3.3.5. Изучение прочности трубки и стержня той же массы для выяснения свойств трубчатой кости (выполняется на модели)

Оборудование. Два химических штатива с кольцами; два одинаковых листа бумаги; разновесы; чашка от аптекарских весов; нитки.

Цель опыта - показать, что трубка более прочна на сгиб и излом, чем равная ей по массе пластинка или стержень. Для этого берут два химических штатива, к каждому прикрепляют кольцо, расположенное вертикально, и ставят штативы так, чтобы на кольца можно было положить исследуемый предмет для определения его прочности на сгиб, палочку или трубку. Чашка аптекарских весов прикрепляется в месте, равноудаленном от каждого из колец, т. е. посередине трубки или стержня (рис. 33).

Рис. 33. Модельный опыт, показывающий, что бумажная трубка может выдержать большую нагрузку, чем бумажная полоска той же массы: 1-2 - химические штативы; 3 - исследуемый бумажный лист; 4 - чашка весов с гирями

Проведение опыта. К доске вызывают двух учащихся и каждому выдают по одинаковому листу бумаги. Первый учащийся делает из нее бумажный стержень, последовательно навертывая полоски бумаги шириной 0,5 см друг на друга, слой на слой. К середине стержня прикрепляют чашку аптекарских весов и испытывают его на прочность. Кольца следует отрегулировать так, чтобы стержень не сломался сразу. Для этого кольца надо приблизить друг к другу, сблизив химические штативы, затем на чашку весов накладывают груз до момента, пока стержень не согнется и не упадет.

Второй учащийся делает из листа трубку диаметром от 0,5 до 1 см. К трубке прикрепляет чашку аптекарских весов вместе с грузом, который сломал бумажный стержень, а уж затем ставит дополнительные разновесы, пока трубка не согнется и не выпадет. Дополнительный груз бывает довольно большим.

Вывод. Трубка значительно прочнее, чем стержень такой же массы. Следовательно, трубчатое строение длинных костей обеспечивает сочетание большей легкости с высокой прочностью при наименьшей затрате материала.