Модель молекулы

Многое в физике можно промоделировать, тем самым значительно упростив и ускорив усвоение предмета. Проволочная модель молекулы с шарами показывает, из чего состоит молекула, но умалчивает о явлениях, происходящих внутри ее под взаимодействием различных сил.

Проволочная модель молекулы с шарами показывает, из чего состоит молекула

Ю. Л. Коварский сконструировал модель молекулы из магнитов, которая помогает более доступно показать микромир.

Преподаватель сделал попытку призвать на помощь всем знакомый магнит. Однако магнит не простой, а универсальный, который бы в одном случае притягивал, в другом отталкивал.

В результате длительных поисков модель молекулы из магнитов удалось создать. Эффект был достигнут благодаря применению керамических магнитов прямоугольной формы, характер взаимодействия которых зависит от ориентации их граней.

Теперь осталось воплотить идею в жизнь. Для этого взяли два деревянных бруска размерами 37x170x10 мм. В бруски врезали по шесть магнитов с габаритами 8x10x5 мм с шагом между ними 12 мм. Каждый магнит вписали в окружности, которые и играют роль молекул вещества. Для большей наглядности окружности закрасили цветной краской. Модель молекулы готова. Хитрость ее заключается в том, что в одном случае (при положении магнитов одной планки между магнитами другой) действует сила притяжения, при совпадении же этих магнитов – сила отталкивания. Разверните одну из планок на 1800 – эффект меняется на противоположный.

Для демонстрации упругой деформации в такой модели молекулы сложенные половинки брусков сдвигают вдоль плоскости соединения на 0,5 шага. После прекращения действия приложенной внешней силы притяжение между парами магнитов возвращает модель молекулы в исходное состояние, частицы тела как бы возвращаются в первоначальное положение.

Этот опыт наглядно демонстрирует процесс упругой деформации. При смещении брусков более чем на шаг действуют силы соседних пар магнитов, и модель молекулы переходит в новое состояние. В данном случае демонстрируется пластическая деформация, при которой частицы тела не возвращаются в исходное положение и форма тела не восстанавливается.

В такой модели молекулы простым движением двух планок вдоль плоскости их соединения можно наглядно показать суть потенциального барьера между молекулами, продемонстрировать механизм упругой и пластической деформации, уловить связь микро- и макроструктур упругой и пластической деформации твердого тела.

Инструменты