких халатах, изображая каких-то необыкновенных магов-волшебников с Востока. Эта одежда была удобна тем, что позволяла в складках халата спрятать много различных предметов. В наши дни фокусники уже не выступают в халатах, их заменила более современная одежда. Костюм фокусника имеет множество карманов-тайников. В них можно спрятать не только маленький шарик, но и большую палку. Важной деталью костюма фокусника является жилет. В нем кроме карманов имеется еще резиновая лента, благодаря которой жилет плотно обхватывает талию, фокусник может подсунуть под жилет небольшой предмет, не опасаясь, что он выпадет из-под жилета.

        Фокусник использует специальный реквизит: например, сумка с двойным дном, кувшин с двойной стенкой и многое другое.

ОТВЛЕКАЮЩИЕ ПРИЕМЫ

Фокусник использует различные отвлекающие приемы, например, взмах руки, движения волшебной палочкой, пристальный взгляд и другие. Например, чтобы отвлечь внимание зрителей от одной руки, фокусник может следить взглядом за правой рукой, или постоянно оглядываться на что-то справа, или может вдруг посмотреть на потолок, зрители автоматически посмотрят туда же. Иногда отвлечь внимание зрителей фокуснику помогают ассистенты-помощники.

  НАУЧНЫЕ ФОКУСЫ

Секрет фокуса может объясняться законами науки, например, математики, физики, химии и других.

ХИМИЧЕСКИЕ ФОКУСЫ

Химические реакции иногда действительно похожи на волшебство. Фокусники используют химию и химические реакции для того, чтобы изменять цвет жидкостей, превращать их в твёрдые вещества, и создавать много других загадочных и удивительных иллюзий.

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ФОКУСЫ

Математические фокусы, как правило, показывают не перед целым залом, со сцены, а перед небольшой группой людей. Математические фокусы  не требуют особенного реквизита, длительной тренировки, ловкости рук, они просты в исполнении. Главный их секрет – знание математических закономерностей, свойства фигур и чисел. Наиболее популярные среди них фокусы с угадыванием чисел.

ФИЗИЧЕСКИЕ ФОКУСЫ

             Что такое физический фокус? Это, чаще всего, тот же демонстрационный эксперимент, но показанный проблемно, может быть парадоксально, с необычным антуражем, в необычной ситуации и "упаковке". Это могут быть и классические фокусы, в которых есть физическое содержание,  и манипуляции с типовым оборудованием, оформленные как фокус.  

2.  ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

В связи с тем, что в данный период времени я увлечён физикой, то и мои фокусы – опыты основываются на законах науки. Наука - это очень интересно, главное – подойти к делу с умом. В практической части я описываю каждый опыт, даю ему научное объяснение и рассказываю о том, где это явление встречается в повседневной жизни. Описание опытов сопровождается моими фотографиями,  

2.1. ОПЫТ: «РУЧКА БАЛАНСИРУЕТ»

Можно ли удержать ручку на кончике пальца? Звучит невероятно, но есть один фокус. Результат покажется поразительным!

Для этого мне понадобилось:

1.Ручка с зажимом.

2.Ремень.

ЧТО НУЖНО ДЕЛАТЬ?

Я взял ремень и сложил пополам, чтобы концы сошлись. Посередине, на месте сгиба, закрепил ручку зажимом.

Держа ручку горизонтально, я положил её верхним кончиком напалец. Ремень пусть весит.

ЧТО ПРОИЗОШЛО?

Ручка повисла на кончике пальца! Это удивительно, ведь ручка висит под углом! Казалось бы, она должна немедленно упасть. Но благодаря ремню она держится, словно застыла в воздухе.

ПОЧЕМУ ТАК ПОЛУЧИЛОСЬ?

Ремень сместил центр тяжести ручки. Центр тяжести – это воображаемая точка, на которую приходится основная масса предмета. У ручки, закреплённой на ремне, центр тяжести сместился ниже моего пальца – ремень перевешивает. Ручку тянет по направлению к центру тяжести. Но упасть она не может, ведь центр тяжести заставляет её упираться кончиком в палец.

