Еще один сценарий для "Истории России в STEM-иллюстрациях". Играем с параболой и параболоидами, продолжая разработку Т.Е. Галатоновой "Фонарь-прожектор Кулибина" и всячески подчеркивая параболоидную, а не сферическую отражающую поверхность прожекторов и фар. Не все "вогнутые" рефлекторы являются параболоидами, сферические зеркала есть и в телескопах, и в рефлекторе Минина - популярном девайсе из домашней аптечки прошлого века ("синяя лампочка").
Законы параболы порождают множество игрушек из разных областей физики. Все, что "упало" на параболу параллельно её оси, будет отражено от параболической поверхности в одну точку (фокус параболы) - дети все поймут, если показывать эту физику с геометрией на живых примерах.
⠀
В фокусе параболического зеркала мираскопа "зависает" изображение - эффектная иллюзия! Подробно об оптике этой игрушки, состоящей из двух параболических зеркал, я писала ранее в статье о голограммах, мнимых и действительных изображениях .
Конечно, в возрасте 7-8 лет далеко не всех детей занимают хитросплетения жизни параболоидов - об этом приведенное видео) Ничего страшного - уходим опять в игру и фан.
После игры с мираскопом логично построить из него прожектор. Используем параболическое зеркало с отверстием - приблизительно как на рисунке - и стараемся разместить светодиод в фокусе параболоида.
И параллельно обсуждаем обратную ситуацию: концентрацию отраженных солнечных лучей в фокусе. С помощью этих концентраторов можно вскипятить воду в чайнике или зажечь Олимпийский огонь, а можно - использовать в промышленных масштабах.
Параболоцилиндрический зеркальный концентратор фокусирует солнечное излучение в линию и может обеспечить его стократную концентрацию. В фокусе параболы размещается трубка с теплоносителем (масло) или фотоэлектрический элемент.
И далее переходим к тому, что закону параболы подчиняются самые разнообразные сигналы. Говорим о спутниковых тарелках и микрофонах направленного действия (подслушивающих устройствах). Акустика открывает дверь в мир механических взаимодействий с параболой.
Стоит вспомнить, что параболоид образует вращение воды в стакане. Мячики, отвесно падающие на параболоид спутниковой тарелки, при отскоке попадают в ее фокус - шарик на стержне.
И наконец, дети могут изготовить своими руками параболический бильярд из пеноплекса и гибкой полоски пластика, а лучше - металлической линейки. Стоит сказать, что как только я изготовила такой бильярд, то обнаружила его более фундаментального деревянного собрата на сайте "Математические этюды". Там же располагаются отличные анимации о свойствах парабол и параболоидов.
А откуда же возьмется шаблон параболы, по которому будет прорезана щель в пеноплексе для линейки и определено местоположение фокуса? Конечно, можно построить параболу х2=2py с координатами фокуса F(0; p/2) и сделать шаблон для детей младшего школьного возраста без объяснений. Но лучше строить параболу методом сгибов листа бумаги по М. Гарднеру, привязывая ее к формату А4, длине линейки 30-40 см и координате фокуса по оси ординат 5-10 см.
Возьмем лист бумаги и найдем его центр, сложив вдоль и поперек. Для наших целей будет удобно считать эту точку фокусом будущей параболы.
Если лист бумаги согнуть так, чтобы его нижний длинный край прошел через фокус, то линия сгиба будет касательной к параболе. Сделаем так несколько раз, пока вся бумага не покроется линиями сгибов. Граница участка внутри этих сгибов будет иметь форму параболы.
Остается перенести этот шаблон на пеноплекс с помощью зубочисток, прорезать параболу канцелярским ножом на глубину 8-10 мм и вдвинуть в щель металлическую линейку. По бокам аналогичным способом делаем прямые картонные бортики. В точке фокуса параболы делаем вмятину с помощью шарика марблс и оставляем его там. Шар-биток лучше использовать более массивный (мячик-попрыгунчик из жесткого каучука). Обращаем внимание детей на то, что только параллельные бортикам удары выбивают шарик из фокуса параболы. Таким образом, дети, знающие секрет (закон) параболы, получают преимущества в игре.
Другие мои публикации на Новаторе
- Мастерим научную игрушку. Черепаха
- Мастерим научную игрушку: Пропеллер на палочке
- Мастерим научную игрушку: Губка Боб никогда не упадёт
- Мастерим научную игрушку: Дятел
- Мастерим научную игрушку: Автораскраска
- Мастерим научную игрушку: Йо-йо
- Мастерим научную игрушку и рассуждаем о псевдоголограммах
- Мастерим научную игрушку: Коробка страха
- Мастерим научную игрушку: Электролабиринт
- Научная игрушка: Как развлекаются учителя
- История России в STEM-иллюстрациях
- От кольчуги к топологическим игрушкам
Подробнее о моей работе в соцсетях:
