Исследовательская работа "Фокус – наука или чудо?"

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 62 г. Челябинска»

Фокус – наука или чудо?

Научно-исследовательская работа

Автор:

Яшина Елизавета Сергеевна,

МАОУ «СОШ № 62 г. Челябинска»,

класс 7

Научный руководитель:

Валикаева Эльмира Шамилевна,

учитель физики

МАОУ «СОШ № 62 г. Челябинска»

Челябинск, 2020

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 3

Глава 1 …………………………… 4

1.1. История возникновения фокусов. Великие фокусники 4

1.2. Что такое фокус? 5

Глава 2 6

Заключение 8

Список литературы 9

Приложения 10

Введение

Иллюзионное искусство – один из видов деятельности человека. В основном развлекательного характера, и поэтому оно широко представлено на эстраде, в цирке, в варьете, реже в силу своей специфичности – в кино и на ТВ. В основном – это выступления артистов в виде концертных номеров, аттракционов и больших иллюзионов-автоматов, иллюзионных спектаклей, шоу. Иллюзионное искусство привлекает зрителей своей фантастичностью происходящего на сцене. Зритель, присутствуя во время трюка, сам может убедиться в том, что на сцене происходит невероятное, невозможное действие. Развитие иллюзионного искусства невозможно без изучения основной его составляющей – иллюзионного трюка. Только зная, что такое трюк, можно двигаться вперед, создавая новые фокусы. Фокус – иллюзионный трюк. Самостоятельное, законченное, сюжетное действие, реально происходящее в присутствии зрителя. Производит на зрителя необычный, фантастический, противоречащий здравому смыслу эффект. Этот эффект достигается применением иллюзионного приёма, в котором используются психофизиологические особенности человека. В результате воздействия приёма реально происходящее действие представляется зрителю иллюзорным, то есть – в искажённом виде и оценивается им как невозможное, необъяснимое. Многие люди считают фокусы настоящим волшебством, другие говорят, что фокусы - это всего лишь ловкость рук и никакой магии. Что такое фокусы? Наблюдая за фокусом, всегда возникает желание разгадать его секрет. Я решила разобраться в этом вопросе и провести исследование. Если раскрыть тайны фокусов, то возможно самостоятельно повторить некоторые из них.          

Объект исследования: физические фокусы.

Предмет исследования: физические основы фокусов (занимательных экспериментов) и способы их демонстрации.

Гипотеза: Многие фокусы можно назвать занимательными опытами и объяснить их, используя законы физики.

Цель исследования: объяснение физических фокусов и их выполнение.

Задачи исследования: 

• собрать информацию о фокусах и истории их возникновения;

• подробно изучить некоторые физические фокусы (эксперименты) и объяснить их, используя законы физики;

• провести ряд физических фокусов самостоятельно.

Методы исследования: сбор информации, сравнительный анализ, эксперимент.

Глава 1

1.1. История возникновения фокусов. Великие фокусники

Изучая литературу по данному вопросу, я обнаружила, что фокусы и другие виды иллюзионизма появились за несколько тысячелетий до нашей эры. В древности этим искусством владели жрецы-маги. Фокусники от религии ревностно оберегали тайны своего ремесла, а фокусы выдавали за "чудеса божьи". Это обеспечивало им стабильную и большую прибыль.

Одно из самых ранних свидетельств датируется приблизительно 1700 годом до нашей эры. На древнеегипетском папирусе был изображен некий Деди из Дедснефу, выполняющий фокус перед фараоном. Именно поэтому Египет и считают родиной иллюзионизма, хотя известно немало фокусов, родиной которых является Индия и Китай.

В средневековой Европе фокусы считались колдовством и за это фокусники расплачивались своей жизнью.

В XVII веке в Германии и Голландии пользовались популярностью представления одного самозваного “волшебника”, называвшего себя Охес Бохес. Во время базарного «колдовства» он использовал путанное словосочетание “фокус покус, тонус талонус, вадэцелеритерюбео”, чтобы отвлечь зрителей. С тех пор слова «Фокус-покус» закрепились у всех фокусников.

В 18 веке, в Англии иллюзионисты и маги обретают признание и положение в обществе. Благодаря этому к концу XVIII - началу XIX веков появляются сотни профессиональных фокусников. И широкую популярность приобретают, так называемые, «научные» фокусы, когда исполнители, называвшие себя «докторами» и «профессорами», описывали сценические действа языком «науки». Например, француз Жан-Эжен.

