1600-luvun puolivälissä sinne kokoontuneet Rogensburgin kaupungin asukkaat ja keisarin johdolla Saksan suvereenit ruhtinaat kokivat hämmästyttävän näytelmän: 16 hevosta yritti parhaansa mukaan erottaa kaksi kuparipuoliskoa, jotka oli kiinnitetty molempiin. muu. Mikä heitä yhdisti? "Ei mikään" on ilmaa. Ja silti kahdeksan hevosta, jotka vetivät yhteen suuntaan ja kahdeksan, jotka vetivät sisään toiseen, eivät pystyneet erottamaan niitä. Niinpä porvari Otto von Guericke osoitti omin silmin kaikille, ettei ilma ole "ei mitään", että sillä on painoa ja se painaa huomattavalla voimalla kaikkiin maallisiin esineisiin.

Tämä koe suoritettiin 8. toukokuuta 1654 hyvin juhlallisessa ilmapiirissä. Tieteellinen porvari onnistui kiinnostamaan kaikkia tieteellisellä tutkimuksellaan huolimatta siitä, että asia tapahtui keskellä poliittista myllerrystä ja tuhoisia sotia.

Kuvaus kuuluisasta kokeesta "Magdeburgin pallonpuoliskoilla" on saatavilla fysiikan oppikirjoissa. Siitä huolimatta olen varma, että lukija kuuntelee mielenkiinnolla tätä tarinaa Guericken itsensä, "saksalaisen Galileon" huulilta, kuten merkittävää fyysikkoa joskus kutsutaan. Laaja kirja, joka kuvaa hänen pitkän sarjansa hänen kokeitaan, ilmestyi latinaksi Amsterdamissa vuonna 1672 ja, kuten kaikki tämän aikakauden kirjat, kantoi pitkää nimeä. Tässä se on:

OTTO von GUERCKE

Niin sanotut uudet Magdeburgin kokeet
ILMATTOMAN AVARUUDEN yli,
alun perin kuvaili matematiikan professori
Kaspar Schottin Würzburgin yliopistossa.

Tämän kirjan luku XXIII on omistettu kokeelle, joka kiinnostaa meitä. Tässä on kirjaimellinen käännös siitä.

”Koe, joka osoittaa, että ilmanpaine yhdistää kaksi pallonpuoliskoa niin lujasti, ettei niitä voida erottaa 16 hevosen ponnisteluilla.

Tilasin kaksi kuparipuoliskoa, joiden halkaisija on kolme neljäsosaa Magdeburgin kyynärää. Mutta todellisuudessa niiden halkaisija oli vain 67/100, koska käsityöläiset eivät tavalliseen tapaan pystyneet valmistamaan juuri sitä, mitä vaadittiin. Molemmat pallonpuoliskot vastasivat täysin toisilleen. Yhdelle pallonpuoliskolle oli kiinnitetty nosturi; Tällä venttiilillä voit poistaa ilman sisältä ja estää ilman pääsyn ulkopuolelta. Lisäksi puolipalloihin kiinnitettiin 4 rengasta, joiden läpi kierrettiin hevosten valjaisiin sidotut köydet. Tilasin myös nahkasormuksen ompelettavaksi; se kyllästettiin tärpättissä olevan vahan seoksella; puolipallojen välissä, se ei päästänyt ilmaa niiden läpi. Ilmapumpun putki työnnettiin hanaan ja pallon sisällä oleva ilma poistettiin. Sitten selvitettiin, millä voimalla molemmat pallonpuoliskot painettiin toisiaan vasten nahkarenkaan läpi. Ulkoilman paine painoi niitä niin tiukasti, että 16 hevosta (nykimällä) ei pystynyt erottamaan niitä ollenkaan tai saavutti sen vain vaikeasti. Kun pallonpuoliskot, jotka myöntyivät hevosten kaiken voiman jännitykselle, erosivat, kuului karjunta, kuin laukauksesta.

Mutta se riitti avaamaan vapaan pääsyn ilmaan hanaa kääntämällä - ja puolipallot oli helppo erottaa käsin.

Yksinkertainen laskelma voi selittää meille, miksi niin merkittävä voima (8 hevosta kummallakin puolella) tarvitaan tyhjän pallon osien erottamiseen. Ilmapuristimet, joiden voima on noin 1 kg per neliömetri; halkaisijaltaan 0,67 kyynärää (37 cm) olevan ympyrän pinta-ala on 1060 cm2. Tämä tarkoittaa, että ilmakehän paineen jokaisella pallonpuoliskolla on oltava yli 1000 kg (1 tonni). Jokaisen kahdeksan hevosen täytyi siis vetää tonnin voimalla vastustaakseen ulkoilman painetta.

Vaikuttaa siltä, ​​​​että kahdeksalle hevoselle (kummallakin puolella) tämä ei ole kovin suuri kuorma. Älä kuitenkaan unohda, että siirrettäessä esimerkiksi 1 tonnin kuormaa hevoset ylittävät ei 1 tonnin, vaan paljon pienemmän voiman, nimittäin pyörien kitkan akselilla ja päällysteellä. Ja tämä voima on - esimerkiksi moottoritiellä - vain viisi prosenttia, eli yhden tonnin kuormalla - 50 kg. (Puhumattakaan siitä, että kun kahdeksan hevosen voimat yhdistetään, kuten käytäntö osoittaa, 50% vetovoimasta menetetään.) Siksi 1 tonnin veto vastaa 20 tonnin vaunukuormaa kahdeksalla hevosella. Sellainen on ilmakuorma, jota Magdeburgin porvariston hevosten piti kantaa! Näytti siltä, ​​että heidän piti liikuttaa pientä höyryveturia, jota ei myöskään laitettu kiskoille.

Mitataan, että vahva vetohevonen vetää kärryä vain 80 kg:n voimalla. Näin ollen Magdeburgin pallonpuoliskojen murtumiseen, tasaisella vetovoimalla, tarvitaan 1000/80 = 13 hevosta kummallakin puolella.

