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LABORATORIO CIENTÍFICO INFANTIL
Espejo de telescopio. Laboratorio de ciencias para niños
Directorio / Laboratorio de ciencias para niños Muchos manuales para un astrónomo aficionado le dicen cómo hacer usted mismo el telescopio reflector más simple. En este telescopio, un espejo cóncavo juega el papel de un objetivo. Y la mayor dificultad es hacer este espejo en casa. Este proceso es complejo y requiere la fabricación de dispositivos para esmerilar y pulir, platear piezas gruesas de vidrio. ¿Es posible hacer algo diferente? Intentemos hacer un espejo con ... película de lavsan metalizada. Para entender mejor cómo se puede hacer esto, soñemos. Imagine que tenemos en nuestras manos una lata sin fondo, sobre la cual nuestra película está bien estirada. Si bien es una superficie de espejo plana. ¿Qué sucede si la presión en el recipiente se vuelve menor que la presión atmosférica? La película se doblará. Así resultó la superficie cóncava plateada. La idea es simple: significa que puedes intentar hacer un espejo para un telescopio de esta manera. Pero primero, desarrollemos el diseño de la "lata". Y pensemos cómo y con qué crearemos la rarefacción requerida en el interior para obtener la superficie de la curvatura deseada. Haremos una reserva de inmediato: no lo limitaremos deliberadamente a la elección de tamaños, materiales y otros detalles, solo indicaremos la dirección principal de la búsqueda.
Una variante de los diseños de la "lata" se muestra en la Figura 1. Este es un vidrio cilíndrico, torneado en un torno de plexiglás. La máquina tiene una salida, que luego será necesaria para bombear aire. El anillo es otro detalle de diseño. Está hecho del mismo material que el vidrio. El anillo se baja desde arriba sobre la película estirada sobre los bordes del vidrio y la sujeta herméticamente. Ahora pensemos en una forma de sacar aire de un vaso. La solución más fácil es conseguir una bomba de pistón. ¿O tal vez tratar de hacerlo usted mismo? ¿Cómo? Recuerde qué caso interesante le sucedió a Daniel Bernoulli, un famoso físico. Había una escotilla abierta en la habitación debajo del techo. Un día, un fuerte viento sopló a través de esta escotilla. Querían cerrar la escotilla con un escudo. Y cuando el hombre comenzó a subir las escaleras con el escudo levantado sobre su cabeza, el viento levantó el escudo y lo presionó contra la escotilla. Ahora, conociendo el efecto Bernoulli, podemos explicar fácilmente lo que sucedió. Intentemos usar la acción de retracción del chorro de aire en una bomba de chorro de agua casera. La idea aquí es muy simple. La bomba de chorro de agua consta de un cilindro con tres salidas (ver diagrama en la Fig. 2). El agua se suministra a través de una de las salidas, sale por la otra y la tercera salida se conecta a un recipiente del que se debe extraer el gas. Observamos tal imagen cuando consideramos la bomba desde el exterior. ¿Qué sucede dentro del globo? Como sabes, cuando un líquido se mueve a través de una tubería de sección transversal variable, su velocidad es mayor cuanto más estrecha es la tubería, y cuanto mayor es la velocidad, menor es la presión dentro del líquido. Esto es lo que nos dice la ley de Bernoulli. El chorro de agua que sale de la parte estrecha del tubo dentro del cilindro tiene una alta velocidad, se crea un área de baja presión dentro del chorro. El aire es aspirado por el flujo y arrastrado con el agua del cilindro. ¿Justo? Entonces comencemos a hacer la bomba. Arroz. 1. Una lata sin fondo, sobre la cual la película está bien estirada. Si la presión en la lata llega a ser menor que la presión atmosférica, la película se combará. Arroz. 2. La bomba de chorro de agua consta de un cilindro con tres salidas. El agua se suministra a través de una de las salidas, el agua sale por la otra y la tercera salida se conecta a un recipiente del que se debe extraer el gas. Arroz. 3. El diseño de la bomba de chorro de agua. Arroz. 4. Puedes prescindir de una bomba de chorro de agua. Antes de estirar la película, sujetamos el orificio en el fondo de la caja y lo llenamos con agua. Ahora debe estirar bien la película y drenar lentamente el agua: la presión sobre la superficie disminuirá y la película se arrastrará hacia adentro. Arroz. 5. Esquema del experimento. Su diseño se muestra en la Figura 3. Del plexiglás es necesario tallar un vaso cilíndrico. Haz un agujero en la parte inferior del vaso en el que introduciremos el tubo. En el borde haremos una ranura para la tapa. En la superficie lateral del vidrio, aproximadamente a la mitad de su altura, perforaremos un orificio para el tubo, que se conectará al tanque de vacío. Los tubos de sección transversal variable también se pueden mecanizar a partir de plexiglás. Para obtener suficiente presión en la parte angosta del tubo para operar la bomba, las secciones más angosta y más ancha de los tubos deben tener una diferencia de área de aproximadamente 4 veces. También necesitará una cubierta de plexiglás y una junta de goma para sellar. Montamos la estructura. Pegue los tubos en los agujeros preparados para ellos en el vaso y en la tapa (use epoxi para sellar). Cierra la tapa herméticamente usando el sello de goma. Conecte la bomba con un grifo de agua y el volumen bombeado con mangueras de goma. Al ajustar la velocidad del chorro de agua, podemos controlar la presión y, por lo tanto, la curvatura del espejo. Para hacer esto, es necesario conectar la salida provista para bombear con una manguera de goma a la bomba. Cuando se obtiene la curvatura, la manguera debe sujetarse con una abrazadera, y el espejo está listo. ¿Es posible prescindir de una bomba? Mira la figura 4. Antes de estirar la película, sujetamos el orificio en la parte inferior del cuerpo del "espejo" y lo llenamos con agua. Si ahora estiramos la película con fuerza y comenzamos a drenar gradualmente el agua, entonces la presión sobre la superficie del líquido disminuirá y la película se arrastrará hacia adentro. Incluso puede investigar un poco: encuentre la dependencia de la distancia focal del espejo con la cantidad de agua vertida. El esquema para tal estudio se muestra en la Figura 5. Necesitará un soporte químico, un vaso de precipitados, una lente y una bombilla. Hendidura, pantalla y soporte para el "espejo" hazte tú mismo. Como resultado del experimento, trace un gráfico: trace el volumen de agua vertida en el vaso de precipitados (en mililitros) a lo largo del eje de abscisas y la distancia focal del espejo (en centímetros) a lo largo del eje de ordenadas. Este gráfico te ayudará a calcular la distancia focal del espejo con bastante precisión. Autor: I. Nedosekina
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