ГДЕ ЭТО ВСТРЕЧАЕТСЯ?

У каждого тела есть центр тяжести. У шара он расположен  точно в середине, у листа бумаги – там, где пересекаются диагонали. У круглой палки центр тяжести посередине. Канатоходцы держат в руках длинный шест, чтобы центр тяжести всегда находился строго над канатом, иначе акробат упадёт. Качнувшись влево, канатоходец наклоняет шест вправо, тем самым удерживая равновесие, и наоборот. Балансируя, мы тоже расставляем руки в стороны, регулируя центр тяжести. А если делаем стойку на руках, нужно, чтобы центр тяжести располагался над руками, иначе упадём. Центр тяжести тел неправильной формы может находиться даже за пределами тела. В моём эксперименте с ручкой и ремнём центр тяжести оказался где-то в воздухе.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2.2. ОПЫТ: «УПРЯМЫЙ ШАРИК»

Теннисисты и футболисты, направляя полёт мяча, умело используют воздушные потоки. А проходя через свисток, поток воздуха издаёт оглушительный свист.

Для этого фокуса мне понадобилось:

1.Пустая бутылка.

2.Кусочек фольги.

ЧТО НУЖНО ДЕЛАТЬ?

Я скомкал из фольги шарик размером с горошину. Положил перед собой бутылку набок и воткнул пальцем шарик в горлышко.

А теперь дунул в бутылку, чтобы протолкнуть шарик.

ЧТО ПРОИЗОШЛО?

Шарик из фольги выскочил из бутылки и полетел мне в лицо.

ПОЧЕМУ ТАК ПОЛУЧИЛОСЬ?

Когда мы дуем в бутылку, воздух внутри сжимается, создаётся повышенное давление и воздух стремится наружу. Кроме того, поток воздуха, проходя мимо шарика, создаёт область пониженного давления и выталкивает его наружу. При этом шарик вертится в полёте. Из эксперимента видно, что пустая бутылка вовсе не пуста, она заполнена воздухом. Входя в бутылку, внешний воздух выталкивает тот, что уже есть внутри. На пути у воздуха шарик-такой лёгкий, что его уносит потоком.

ГДЕ ЭТО ВСТРЕЧАЕТСЯ?

Свойства шарика в воздушном потоке используются в свистках. Проходя через узкое отверстие свистка, воздух создаёт сильные колебания-громкие звуки, одновременно заставляя шарик внутри свистка быстро вращаться. Каждый раз, как шарик прокатывается вдоль отверстия свистка, он ненадолго прерывает поток воздуха, изменяя тональность свиста. Слышится череда различных по высоте звуков. Кстати, первыми шариками для свистков служили горошины.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2.3. ОПЫТ: «ПОЮЩИЙ ШАРИК»

Если вращать воздушный шарик с монеткой внутри, он запоёт. По тому же принципу можно искусственно, создать силу тяжести, например, на космической станции будущего.

Для этого нам понадобилось:

1.Воздушный шарик.

2.Мелкая монета.

ЧТО НУЖНО ДЕЛАТЬ?

Я аккуратно просунул монетку в горловину шарика.

Надул шарик и завязал горловину. Начинаю раскручивать шарик кистью руки, как будто что-то размешиваю.

ЧТО ПРОИЗОШЛО?

Сначала монета скользила по оболочке шарика. Но стоило мне раскрутить шарик быстрее, как монета встала на ребро и покатилась по стенке в том направлении, в каком я крутил шарик.

 А ещё шарик «запел»: начал издавать гул. Чем быстрее я вращал шарик, тем выше была тональность звука.

ПОЧЕМУ ТАК ПОЛУЧИЛОСЬ?