Lukija todennäköisesti hämmästyy kuultuaan, että jotkut luurankomme nivelistä eivät hajoa samasta syystä kuin Magdeburgin pallonpuoliskot. Meidän lonkkanivelemme on juuri sellaisia ​​Magdeburgin pallonpuoliskoja. Tämä nivel on mahdollista paljastaa lihas- ja rustoliitoksilta, mutta reisi ei kuitenkaan putoa: ilmanpaine painaa sitä, koska nivelten välisessä tilassa ei ole ilmaa.

Lonkkanivelemme luut eivät hajoa ilmanpaineen vaikutuksesta,
aivan kuten Magdeburgin pallonpuoliskot on hillitty.

"Magdeburgin kyynärä" on 550 mm.
Ympyrän pinta-ala otetaan, ei puolipallon pintaa, koska ilmanpaine on yhtä suuri kuin ilmoitettu arvo vain silloin, kun se toimii pinnalla suorassa kulmassa; kaltevilla pinnoilla tämä paine on pienempi. Tässä tapauksessa otamme pallomaisen pinnan suorakulmaisen projektion tasolle, eli suurympyrän alueelle.
*** 4 km/h nopeudella. Keskimäärin hevosen vetovoiman oletetaan olevan 15 % sen painosta; hevonen painaa: kevyt - 400 kg, raskas - 750 kg. Hyvin lyhyen ajan (alkuponnistus) vetovoima voi olla useita kertoja suurempi.

- (Magdeburgin kaupungin puolesta). Kaksi kuparipuoliskoa, sisältä tyhjät, todistavat ilmanpainetta kaikkiin suuntiin. Venäjän kielen vieraiden sanojen sanakirja. Chudinov A.N., 1910. MAGDEBURGIN POOLPALOT osoitteesta ... ... Venäjän kielen vieraiden sanojen sanakirja

Suuri Ensyklopedinen sanakirja

Kaksi tiukasti toisiaan vasten puristettua metallipuoliskoa, joita on vaikea erottaa toisistaan, jos niiden välisestä tilasta pumpataan ilmaa. Magdeburgin pallonpuoliskot valmisti Magdeburgissa (tästä nimi) vuonna 1654 O. Guericke, joka heidän avullaan ... ... tietosanakirja

Magdeburgin pallonpuoliskot- Magdeburgo pusrutuliai statusas T ala fizika atitikmenys: angl. Magdeburgin pallonpuoliskot vok. magdeburgische Halbkugeln, f; magdeburgsche Halbkugeln, f rus. Magdeburgin pallonpuoliskot, n pranc. hemispheres de Magdebourg, f … Fizikos terminų žodynas

- (fyysinen). Otto von Guericke, M. burgomaster, diplomaatti ja fyysikko, oli ensimmäinen, joka etsi keinoja todistaa tyhjän tilan olemassaolo kokemuksen kautta [Guericke ei saavuttanut tätä, mutta elinaikanaan Torricelli osoitti tyhjyyden olemassaolon (Torricellin tyhjyys) .. ... ...

Kaksi tiukasti kiinni toisiinsa metallista. puolipallot, joita on vaikea erottaa toisistaan, jos ilmaa pumpataan ulos niiden välisestä tilasta. M.-esineet valmisti Magdeburgissa (tästä nimi) vuonna 1654 O. Guericken toimesta, joka heidän avullaan osoitti selvästi ... ... Luonnontiede. tietosanakirja

PUOLAPUOLELLA, puolipallot, vrt. (kirja). 1. Puolet geometrisestä pallosta, joka saadaan jakamalla se keskustan läpi kulkevalla tasolla (matto). || Esine, jolla on tämä muoto. Aivojen puolipallot (ihmisen suurien aivojen kaksi osaa ja ... ... Ushakovin selittävä sanakirja

Ensyklopedinen sanakirja F.A. Brockhaus ja I.A. Efron

- (Pumpen, pompes, pumps) useimpien erilaisten koneiden nimi veden nostamiseen putkissa sekä kaasujen tiivistämiseen ja lauhduttamiseen. Pisaran tai elastisen nesteen käynnistäminen avoimessa putkessa yhdestä sen poikkileikkauksesta ... ... Ensyklopedinen sanakirja F.A. Brockhaus ja I.A. Efron

Artikkeli jäljittää kemian kehitystä sen alkuperästä, ajasta, jolloin ihminen oppi ottamaan ja ylläpitämään tulta ja sulattamaan metalleja malmeista, sitten antiikin ja keskiajan kautta meidän aikakauteen. ... ... Collier Encyclopedia

Kuva 58. Mariotte-aluksen laite. Reiästä C vesi virtaa tasaisesti.
Miksi tämä tapahtuu? Seuraa henkisesti, mitä suonessa tapahtuu, kun hana C avataan (kuva 58). Ensinnäkin vesi kaadetaan lasiputkesta; sen sisällä oleva nestetaso putoaa putken päähän. Ulosvirtauksen myötä astian veden taso jo laskee ja ulkoilma tulee lasiputken kautta; se kuplii veden läpi ja kerääntyy sen yläpuolelle astian yläosaan. Nyt kaikilla tasoilla B paine on yhtä suuri kuin ilmakehän paine. Tämä tarkoittaa, että vesi hanasta C virtaa ulos vain vesikerroksen BC paineen alaisena, koska ilmakehän paine astian sisällä ja ulkopuolella on tasapainossa. Ja koska BC-kerroksen paksuus pysyy vakiona, ei ole yllättävää, että suihku virtaa samalla nopeudella koko ajan.
Yritä nyt vastata kysymykseen: kuinka nopeasti vesi virtaa ulos, jos poistat korkin B putken pään tasolta?
Osoittautuu, että se ei valu ulos ollenkaan (tietysti jos reikä on niin pieni, että sen leveys voidaan jättää huomioimatta; muuten vesi valuu ulos ohuen vesikerroksen paineen alaisena, yhtä paksu kuin reikä. reikä). Itse asiassa täällä sisällä ja ulkona paine on sama kuin ilmakehän paine, eikä mikään saa vettä virtaamaan ulos.
Ja jos irrotat tulpan A putken alapään yläpuolelta, niin vesi ei vain virtaisi ulos astiasta, vaan myös ulkoilma pääsisi sisään. Miksi? Hyvin yksinkertaisesta syystä: tässä astian osassa ilmanpaine on pienempi kuin ilmanpaine ulkopuolella.
Kuuluisa fyysikko Mariotte keksi tämän aluksen, jolla on niin poikkeukselliset ominaisuudet, ja se nimettiin tutkijan mukaan "Mariotten alukseksi".