«Отцом современного фокуса» считается Робер-Удэн. Он усовершенствовал технику исполнения многих трюков и реквизит, которые впоследствии получили повсеместное распространение.

К началу нынешнего века и в Европе, и в Соединенных Штатах Америки появилось множество трупп талантливых фокусников, которые переезжали со сцены на сцену, из театра в театр. Их известность так возросла, что в 1873 году некто Джон Невил Масклин, сам иллюзионист и антрепренер, открыл в Лондоне первый постоянный Цирк Фокусов, просуществовавший сорок лет.

Возможно, величайшим иллюзионистом в мире был Гарри Гудини, родившийся в 1874 году в Будапеште, который прославился умением выбираться из различных ёмкостей.

В 20 веке в мире появляются великие иллюзионисты: Девид Девант, который прославился умением читать мысли. Девид Копперфильд – известными его трюками считаются: самый длительный полёт, исчезновение Статуи Свободы, прохождение сквозь Великую Китайскую стену. Дэвид Блэйн - король уличной магии, исполнитель невероятных трюков. Кардини, отточивший технику карточных манипуляций, сидя солдатом в траншеях Первой мировой войны.

В древних русских документах фокусы именуются «штуками», а скоморохи-фокусники - «штукарями» и «морочниками». В былине «Вавило и скоморохи» есть строки, где говорится о том, как в руках скомороха кнут превратился в дудку, а холст в шёлк. Иллюзионный трюк «превращение холста и мешковины в шелк» не раз проделывался впоследствии западными фокусниками. Былина точно воспроизводит внешний эффект трюка и его характерную техническую деталь. Для его исполнения необходим помощник, и Кузьма «приспособил» данный трюк вместе с Демьяном.

Оживление вареной или жареной курицы — один из любимых трюков ярмарочных иллюзионистов средневековья. «Как сделать, что поданная на стол жареная курица уйдет с блюда?» - этот вопрос служил заголовком к фокусу, который здесь же и описывался: «Взявши поровну макового семени и кукольванцу, накормите этим курицу, которая от этого уснет и будет, как мертвая. В это время ощиплите у нее перья и, обмазав яичным желтком, общипанную, засушите, и тогда она будет казаться жареною; но когда поданную на стол ее слегка потрогают вилкой, она тотчас очнется и встанет».

Набор трюков русских скоморохов-фокусников XI-XII веков схож с репертуаром их западных собратьев.

В настоящее время известно много великих российских имен, ничем не уступающим, а как раз наоборот, опережающим своих зарубежных предшественников: Эмиль Теодорович Кио, Арутюн Амаякович Акопян, Братья Сафроновы.

Таким образом, фокусы имеют богатые исторические традиции, они являются одним из старейших способов привлечения внимания людей. Раньше фокусы использовали для того, чтобы обмануть или запугать людей, в наше время фокусы – это одно из любимых народных зрелищ. Их можно показывать везде: на сценах театров, на аренах цирка и зрелищных площадках, на туристских привалах и даже дома, за столом среди друзей.

1.2. Что такое фокус?

Так что же такое фокус? Фокус – это искусный трюк, поражающий зрителей кажущейся сверхъестественностью, основанный на малоизвестных зрителям физических или химических явлениях или же просто на ловкости рук.

Подбирая материалы для своей работы, в книгах мне встретилось такое понятие – физический фокус. Что это такое? Это, чаще всего, тот же демонстрационный эксперимент, но показанный проблемно, может быть парадоксально, с необычным антуражем, в необычной ситуации. Это могут быть и классические фокусы, в которых есть физическое содержание,  и манипуляции с типовым оборудованием, оформленные как фокус. 

Для проведения физических опытов и фокусов можно использовать различные материалы. Не обязательно специальное оборудование. Физические фокусы можно делать с шарами, стаканами, шприцами, карандашами, соломинками, монетами, иголками, т.е. почти с любыми предметами.

Глава 2

Фокусы любят все. Их интересно смотреть, но ещё интереснее их показывать.

Все явления, наблюдаемые при проведении фокусов, имеют научное объяснение. После изучения разных источников информации для выполнения мною были выбраны физические фокусы, основанные на закономерностях, изучаемых в курсе физики 7 класса.

Фокусы, объясняемые существованием атмосферного давления.

