Ако не можеш да обясниш нещо на 6-годишно дете...

Тази есен преподавателската ми дейност със студентите  от Техническия университет приключи и аз с удоволствие се върнах към творческата си дейност в уеб (електронната книга Circuit Idea, моя блог Circuit Stories и форумите ResearchGate, StackExchange и Codidact). Наистина, в началото чувствах някакъв вакуум, но след това започнах да усещам облекчение, защото вече беше почнало да ми омръзва насила да уча ИТ студентите на нещо (схемотехника), което малко ги интересуваше. Сега от моите идеи в уеб можеха да се възползват любознателни "онлайн студенти" от цял свят (включително и някои от бившите ми студенти), които действително се интересуват от схемите.

И тук изненадващо за мен се появи един съвсем реален "студент", който прояви желание да направим интересни технически (физически) експерименти. Това беше моят 7-годишен внук Алекс, който само от месец е първокласник. Аз знаех, че е "много напред с материала", защото можеше да чете и пише свободно, с лекота си решаваше задачите по математика и се изразяваше като възрастен (затова на шега го наричам "професор Мечков":) Но сега той ме изненада с този си интерес към физическите експерименти. Може би аз го бях възбудил преди известно време, когато му подарих комплект магнити и правихме различни експерименти с тях? А може би, тайничко се надявах аз, има нещо наследено от моята страст към техниката:)?

И тогава в съзнанието ми изплува крилатата мисъл на  Айнщайн: "Ако не можеш да обясниш нещо на едно 6-годишно дете, значи ти самият не го разбираш.” Наистина голямо предизвикателство беше за мен, след като 40 години съм обяснявал на студенти, да се опитам да го направя и с едно 7-годишно дете. Това ме амбицира да му представя един популярен физически експеримент по начина, по който представям електронните схеми на студентите - чрез развиване на идеята стъпка по стъпка, построявайки и преизобретявайки схемата.

Започнах трескаво да мисля как да го направя, за да му покажа връзката между абстрактното физическо явление и реалното техническо устройство в практиката. Така сглобих един "построителен сценарий" от три стъпки:

1. Представяме физическото явление.
2. Илюстрираме го с физически експеримент.
3. Правим техническо устройство, основано на това физическо явление.

Спомних си смътно от детството един ефектен експеримент с чаша, пълна с вода, която не искаше да се излива, когато обръщаме чашата, и реших да започнем с него. Ето и кратък запис на това, което направихме с Алекс в съботната вечер...

Атмосферно налягане

1. Какво представлява физическото явление "атмосферно налягане"? Първо трябваше да обясня на Алекс, че всяко техническо изобретение се основава на някакво физическо явление (ефект, феномен). В нашия случай това беше атмосферното (въздушно) налягане. Една кратка справка в Атмосферно налягане - Уикипедия ни насочи към отговора (малко опростен тук): Атмосферното налягане е силата, която упражнява теглото на въздуха върху предметите. Просто казано, въздухът има тегло и "натиска" всичко, включително и нас.

2. Правим експеримент с чаша, пълна с вода. Сега настъпи интересният момент - трябваше да направим експеримент, с който да наблюдаваме едно проявление на физичното явление "атмосферно налягане". За целта напълнихме стъклена чаша с вода до ръба. Изрязахме тънка пластмасова пластина от една капачка (след това пробвахме успешно и с лист хартия) и я захлупихме внимателно върху чашата. Обърнахме я внимателно. За наше учудване, видяхме, че водата не изтича от нея! Защо?

Както Алекс се изрази, "обикновеният човек" си мисли, че водата ще изтече от чашата. Но ние бяхме вече запознати с явлението и намерихме отговора - въздушното налягане натиска водата (през листа) и тя не изтича. Ролята на листа беше въздухът да не проникне в чашата и да измести водата.

3. Конструираме устройство "автоматична поилка за птици". Тук трябваше да обясня на Алекс, че ние, хората, използваме физическите явления, за да създаваме полезни технически устройства. Припомних си от детството как дядо ми правеше автоматична поилка за кокошките с консервена кутия от компот и чинийка. Трябваше само да го повторим, но с по-съвременни средства. Ето какво направихме...

Взехме празна пластмасова бутилка. Отрязахме гърловината й и пробихме малък отвор на около 1 см от края на отрязаната част. Напълнихме бутилката с вода. Захлупихме я с дълбока чинийка и я обърнахме. От отворчето изтече вода и спря, когато достигна нивото на отворчето (атмосферното налягане й пречеше да продължи).

Действието на нашето "изобретение" е следното. Птиците постепенно изпиват водата, нивото й слиза под отворчето и от него изтича вода,  а на негово място постепенно влиза въздух в бутилката. За да го демонстрирам, аз влязох в ролята на птица:), като започнах да смуча от водата в чинийката с една сламка. Устройството работеше безотказно - започваха да бълбукат мехурчета и водата вдигаше нивото си до отворчето (атмосферното налягане й пречеше да продължи).

Интересно беше да видим популярно ли е това устройство в уеб. Информацията беше оскъдна, но все пак намерихме нещо на руски - Поилка для цыплят за 2 минуты!!!!

Заключение

Следвайки този 3-стъпков сценарий, можем да покажем, дори на едно 6-годишно дете, как всяко едно техническо устройство от живота ни е изградено върху някакъв физически феномен. Аз с удоволствие бих продължил да го правя, ако моят внук го желае...