Kuorma ilmasta

1600-luvun puolivälissä sinne kokoontuneet Rogensburgin kaupungin asukkaat ja keisarin johdolla Saksan suvereenit ruhtinaat kokivat hämmästyttävän näytelmän: 16 hevosta yritti parhaansa mukaan erottaa kaksi kuparipuoliskoa, jotka oli kiinnitetty molempiin. muu. Mikä heitä yhdisti? "Ei mitään" - ilmaa. Ja silti kahdeksan hevosta, jotka vetivät yhteen suuntaan ja kahdeksan, jotka vetivät sisään toiseen, eivät pystyneet erottamaan niitä. Niinpä porvari Otto von Guericke osoitti omin silmin kaikille, ettei ilma ole "ei mitään", että sillä on painoa ja se painaa huomattavalla voimalla kaikkiin maallisiin esineisiin.
Tämä koe suoritettiin 8. toukokuuta 1654 hyvin juhlallisessa ilmapiirissä. Tieteellinen porvari onnistui kiinnostamaan kaikkia tieteellisellä tutkimuksellaan huolimatta siitä, että asia tapahtui keskellä poliittista myllerrystä ja tuhoisia sotia.
Kuvaus kuuluisasta kokeesta "Magdeburgin pallonpuoliskoilla" on saatavilla fysiikan oppikirjoissa. Siitä huolimatta olen varma, että lukija kuuntelee mielenkiinnolla tätä tarinaa Guericken itsensä, "saksalaisen Galileon" huulilta, kuten merkittävää fyysikkoa joskus kutsutaan. Laaja kirja, joka kuvaa hänen pitkän sarjansa hänen kokeitaan, ilmestyi latinaksi Amsterdamissa vuonna 1672 ja, kuten kaikki tämän aikakauden kirjat, kantoi pitkää nimeä. Tässä se on:
OTTO von GUERCKE

Niin sanotut uudet Magdeburgin kokeet

ILMATTOMAN AVARUUDEN yli,

alun perin kuvaili matematiikan professori
Kaspar Schottin Würzburgin yliopistossa.
Tekijän oma painos
yksityiskohtaisempia ja täydennettynä erilaisilla
uusia kokemuksia.
Tämän kirjan luku XXIII on omistettu kokeelle, joka kiinnostaa meitä. Tässä on kirjaimellinen käännös siitä.
”Koe, joka osoittaa, että ilmanpaine yhdistää kaksi pallonpuoliskoa niin lujasti, ettei niitä voida erottaa 16 hevosen ponnisteluilla.
Tilasin kaksi kuparipuoliskoa, joiden halkaisija on kolme neljäsosaa Magdeburgin kyynärää. Mutta todellisuudessa niiden halkaisija oli vain 67/100, koska käsityöläiset eivät tavalliseen tapaan pystyneet valmistamaan juuri sitä, mitä vaadittiin. Molemmat pallonpuoliskot vastasivat täysin toisilleen. Yhdelle pallonpuoliskolle oli kiinnitetty nosturi; Tällä venttiilillä voit poistaa ilman sisältä ja estää ilman pääsyn ulkopuolelta. Lisäksi puolipalloihin kiinnitettiin 4 rengasta, joiden läpi kierrettiin hevosten valjaisiin sidotut köydet. Tilasin myös nahkasormuksen ompelettavaksi; se kyllästettiin tärpättissä olevan vahan seoksella; puolipallojen välissä, se ei päästänyt ilmaa niiden läpi. Ilmapumpun putki työnnettiin hanaan ja pallon sisällä oleva ilma poistettiin. Sitten selvitettiin, millä voimalla molemmat pallonpuoliskot painettiin toisiaan vasten nahkarenkaan läpi. Ulkoilman paine painoi niitä niin tiukasti, että 16 hevosta (nykimällä) ei pystynyt erottamaan niitä ollenkaan tai saavutti sen vain vaikeasti. Kun pallonpuoliskot, jotka myöntyivät hevosten kaiken voiman jännitykselle, erosivat, kuului karjunta, kuin laukauksesta.
Mutta se riitti avaamaan vapaan pääsyn ilmaan hanaa kääntämällä - ja puolipallot oli helppo erottaa käsin.
Yksinkertainen laskelma voi selittää meille, miksi niin merkittävä voima (8 hevosta kummallakin puolella) tarvitaan tyhjän pallon osien erottamiseen. Ilmapuristimet, joiden voima on noin 1 kg per neliömetri; halkaisijaltaan 0,67 kyynärää (37 cm) olevan ympyrän pinta-ala on 1060 cm2. Tämä tarkoittaa, että ilmakehän paineen jokaisella pallonpuoliskolla on oltava yli 1000 kg (1 tonni). Jokaisen kahdeksan hevosen täytyi siis vetää tonnin voimalla vastustaakseen ulkoilman painetta.
Vaikuttaa siltä, ​​​​että kahdeksalle hevoselle (kummallakin puolella) tämä ei ole kovin suuri kuorma. Älä kuitenkaan unohda, että siirrettäessä esimerkiksi 1 tonnin kuormaa hevoset ylittävät ei 1 tonnin, vaan paljon pienemmän voiman, nimittäin pyörien kitkan akselilla ja päällysteellä. Ja tämä voima on - esimerkiksi moottoritiellä - vain viisi prosenttia, eli yhden tonnin kuormalla - 50 kg. (Puhumattakaan siitä, että kun kahdeksan hevosen voimat yhdistetään, kuten käytäntö osoittaa, 50% vetovoimasta menetetään.) Siksi 1 tonnin veto vastaa 20 tonnin vaunukuormaa kahdeksalla hevosella. Sellainen on ilmakuorma, jota Magdeburgin porvariston hevosten piti kantaa! Näytti siltä, ​​että heidän piti liikuttaa pientä höyryveturia, jota ei myöskään laitettu kiskoille.
Mitataan, että vahva vetohevonen vetää kärryä vain 80 kg:n voimalla. Näin ollen Magdeburgin pallonpuoliskon murtamiseen tasaisella työntövoimalla tarvitaan 1000/80 \u003d 13 hevosta kummallakin puolella.
Lukija todennäköisesti hämmästyy kuultuaan, että jotkut luurankomme nivelistä eivät hajoa samasta syystä kuin Magdeburgin pallonpuoliskot. Meidän lonkkanivelemme on juuri sellaisia ​​Magdeburgin pallonpuoliskoja. Tämä nivel on mahdollista paljastaa lihas- ja rustoliitoksilta, mutta reisi ei kuitenkaan putoa: ilmanpaine painaa sitä, koska nivelten välisessä tilassa ei ole ilmaa.