Давление, оказываемое атмосферой Земли на все находящиеся в ней предметы, называется атмосферным давлением. В экспериментах «Яйцо в бутылке», «Сухая монетка», «Волшебный листочек», «Сломанная линейка» создается разность давлений: внутри сосуда давление газа меньше, чем снаружи – атмосферное. Этим же фактом объясняется принцип действия вантуза, прикрепляющихся к стеклам и стенам вакуумных присосок, автоматической поилки для птиц или животных.

Фокусы, объясняемые различной плотностью веществ

В экспериментах «Масло и вода», «Башня плотности» вещества с меньшей плотностью располагались на поверхности более плотных. Предметы плавают или тонут в зависимости от соотношения собственной плотности к плотности среды. Если это соотношение больше единицы, то предмет тонет. Если это соотношение равно единице, то предмет плавает внутри жидкости. Если это соотношение меньше единицы, то предмет всплывает.

Фокусы на равновесие тел и центр тяжести

У любого тела есть центр тяжести, т.е. точка приложения равнодействующей сил тяжести, действующих на отдельные части тела. Когда на твердое тело действует сила тяжести, то она прикладывается к каждой его части. Но ничего не изменится, если представить, что вся эта сила приложена к одной единственной точке – центру тяжести. Силы тяжести стремятся привести тело в такое положение, чтобы центр тяжести был как можно ниже, т.е. в состояние устойчивого равновесия.

Если тело имеет неправильную форму или оно неоднородно, то центр тяжести расположен либо за пределами тела, либо смещен от геометрического центра тела. Из-за действия сил тяжести стремящихся к тому, чтобы центр тяжести был как можно ниже, тело располагается так, что центр тяжести находится точно под точкой опоры. Так объясняется необычное расположение скрепленных между собой столовых приборов на спичке и скрепленных линейки и молотка на краю стола.

В опыте «Парафиновый мотор» расположение центра тяжести меняется из-за того, что свеча горит и количество парафина уменьшается, поэтому нарушается равновесие (она вращается на спице).

Фокусы, объясняемые инерцией

Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел называют инерцией. Тела с большей массой более инертны (т.е. для изменения скорости необходимо больше времени), чем тела меньшей массы. Благодаря этому можно выбивать или вытягивать легкие тела из под более тяжелых предметов.

Заключение

Мы слышали о фокусах многое. Их показывают фокусники и иллюзионисты в виде концертных номеров, спектаклей, шоу.

Изучив информационные источники и выполнив исследовательскую работу, могу сказать, что:

• фокусы имеют богатые исторические традиции, они являются одним из старейших способов привлечения внимания людей;

• фокус – это не только ловкость рук, но и, прежде всего научные знания;

• физика – это не только научные книги и сложные законы. Физика – это еще интересные эксперименты и занимательные опыты, фокусы и забавные игрушки-самоделки.

• умение показывать фокусы развивает познавательные способности. Показывая фокусы, учишься быть терпеливым, сдержанным, а также развивается логическое мышление и фантазия, так как многие фокусы основаны на законах физики, математики, химии.

В результате выполненной работы я могу однозначно сказать, что многие из демонстрируемых фокусов объясняются законами физики. Таким образом, гипотеза моего исследования полностью подтвердилась.

Поставленная цель исследования была достигнута: мною были выполнены и объяснены ряд физических фокусов.

Исследования в данном направлении можно продолжать и в дальнейшем, по мере изучения курса физики, а так же химии и математики, так как многие фокусы основаны на знании этих школьных предметов.

Список литературы

1. Былина «Вавило и скоморохи». http://naslediepredkov.info/Vavilo-i-skomorohi-175.

2. Занимательная физика. Я.И. Перельман. М.: “Наука”, 1991.

3. История возникновения фокусов. https://studwood.ru/759106/kulturologiya/istoriya_vozniknoveniya_fokusov.

4. Класс!ная физика http://class-fizika.ru.

5. Магия или физический эксперимент? А. Абитова.

6. Педагогический портал «О детстве».

7. Пономарев В.Т. Тайны знаменитых фокусников. - Ростов-на-Дону, Феникс, 2007г.

8. Тит Том. Научные забавы: интересные опыты, самоделки, развлечения/Пер.с франц.-М.: Издательский Дом Мещерякова, 2007г.

Приложение 1

Значение слова «фокус» в словарях

Приложение 2

Фокусы, объясняемые существованием атмосферного давления

1. «Яйцо в бутылке»

Для опыта понадобится: вареное куриное яйцо, бутылка с широким горлышком (банку и воздушный шар, надутый до такого размеры, чтобы не проходить в банку), но меньшим чем диаметр яйца, спички, бумажка.