Двигаясь по кругу на высокой скорости, монета становится на ребро под действием центробежной силы, подобно волчку, который крутится вокруг своей оси-оси симметрии. Эта сила выталкивает наружу тело, движущееся по кругу. Центробежная сила и удерживает монету на ребре. А гул производят зубцы на ребре монеты, которые бьют по стенкам шарика, будто в барабан.

ГДЕ ЭТО ВСТРЕЧАЕТСЯ?

Возьмём ведро с водой и раскрутим его за ручку. Вода, прижатая ко дну центробежной силой, не прольётся. В цирке иногда показывают аттракцион «Гонки по вертикали»: мотоциклист ездит по стенкам внутри деревянного цилиндра и не падает. И тут действует центробежная сила, она прижимает мотоцикл к стене.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2.4. ОПЫТ: «УВЕЛИЧИТЕЛЬНОЕ ОТВЕРСТИЕ»

Те, у кого плохое зрение, часто щурятся. Это позволяет различить предметы и без очков. Почему же, прищурившись, человек лучше видит?

Для этого фокуса мне понадобилось:

1.Лист бумаги или картона (лучше чёрного).

2. Булавка.

3. Книга или газета.

ЧТО НУЖНО ДЕЛАТЬ?

Я проткнул булавкой отверстие в центре листа картона.

Поднес лист отверстием к глазу и взял книгу.

Потом взглянул через отверстие на далёкий предмет.

ЧТО ПРОИЗОШЛО?

Когда я смотрел  на страницу книги, через отверстие в картоне, мне казалось, будто в руках лупа. Буквы чуть потемнели, но казались на много крупнее.

А невооружённым глазом с такого расстояния я бы ничего не рассмотрел. И предметы на большом расстоянии выглядели темнее, но отчётливее.

ПОЧЕМУ ТАК ПОЛУЧИЛОСЬ?

Если смотреть через узкое отверстие, близкие и далёкие предметы видны отчётливее. Потеря яркости объясняется тем, что узкое отверстие пропускает мало света. Зато возрастает глубина резкости – расстояние, на котором мы видим предметы отчётливо. Они кажутся ближе, чем если смотреть невооружённым глазом.

ГДЕ ЭТО ВСТРЕЧАЕТСЯ?

Зрачок глаза постоянно меняется: в темноте расширяется, на свету сжимается, чтобы в глаз всегда попадало примерно равное количество света. Вместе с размером зрачка меняется и резкость: чем уже зрачок, тем чётче картинка. Ширина зрачка колеблется от 2 до 8 мм. Самые простые очки сделаны из куска картона со множеством мелких дырочек. Близорукие и дальнозоркие видят в них намного чётче, главное, чтобы было светло, ведь такие очки пропускают мало света.

«Зрачок» фотоаппарата, диафрагма – отверстие, размеры которого меняются механически. Чем меньше отверстие, тем чётче, но тусклее будет фотография.  «Диафрагма» глаза – зрачок – в темноте расширяется, но при резкой вспышке не успевает сузиться. На фото со вспышкой возникает эффект красных глаз – это свет попадает на красную сетчатку на задней стенке глаза, и её изображение остаётся на фото. У кошек на свету зрачки совсем узкие, а в темноте они расширяются. Глаза у них сверкают, потому что за сетчаткой находится отражающий слой, который отбрасывает свет на сетчатку. Так кошки лучше видят в темноте. К тому же их сетчатка в шесть раз чувствительнее нашей.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2.5. ОПЫТ: « ШАРИК СВЕРХУ».

Иногда на коробке с какао пишут - при транспортировке возможна утряска продукта. А почему наверху всегда самые крупные комки? И в пачке с мюсли наверху оказываются орехи?

Что мне понадобилось для этого фокуса?

1.Стакан.

2.Шарик.

3.Рис.

ЧТО НУЖНО ДЕЛАТЬ?

Я положил шарик на дно стакана, насыпал пол стакана риса.

Шарик остался на дне покрытый зёрнами риса, начал быстро двигать стаканом по столу туда-сюда, встряхивая рис.

ЧТО ПРОИЗОШЛО?

Во время тряски шарик постепенно поднимался сквозь зёрна риса, пока не оказался на самом верху.

Самое удивительное, что я перемещал стакан горизонтально, а шарик поднялся вертикально. Да к тому же шарик весит больше, чем весь рис, казалось бы, он должен был, наоборот, уйти на дно.

ПОЧЕМУ ТАК ПОЛУЧИЛОСЬ?

Хотя рис и шарик находятся в одном стакане, ведут они себя по-разному. Маленькие, лёгкие и проворные рисинки движутся быстрее большого, тяжёлого и неповоротливого шарика. При тряске шарик почти не перемещается, а зёрнышки риса летают туда-сюда по всему стакану. При этом они попадают под шарик, поднимая его вверх. Плотно утрамбованные зёрна создают шарику прочную опору. Веса шарика недостаточно, чтобы раздвинуть плотно уложенные зёрнышки риса, которые сцепляются друг с другом за счёт трения.

ГДЕ ЭТО ВСТРЕЧАЕТСЯ?

Много хлопот земледельцам доставляют камни на поле. Они поднимаются на поверхность из-за тряски при вспашке. И на берегу моря лежат камни и ракушки – они не уходят в песок. В пачке мюсли орехи и изюм тоже всегда оказываются сверху. Это происходит из-за тряски при перевозке. Крупные комки какао тоже всегда наверху. А вот с почтовыми посылками, проложенными шариками пенопласта, всё наоборот. Пенопласт очень лёгкий, а шарики довольно крупные, груз в них уходит ко дну. Только если содержимое плотно утрамбовано, оно не смещается.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Изучая эту тему, я понял, что фокус –  ловкий трюк, поражающий своей сверхъестественностью, в основе которого ловкость рук, техника специальной аппаратуры, реквизита, обман зрения, отвлекающие приемы, а также законы науки.

Если фокус - это обман, то обман остроумный и безобидный. Фокусники дарят людям праздник. Достичь совершенства в искусстве иллюзии можно только благодаря трудолюбию, изобретательности.

Проделав эти несложные фокусы, я нашёл ответы на интересующие меня вопросы, пользуясь научными источниками и интернетом. Теперь я знаю, что:

• ручка удерживается на кончике пальца благодаря смещению центра тяжести;
•  пустая бутылка, вовсе не пуста, она заполнена воздухом.
• монета встаёт на ребро под действием центробежной силы.
• шарик поднимается кверху за счёт трения рисинок.

 Всё это связано с явлениями окружающего мира, с которыми мы сталкиваемся ежедневно. Это помогло мне понять законы природы, по которым живёт окружающий мир. Я понял, что наука – это очень интересно, главное – подойти к делу с умом!

                                             СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Акопян А.А. Большая книга фокусов и трюков из репертуара Арутюна и Амаяка Акопянов. –М.:Эксмо,2008. -400с.
2. Вадимов А.А. Искусство фокуса, М., 1959.
3. Ребекка Тилпинг, ЛеонеПратт. Большая книга занимательных опытов.- М: Росмэн – Пресс, 2008, стр.97.
4. Интернет сайты:

- www.afizika.ru. Занимательные опыты.

- www.babylesson.ru/tag/opyty-dlya-detej/

- www.kindereducation.com/razvitie- opyty.htty.html

- www.7 ya.ru/articles/11912.aspx

- www.scanword.net

5.  Джим Чиз. Занимательная химия, физика, биология.
6. Н.М.Зубкова. Научные опыты на детское «почему».
7. Научные эксперименты дома. Энциклопедия для детей.-М.: Эксмо, 2012.- 192 с.
8. Ожегов С.И. Словарь русского языка. – М.:рус.яз., 1983. – 816с.
9. Перельман Я.И. Физическая смекалка. Занимательные задачи и опыты по физике для детей.