Uudet Heron-suihkulähteet

Muinaiselle mekaanikko Heronille kuuluva suihkulähteen tavanomainen muoto on luultavasti lukijani tiedossa. Muistutan teitä tässä sen laitteesta, ennen kuin siirryn tämän omituisen laitteen uusimpien muutosten kuvaukseen. Heron's Fountain (kuva 60) koostuu kolmesta astiasta: ylempi avoin a ja kaksi pallomaista b ja c, hermeettisesti suljettua. Astiat on yhdistetty kolmella putkella, joiden sijainti on esitetty kuvassa. Kun kohdassa a on vettä, pallo b täyttyy vedellä ja pallo c ilmalla, suihkulähde alkaa toimia: vesi virtaa putken läpi kohdasta a paikkaan c. syrjäyttämällä sieltä ilmaa palloon b; sisään tulevan ilman paineen alaisena vesi b:stä virtaa putkeen ja jyskyttää kuin suihkulähde astian a yli. Kun pallo b on tyhjä, suihkulähde lakkaa lyömästä.

Kuva 59. Lonkkanivelemme luut eivät hajoa ilmanpaineen vaikutuksesta, aivan kuten Magdeburgin pallonpuoliskot pidätetään.

Kuva 60. Muinainen Heron Fountain.

Kuva 61. Nykyaikainen muunnos Heron Fountainista. Yllä - versio levylaitteesta.
Tämä on Heron-suihkulähteen muinainen muoto. Jo meidän aikanamme eräs italialainen opettaja, jonka fyysisen työhuoneen niukka kalustus innosti kekseliäisyyttä, on yksinkertaistanut Heron-suihkulähteen järjestelyä ja kehittänyt siihen sellaisia ​​muutoksia, joita kuka tahansa voi järjestää yksinkertaisimpien keinojen avulla (kuva 1). 61). Pallien sijaan hän käytti apteekkipulloja; lasi- tai metalliputkien sijaan otin kumiset. Ylempää astiaa ei tarvitse rei'ittää: siihen voidaan yksinkertaisesti työntää putkien päät kuvan 1 mukaisesti. 61 yllä.
Tässä modifikaatiossa laitetta on paljon mukavampi käyttää: kun kaikki vesi purkista b valuu yli astian a läpi purkkiin c, voit yksinkertaisesti järjestää purkit b ja c uudelleen ja suihkulähde toimii taas; Emme saa tietenkään unohtaa, että myös kärki siirretään toiseen putkeen.
Modifioidun suihkulähteen lisämukavuus on myös se, että sen avulla voidaan mielivaltaisesti muuttaa alusten sijaintia ja tutkia, kuinka alusten tasojen etäisyys vaikuttaa suihkun korkeuteen.
Jos haluat suurentaa suihkun korkeutta moninkertaisesti, voit saavuttaa tämän korvaamalla kuvatun laitteen alapulloissa veden elohopealla ja korvaamalla ilma vedellä (kuva 62). Laitteen toiminta on selkeä: elohopea, joka kaatuu purkista c purkkiin b, syrjäyttää siitä vettä, jolloin se purskahtaa kuin suihkulähde. Kun tiedämme, että elohopea on 13,5 kertaa vettä raskaampaa, voimme laskea kuinka korkealle suihkulähteen tulee nousta. Merkitään tasoeroa vastaavasti h1, h2, h3. Katsotaan nyt voimia, joilla elohopea virtaa astiasta c (kuva 62) astiaan b. Liitosputken elohopea on paineen alainen molemmilta puolilta. Oikealla siihen vaikuttaa erotuksen h2 elohopeapatsaiden paine (joka vastaa 13,5 kertaa korkeamman vesipatsaan painetta, 13,5 h2) plus vesipatsaan h1 paine. Vesipatsas h3 painaa vasemmalla. Tämän seurauksena elohopeaa viedään pois väkisin
13,5 h2 + h1 - h3.
Mutta h3 - h1 = h2; joten korvaamme h1 - h3 miinus h2:lla ja saamme:
13,5 h2 - h2 eli 12,5 h2.
Siten elohopea pääsee astiaan b vesipatsaan painon paineessa, jonka korkeus on 12,5 h2. Teoreettisesti suihkulähteen pitäisi siis lyödä korkeuteen, joka on yhtä suuri kuin pullojen elohopeatasojen ero kerrottuna 12,5:llä. Kitka alentaa tätä teoreettista korkeutta jonkin verran.
Siitä huolimatta kuvattu laite tarjoaa kätevän mahdollisuuden saada korkealla oleva suihku. Esimerkiksi suihkulähteen pakottamiseksi 10 metrin korkeuteen riittää, että yksi tölkki nostetaan noin metrin verran toisen yläpuolelle. On kummallista, että kuten laskelmistamme voidaan nähdä, levyn a kohoaminen elohopeapullojen yläpuolelle ei vaikuta vähiten suihkun korkeuteen.

Kuva 62. Elohopean painelähde. Suihku lyö kymmenen kertaa enemmän kuin elohopeatasojen ero.