1. Чистим вареное яйцо.

2. Поджигаем бумагу от спички.

3. Бросаем горящую бумагу в бутылку.

4. Помещаем яйцо в горлышко бутылки.

Итог: при нагревании воздух расширяется, а при охлаждении сжимается. Когда в бутылке оказывается горящая бумага, воздух в бутылке становится более объемным. Как только мы закрываем яйцом горлышко бутылки, доступ кислорода прекращается и горение бумаги останавливается. После этого воздух в бутылке остывает и сжимается. Из-за разности давления в бутылке и за ее пределами, яйцо втягивается внутрь бутылки.

1. «Сухая монетка»

Для опыта понадобится: тарелка, стакан, свечка, вода, спички, монетка.

1. Б ерем тарелку.

2. Наливаем в тарелку воду

3. Бросаем в воду монетку

4. Зажигаем свечку и помещаем её на тарелку

5. Переворачиваем стакан и ставим его на свечку

Необходимо достать монету из тарелки с водой, не замочив рук.

Итог: Горящая свеча нагрела в стакане воздух, давление его от этого возросло, и часть газа вышла наружу. Когда свеча погасла, воздух снова остыл и, при охлаждении, его давление ослабело и под стакан вошла вода, вгоняемая туда давлением наружного воздуха, т.е. под действием атмосферного давления. Через некоторое время мы сможем забрать монетку с тарелки не замочив пальцы.

1. «Волшебный листочек»

Для опыта нужен стакан с водой и листок бумаги

1. Б ерем стакан с водой

2. Накрываем его листком бумаги

3. Переворачиваем стакан

Итог: После того как мы перевернули стакан листок как будто приклеивается к стакану, жидкость не вытекает. Перевернутый стакан с водой не выливается, удерживается атмосферным давлением, т. е. атмосферное давление (снаружи) больше давления, производимого водой.

1. «Сломанная линейка»

Для опыта понадобится: Линейка или фанерка, газета

В озьмем полоску фанеры шириной 2-3 см и длиной 50-60 см или старую, негодную линейку. Уравновесим ее на краю стола, чтобы при малейшем нажиме на свободный конец фанерка падала. А теперь расстелем на столе поверх фанерки газету. Раньше фанерку можно было опрокинуть пальцем. Теперь добавилась газета? Ударим по концу фанерки кулаком. Фанерка лежит, словно она гвоздями приколочена! Берем палку и бьем со всего размаха. Фанерка пополам, а газета лежит. Газета оказалась такой тяжелой? На нее сверху давит воздух. По 1 кг на каждый квадратный сантиметр. Развернутый лист обычной газеты в длину 60 см и 42 см в ширину, значит 60х42 = 2520 см². Воздух давит на нее с силой две с половиной тысячи килограммов, две с половиной тонны! Если поднимать газету медленно: воздух будет и под нее, проникать, и снизу давить с такой же точно силой. Но если оторвать ее от стола разом, воздух не успевает попасть под газету, там образуется пустота, и фанерка ломается пополам!

1. Поднятие стула вантузом

В зять вантуз и надавить им на стул с гладкой поверхностью: вантуз прилипнет к стулу и можно будет поднять стул за ручку вантуза. То же самое явление происходит со стаканом и клеёнкой. Стаканы, помытые в горячей воде, сразу же ставим на клеёнку и увидим, что через некоторое время стаканы прилипнут к клеёнке. Это же явление можно наблюдать при установке медицинских банок на спину пациента. Объяснение: когда мы давили на вантуз, он, прогибаясь, выдавливал из под себя воздух. В месте закрытом вантузом образовалось разряжённое пространство, и внешнее атмосферное давление придавило вантуз к стулу.

1. «Автоматическая поилка для живого уголка»

Материалы: пластиковая бутылка, две дощечки, два-три крепления
из резинки или проволоки, тарелка.

Последовательность действий:

Из двух дощечек сделайте стойку. Вертикальная дощечка будет стойкой для
бутылки с водой, нижняя – горизонтальная –  подставкой для тарелки. Сделайте из проволоки – или жести – крепления для бутылки, с таким расчетом, чтобы опрокинутая бутылка не касалась горлышком
дна поилки. Налейте в поилку воды, а в бутылку, тоже наполненную водой, опустите горлышком вниз, предварительно зажав горлышко рукой. Установка готова. Её можно поставить в клетку с птицами или мелкими животными в 
живой уголок.