Petolliset alukset

Ennen vanhaan - 1600- ja 1700-luvuilla - aateliset huvittivat itseään seuraavalla opettavaisella lelulla: he tekivät mukin (tai kannun), jonka yläosassa oli suuria kuviollisia leikkauksia (kuva 63). Tällainen viinillä kaadettu muki tarjottiin tietämättömälle vieraalle, jolle saattoi nauraa rankaisematta. Kuinka juoda siitä? Et voi kallistaa sitä: viini valuu monista rei'istä, eikä pisara pääse suuhusi. Se tapahtuu kuin sadussa:

Kuva 63. 1700-luvun lopun petollinen kannu ja sen rakentamisen salaisuus.
Kulta, juo olutta,
Kyllä, hän vain kasteli viikset.
Mutta kuka tiesi tällaisten mukien järjestelyn salaisuuden - salaisuuden, joka näkyy kuvassa. 63 oikealla, - hän tukki sormellaan reiän B, otti nokan suuhunsa ja veti nesteen sisäänsä kallistamatta astiaa: viini nousi reiän E läpi kahvan sisällä olevaa kanavaa pitkin, sitten sen jatkoa C pitkin mukin yläreunan sisään ja saavutti nokan.
Ei niin kauan sitten samanlaisia ​​mukeja ovat valmistaneet savenvalajamme. Minulle sattui yhdessä talossa näkemään esimerkin heidän työstään, joka melko taitavasti kätki aluksen rakentamisen salaisuuden; mukissa oli kirjoitus: "Juo, mutta älä kaada päälle."

Kuinka paljon vesi painaa käännetyssä lasissa?

"Se ei tietenkään paina mitään: vesi ei pidä sellaisessa lasissa, se valuu ulos", sanot.
- Ja jos se ei vuoda? Minä kysyn. - Mitä sitten?
Itse asiassa on mahdollista pitää vettä käännetyssä lasissa, jotta se ei läiky. Tämä tapaus on esitetty kuvassa. 64. Kaatunut lasikuppi, joka on sidottu pohjasta yhteen vaaka-astiaan, täytetään vedellä, joka ei vuoda ulos, koska pikarin reunat on upotettu vesiastiaan. Vaa'an toiselle astialle asetetaan täsmälleen sama tyhjä lasi.
Mikä vaa'an astia painaa enemmän?

Kuva 64. Mikä cup voittaa?
Se, johon kaatunut vesilasi on sidottu, vetää. Tämä lasi kokee täyden ilmanpaineen ylhäältä, mutta alhaalta - ilmakehän paineen, jota heikentää lasin sisältämän veden paino. Kuppien tasapainottamiseksi olisi tarpeen täyttää toisen kupin päälle asetettu lasi vedellä.
Näissä olosuhteissa vesi painaa siis käännetyssä lasissa yhtä paljon kuin pohjalle asetetussa lasissa.

Miksi laivat houkuttelevat?

Syksyllä 1912 tapahtui seuraava tapaus valtamerihöyrylaivan Olympicin kanssa, joka oli tuolloin yksi maailman suurimmista aluksista. Olympic purjehti avomerellä, ja melkein sen rinnalla, satojen metrien etäisyydellä, toinen alus, paljon pienempi panssaroitu risteilijä Gauk, ohitti suurella nopeudella. Kun molemmat alukset asettuivat kuvassa näkyvään asentoon. 65 tapahtui jotain odottamatonta: pienempi laiva kääntyi nopeasti pois radalta, ikään kuin tottelee jotain näkymätöntä voimaa, käänsi keulan isoa höyrylaivaa kohti ja, tottelematta ruoria, siirtyi melkein suoraan sitä kohti. Tapahtui törmäys. Gauk löi nenänsä Olmpikin kylkeen; isku oli niin voimakas, että "Gauk" teki suuren reiän "Olympian" kylkeen.

Kuva 65. Höyrylaivojen "Olympic" ja "Gauk" sijainti ennen törmäystä.
Kun tämä outo tapaus käsiteltiin merioikeudessa, jättiläisen "Olympic" kapteeni todettiin syylliseksi, koska - tuomioistuimen päätöksessä luki - hän ei antanut käskyä antaa väylää vastapäätä kulkevalle "Gaukille" .
Tuomioistuin ei siis nähnyt tässä mitään poikkeuksellista: kapteenin yksinkertaista huolimattomuutta, ei mitään muuta. Samaan aikaan tapahtui täysin odottamaton seikka: tapaus alusten molemminpuolisesta vetovoimasta merellä.
Tällaisia ​​tapauksia on esiintynyt useammin kuin kerran, luultavasti ennenkin, kun kaksi laivaa on liikkunut rinnakkain. Mutta ennen kuin suuria aluksia rakennettiin, tämä ilmiö ei ilmennyt niin voimakkaasti. Kun valtamerten vedet alkoivat kyntää "kelluvia kaupunkeja", laivojen vetovoiman ilmiö tuli paljon havaittavampi; sotalaivojen komentajat ottavat huomioon hänen ohjailussaan.
Samasta syystä on luultavasti sattunut lukuisia pienten laivojen onnettomuuksia, jotka purjehtivat suurten matkustaja- ja sotilasalusten läheisyydessä.
Mikä selittää tämän vetovoiman? Newtonin yleisen gravitaatiolain mukaan vetovoimasta ei tietenkään voi olla kysymys; olemme jo nähneet (luvussa IV), että tämä vetovoima on liian vähäistä. Ilmiön syy on täysin erilainen ja selittyy putkissa ja kanavissa olevien nesteiden virtauksen laeilla. Voidaan todistaa, että jos neste virtaa kanavan läpi, jossa on supistumista ja laajenemista, niin kapeissa osissa se virtaa nopeammin ja aiheuttaa vähemmän painetta kanavan seinämiin kuin leveissä paikoissa, joissa se virtaa rauhallisemmin ja lisää painetta. seinillä (ns. "Bernoullin periaate").
Sama koskee kaasuja. Tätä kaasuopin ilmiötä kutsutaan Clément-Desormen ilmiöksi (sen keksineiden fyysikkojen mukaan) ja sitä kutsutaan usein "aerostaattiseksi paradoksiksi". Ensimmäistä kertaa tämä ilmiö, kuten he sanovat, löydettiin vahingossa seuraavissa olosuhteissa. Yhdessä ranskalaisessa kaivoksessa työntekijä määrättiin sulkemaan ulomman aukon aukko suojuksella, jonka kautta kaivokseen johdettiin paineilmaa. Työntekijä kamppaili pitkään ilmavirran kanssa, mutta yhtäkkiä kilpi löi itse aditia niin voimalla, että jos kilpi ei olisi ollut riittävän suuri, hän olisi vetäytynyt tuuletusluukkuun pelästyneen työntekijän mukana.
Muuten, tämä kaasuvirtauksen ominaisuus selittää sumuttimen toiminnan. Kun puhalletaan (Kuva 67) polveen a, joka päättyy kurotukseen, ahtaumaan siirtyvä ilma alentaa sen painetta. Siten putken b yläpuolella on alennetun paineen ilmaa, ja siksi ilmakehän paine ajaa nesteen lasista putkeen ylös; reiässä neste pääsee puhalletun ilmasuihkun sisään ja suihkutetaan siihen.
Nyt ymmärrämme, mikä on alusten houkuttelevuuden syy. Kun kaksi höyrylaivaa purjehtii rinnakkain toistensa kanssa, niiden kylkien väliin muodostuu eräänlainen vesikanava. Tavallisessa kanavassa seinät ovat paikallaan ja vesi liikkuu; täällä on toisinpäin: vesi on paikallaan, mutta seinät liikkuvat. Mutta voimien toiminta ei muutu ollenkaan: liikkuvan tiputuksen kapeissa paikoissa vesi painaa seiniä vähemmän kuin höyrylaivojen ympärillä olevassa tilassa. Toisin sanoen höyrylaivojen toisiaan vastakkain oleviin sivuihin kohdistuu vähemmän painetta veden puolelta kuin laivojen ulkoosiin. Mitä tämän seurauksena pitäisi tapahtua? Laivojen tulee liikkua toisiaan kohti ulkoveden paineen alaisena, ja on luonnollista, että pienempi alus liikkuu selvemmin, kun taas massiivimpi pysyy lähes liikkumattomana. Siksi vetovoima on erityisen vahvaa, kun iso laiva ohittaa nopeasti pienen.

Kuva 66. Kanavan kapeissa osissa vesi virtaa nopeammin ja painaa seiniin vähemmän kuin leveissä osissa.

Kuva 67. Ruiskutuspistooli.

Kuva 68. Veden virtaus kahden purjelaivan välillä.
Joten laivojen vetovoima johtuu virtaavan veden imutoiminnasta. Tämä selittää myös koskien vaaran uimareille, porealtaiden imuvaikutuksen. Voidaan laskea, että veden virtaus joessa kohtuullisella nopeudella 1 m sekunnissa vetää ihmiskehoa sisään 30 kg:n voimalla! Tällaista voimaa ei ole helppo vastustaa varsinkaan vedessä, kun oma painomme ei auta meitä ylläpitämään vakautta. Lopuksi nopeasti liikkuvan junan vetäytymistoiminto selittyy samalla Bernoulli-periaatteella: 50 km/h nopeudella kulkeva juna vetää lähellä olevaa henkilöä noin 8 kg:n voimalla.
"Bernoulli-periaatteeseen" liittyvät ilmiöt, vaikka ne ovat melko yleisiä, ovat vähän tunnettuja ei-asiantuntijoiden keskuudessa. Siksi on hyödyllistä tarkastella sitä yksityiskohtaisemmin. Seuraavassa on ote populaaritieteellisessä lehdessä julkaistusta tätä aihetta käsittelevästä artikkelista.

Bernoullin periaate ja sen seuraukset

Periaate, jonka Daniel Bernoulli esitti ensimmäisen kerran vuonna 1726, sanoo: vesi- tai ilmasuihkussa paine on korkea, jos nopeus on alhainen, ja paine on matala, jos nopeus on suuri. Tällä periaatteella on tiedossa rajoituksia, mutta emme käsittele niitä tässä.
Riisi. 69 kuvaa tätä periaatetta.
Ilmaa puhalletaan putken AB läpi. Jos putken poikkileikkaus on pieni, kuten kohdassa a, ilman nopeus on suuri; missä poikkileikkaus on suuri, kuten kohdassa b, ilman nopeus on pieni. Kun nopeus on suuri, paine on alhainen ja missä nopeus on alhainen, paine on korkea. Matalasta ilmanpaineesta johtuen putkessa C oleva neste nousee; samalla voimakas ilmanpaine b:ssä aiheuttaa putken D nesteen uppoamisen.

Kuva 69. Kuva Bernoulli-periaatteesta. Putken AB kavennetussa osassa (a) paine on pienempi kuin leveässä osassa (b).
Kuvassa 70 putki T on asennettu kuparilevylle DD; ilmaa puhalletaan putken T läpi ja edelleen vapaan kiekon dd ohi. Kahden kiekon välisellä ilmalla on suuri nopeus, mutta tämä nopeus laskee nopeasti, kun se lähestyy kiekkojen reunoja, kun ilmavirran poikkileikkaus kasvaa nopeasti ja kiekkojen välisestä tilasta ulos virtaavan ilman inertia on voittaa. Mutta levyä ympäröivän ilman paine on suuri, koska nopeus on pieni, ja levyjen välinen ilmanpaine on pieni, koska nopeus on suuri. Siksi levyä ympäröivällä ilmalla on suurempi vaikutus levyihin, pyrkien tuomaan niitä lähemmäksi kuin ilmavirtauksella levyjen välillä, työntäen niitä erilleen; seurauksena levy dd tarttuu levyyn DD mitä vahvemmin, sitä voimakkaampi ilmavirta T:ssä.
Riisi. 71 edustaa kuvion 1 analogiaa. 70, mutta vain vedellä. Nopeasti liikkuva vesi DD-levyllä on matalalla tasolla ja nousee altaassa korkeammalle tyynelle veden tasolle kiertäessään kiekon reunoja. Siksi levyn alla olevalla pysähdyksellä olevalla vedellä on korkeampi paine kuin levyn yläpuolella liikkuvalla vedellä, mikä saa levyn nousemaan. Tanko P ei salli levyn sivusuuntaista siirtymistä.

Kuva 70. Kokemus levyistä.