Научное объяснение: по мере уменьшения воды в тарелке она будет автоматически наполняться водой из бутылки. Наружное атмосферное давление удержит воду в бутылке.

Фокусы, объясняемые различной плотностью веществ

1. «Масло и вода»

Н алить в 2 стакана до краев: в один масло, в другой воду (окрашенную). Предварительно закрыв стакан с маслом картонной или пластиковой картой надо установить его на стакан с водой. Вода и масло не будут смешиваться. Если поменять местами стаканы, то есть стакан с маслом снизу, а стакан с водой сверху, то вода начнет переливаться в нижний стакан, вытесняя из него масло. Таким образом, вода окажется в нижнем стакане, а масло в верхнем. Так происходит, потому что у этих веществ разная плотность. Плотность масла меньше, чем плотность воды, и масло поднимается наверх.

1. Башня плотности

Для опыта потребуется:

- высокий узкий стеклянный стакан,
- ¼ стакана меда,
- ¼ стакана водопроводной воды, окрашенной в голубой цвет;
- ¼ стакана растительного масла,
- ¼ стакана медицинского спирта,
- мелкие предметы.

Наливаем жидкости в стакан слой за слоем: мед, воду, растительное масло и спирт. Добавляя очередной слой, льем аккуратно, чтобы слои не смешивались. Плотность спирта меньше плотности масла. Поэтому слой спирта располагается над растительным маслом. У растительного масла плотность меньше плотности воды. Вода – менее плотное вещество, чем мед.

Вещества с меньшей плотностью плавают на поверхности более плотных веществ. Поэтому слои жидкостей чередуются друг с другом и не смешиваются.

По одному опускаем в сосуд мелкие предметы. Предметы погружаются на разные слои. На нижний слой с медом опустились: металлический шуруп и макаронина.

Во втором слое (водном) оказались: каштан, виноградина и помидор «черри», в масляном слое «завис» пластиковый кубик. Пробка осталась плавать на поверхности спирта.

Слои жидкости и предметы располагаются в стакане сверху вниз – по возрастанию их плотности. Предметы плавают или тонут в зависимости от соотношения собственной плотности к плотности среды. Если это соотношение больше единицы, то предмет тонет. Если это соотношение равно единице, то предмет плавает внутри жидкости. Если это соотношение меньше единицы, то предмет всплывает.

Фокусы на равновесие тел и центр тяжести

• Сцепить между собой две вилки или вилку с ложкой. В место сцепки просунуть спичку или зубочистку, а другой конец спички (зубочистки) будет точкой опоры. Надо сначала попробовать удержать на пальце, т.е. подобрать такое расположение, чтобы спичка не выскакивала и удерживала сцепленные столовые приборы. Затем можно переставлять эту систему: на любые твердые углы, но так, чтобы ничего кроме второго конца спички не задевало тела.

• Скрепить резинкой (резиновым браслетом) молоток и линейку. Край линейки расположить на краю стола так, чтобы молоток был под столом.

• «Парафиновый мотор»

Приборы и материалы: свеча, спица, 1 стеклянная емкость, спички

Раскалить спицу и воткнуть её в свечку. Это будет ось двигателя.

Положить свечу спицей на края стеклянной емкости и уравновесить.

Зажечь свечу с обоих концов.

О бъяснение опыта: капля парафина упадёт и равновесие нарушится, другой конец свечи перетянет и опустится; при этом с него стечёт несколько капель парафина, и он станет легче первого конца; он поднимается к верху, первый конец опустится, уронит каплю, станет легче, и наш мотор начнёт работать вовсю; постепенно колебания свечи будут увеличиваться всё больше и больше.

Фокусы, объясняемые инерцией

1. «Инертная монетка»

Для опыта понадобится: монета, стакан, подложка под монету

1. Кладем подложку на стакан

2. На подложку кладем монету

3. Щелчком выбиваем подложку

Итог: Монета упадет в стакан. Монета из-за своей инертности «не успеет» сдвинуться с места и останется там, где лежала.

1. Стакан и лист бумаги

Перевернутый стакан с водой останется стоять на столе, вода не выльется, если резко вытянуть из под него лист бумаги. Это объясняется явлением инерции. Тела с большей массой более инертны (т.е. для изменения скорости необходимо больше времени), чем тела меньшей массы. Легкий лист бумаги резко вытянули, а более тяжелый стакан, стоящий на листе, не успел изменить свою скорость.