Kuva 71. Levy DD nousee tangon P päälle, kun sille kaadetaan vesisuihku säiliöstä.
Riisi. 72 kuvaa kevyttä palloa, joka kelluu ilmasuihkussa. Ilmasuihku osuu palloon ja estää sitä putoamasta. Kun pallo ponnahtaa ulos suihkusta, ympäröivä ilma työntää sen takaisin suihkuun, koska matalan nopeuden ympäröivän ilman paine on korkea ja suurnopeusilman paine suihkussa on pieni.
Riisi. 73 edustaa kahta laivaa, jotka liikkuvat rinnakkain tyynessä vedessä, tai mikä tarkoittaa samaa, kahta laivaa, jotka seisovat vierekkäin ja virtaavat veden ympäri. Virtaus on rajoitetumpi astioiden välisessä tilassa ja veden nopeus tässä tilassa on suurempi kuin astioiden molemmilla puolilla. Siksi laivojen välinen vedenpaine on pienempi kuin laivojen molemmilla puolilla; laivoja ympäröivän veden korkeampi paine lähentää niitä. Merimiehet tietävät erittäin hyvin, että kaksi rinnakkain purjehtivaa laivaa vetoavat voimakkaasti toisiinsa.

Kuva 72. Ilmasuihkun tukema pallo.

Kuva 73. Kaksi rinnakkain liikkuvaa alusta näyttävät houkuttelevan toisiaan.

Kuva 74. Kun laivat liikkuvat eteenpäin, alus B kääntää keulan kohti laivaa A.

Kuva 75. Jos kahden kevyen pallon väliin puhalletaan ilmaa, ne lähestyvät toisiaan, kunnes ne koskettavat.
Vakavampi tapaus voi tapahtua, kun yksi alus seuraa toista, kuten kuvassa 1 on esitetty. 74. Kaksi voimaa F ja F, jotka tuovat alukset yhteen, pyrkivät kääntämään niitä, ja alus B kääntyy L:tä kohti huomattavalla voimalla. Törmäys on tässä tapauksessa melkein väistämätön, koska peräsimellä ei ole aikaa muuttaa aluksen suuntaa.
Kuvan 1 yhteydessä kuvattu ilmiö. 73 voidaan osoittaa puhaltamalla ilmaa kahden kevyen kumipallon väliin, jotka on ripustettu kuvan 1 mukaisesti. 75. Jos ilmaa puhalletaan niiden väliin, ne lähestyvät ja osuvat toisiinsa.

Kalan rakon tarkoitus

Kalojen uimarakon roolista he yleensä sanovat ja kirjoittavat - se vaikuttaisi melko uskottavalta - seuraavaa. Noustakseen syvyydestä veden pintakerroksiin kala täyttää uimarakkonsa. sitten hänen ruumiinsa tilavuus kasvaa, syrjäytyneen veden paino tulee suuremmaksi kuin hänen oma painonsa - ja uintilain mukaan kala nousee. Pysäyttääkseen nousun tai laskeakseen hän päinvastoin puristaa uimarakkoaan. Kehon tilavuus ja sen mukana syrjäytyneen veden paino pienenevät, ja kalat uppoavat pohjaan Arkhimedesen lain mukaan.
Tällainen yksinkertaistettu ajatus kalojen uimarakon tarkoituksesta juontaa juurensa Firenzen akatemian tiedemiesten ajalta (XVII vuosisata), ja professori Borelli ilmaisi sen vuonna 1685. Yli 200 vuoden ajan se hyväksyttiin vastustamatta. , onnistui juurtumaan koulukirjoihin, ja vasta uusien tutkijoiden (Moreau, Charbonel) teosten avulla havaittiin tämän teorian täydellinen epäjohdonmukaisuus,
Kuplalla on epäilemättä hyvin läheinen yhteys kalojen uimiseen, sillä kalat, joista kupla poistettiin keinotekoisesti kokeiden aikana, saattoivat pysyä vedessä vain evällään kovasti työskentelemällä, ja kun tämä työ lopetettiin putosi pohjaan. Mikä on sen todellinen rooli? Hyvin rajallinen: se auttaa kalaa pysymään vain tietyllä syvyydellä - juuri sillä syvyydellä, jossa kalan syrjäyttämän veden paino on yhtä suuri kuin kalan itsensä paino. Kun kala putoaa evien vaikutuksesta tämän tason alapuolelle, sen runko, joka kokee veden suuren ulkoisen paineen, supistuu ja puristaa kuplan; syrjäytyneen vesimäärän paino pienenee, tulee pienemmäksi kuin kalan paino ja kala putoaa hallitsemattomasti alas. Mitä alemmas se putoaa, sitä voimakkaammaksi vedenpaine tulee (1 ilmakehän laskettaessa joka 10 m), sitä enemmän kalan runko puristuu ja sitä nopeammin se jatkaa putoamista.
Sama asia, vain vastakkaiseen suuntaan, tapahtuu, kun kala, joka on poistunut tasosta, jossa se oli tasapainossa, siirtyy evien työn avulla korkeampiin kerroksiin. Hänen ruumiinsa, joka on vapautettu osasta ulkoisesta paineesta ja joka edelleen murtuu sisältä uimarakon kanssa (jossa kaasunpaine oli tähän pisteeseen asti tasapainossa ympäröivän veden paineen kanssa), tilavuus kasvaa ja sen seurauksena , kelluu korkeammalla. Mitä korkeammalle kala kohoaa, sitä enemmän sen ruumis turpoaa ja sitä nopeammin se nousee edelleen. Kala ei pysty estämään tätä "puristamalla rakkoa", koska sen uimarakon seinistä puuttuu lihaskuituja, jotka voisivat aktiivisesti muuttaa sen tilavuutta.
Perelman Ya.I. Viihdyttävä mekaniikka. Toimittanut R. Bonchkovsky - Kustannusosuuskunta, 1933. - 241 s.
ladata(suora linkki) : zanim_mech.djvu Edellinen 1 .. 6 > .. >> Seuraava

Kerrottu selittää meille muun muassa sen, miksi kitkaa liikkumatonta kappaletta vasten pidetään mekaniikassa voimana, vaikka se ei voi aiheuttaa liikettä.

Kitka on voima, koska se hidastaa liikettä. Tällaisia ​​voimia, jotka eivät itse voi saada aikaan liikettä, mutta jotka pystyvät vain hidastamaan jo syntynyttä liikettä (tai tasapainottamaan muita voimia), kutsutaan "passiivisiksi" päinvastoin kuin liikkeelle panevat tai aktiiviset voimat.

Korostetaan vielä kerran, että kehot eivät yleensä pysy levossa, vaan yksinkertaisesti pysyvät levossa. Ero tässä on sama kuin itsepäinen koti-ihmisen, jota on vaikea saada ulos asunnosta, ja sellaisen henkilön välillä, joka sattuu olemaan kotona, mutta on valmis poistumaan asunnosta pienimmälläkin provokaatiolla. Fyysiset ruumiit eivät ole luonteeltaan ollenkaan "kotikehoja"; päinvastoin, ne ovat erittäin liikkuvia, koska riittää, että kohdistaa mitättömänkin voima vapaaseen kehoon - ja se lähtee liikkeelle. Ilmaus "keho pyrkii pysymään levossa" on myös sopimaton, koska lepotilasta tuotu ruumis ei palaa siihen itsestään, vaan päinvastoin, säilyttää sille välitetyn liikkeen ikuisesti (poissa ollessa, tietysti voimista, jotka häiritsevät liikettä).

Suuri osa inertialakiin liittyvistä väärinkäsityksistä johtuu tästä huolimattomasta sanasta "pyrkii", joka on hiipinyt useimpiin fysiikan ja mekaniikan oppikirjoihin.

Yhtä vaikea oikealle ymmärtämiselle on Newtonin kolmas laki, johon nyt käännytään.

TOIMINTA JA REAKTIO

Haluaa "Avaa ovi, vedä sitä kahvasta itseäsi kohti. Kätesi lihas supistuessaan saattaa päänsä yhteen: se vetää ovea ja vartaloasi yhtä suurella voimalla

etelästä toiseen. Tässä tapauksessa on selvää, että kehosi ja oven välillä vaikuttaa kaksi voimaa, joista toinen kohdistuu oveen ja toinen kehoosi. Sama tapahtuu tietysti, kun ovi ei avaudu sinulle, vaan poispäin sinusta: voimat työntävät oven ja kehosi erilleen.

Se, mitä tässä havainnoimme lihasvoiman osalta, pätee kaikenlaiseen voimakkuuteen, riippumatta sen luonteesta. Jokainen jännitys vaikuttaa kahteen vastakkaiseen suuntaan; sillä on kuvaannollisesti sanottuna kaksi päätä (kaksi voimaa): toinen kohdistuu kehoon, johon, kuten sanomme, voima vaikuttaa; toinen on kiinnitetty runkoon, jota kutsumme aktiiviseksi. Mekaniikassa sanottu on tapana ilmaista lyhyesti - liian lyhyesti selkeään ymmärtämiseen - seuraavasti: "toiminta on yhtä kuin nrot ja toiminta".

Tämän lain tarkoitus on, että kaikki luonnonvoimat ovat kaksoisvoimia. Jokaisessa voiman toiminnan ilmentymistapauksessa on kuviteltava, että jossain (toisessa paikassa) on toinen, tämän kanssa samanlainen, mutta vastakkaiseen suuntaan suunnattu voima. Nämä kaksi voimaa toimivat virheetön kahden pisteen välillä, yrittäen tuoda ne lähemmäksi tai irrottaa ne toisistaan.

Tarkastellaanpa (kuva 5) voimia / \ QwK, jotka vaikuttavat lapsen ilmasta riippuvaan painoon

Riisi. 5. Lasten ilmapallon painoon vaikuttavat voimat (P9 Q, R)1. Missä ovat vastakkaiset voimat?

tukkoinen pallo. Pallon työntövoima P, köyden työntövoima Q ja puolan paino Tv ovat näennäisesti yksittäisiä voimia. Mutta tämä on vain

häiriötekijä todellisuudesta; itse asiassa jokaiselle kolmelle voimalle on yhtä suuri kuin se, mutta (suunnassa vastakkainen voima. Nimittäin voimaa P - vastakkainen voima kohdistuu ilmapalloon (kuva 6, voima F1); vastakkainen voima voimaan Q - vaikuttaa ru -KU:hen (Qi) y maapallon keskelle kohdistuu R-voiman vastainen voima (voima /?, kuva 6), koska painoa ei vedä vain maa, mutta myös houkuttelee sitä.

Vielä yksi tärkeä huomio. Kun kysymme kireyden määrää köydessä, jonka päitä venytetään 1 kg:n voimilla, kysymme pohjimmiltaan 10:n hintaa.<копеечной почтовой марки. Ответ содержится в самом вопросе: веревка на-кг. Сказать «веревка растягивается двумя

Riisi. 6. Ogvst edellisen hahmon kysymykseen: Pj9Q1Ji^-vastakkaiset voimat.

vedetään voimalla 1 1 kg:n voimalla" tai "köysi on 1 kg:n jännityksen alainen" tarkoittaa kirjaimellisesti saman ajatuksen ilmaisemista.

"Eihän sitä 1 kg:n muuta jännitystä voi olla, paitsi se, joka koostuu kahdesta vastakkaisiin suuntiin suuntautuneesta voimasta. Tämän unohtaessa ne joutuvat usein törkeisiin virheisiin, joista annamme nyt esimerkkejä.

KAHDEN HEVOSEN ONGELMA

Kaksi hevosta venyttää jousiteräspihaa 100 kg:n voimalla. Mitä terästehtaan nuoli näyttää?

Monet vastaavat: 100 + 100 = 200 kg. Vastaus on väärä. 100 kg:n voimat, joilla hevoset vetävät, aiheuttavat,

Riisi. 7. Jokainen hevonen vetää 100 kg:n voimalla. Kuinka monta esitystä

kevätjousimies?

Kuten juuri näimme, jännitys ei ole 200, vaan vain 100 kg.

Siksi muuten, kun Magdeburgin pallonpuoliskoja venytettiin 8 hevosella yhteen suuntaan ja 8 vastakkaiseen suuntaan, ei pitäisi ajatella, että niitä venytettiin 16 hevosen voimalla. Jos vastustavia 8 hevosta ei olisi, lopuilla kahdeksalla ei olisi vaikutusta pallonpuoliskoihin. Yksi kahdeksas hevosista voitaisiin korvata pelkällä seinällä.

*HAASTE O

Riisi. 8. Mikä vene laskeutuu ensimmäisenä?