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O texto e as figuras foram restaurados de acordo com o livro “Entertaining Physics” de Ya. I. Perelman, publicado por P. P. Soikin (São Petersburgo) em 1913.

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"Física divertida" - 85!

Confesso: com entusiasmo folheei recentemente a primeira edição do livro - o antepassado do novo gênero literário. "Física divertida" - assim chamado de "primogênito", nascido em São Petersburgo há 85 anos, seu autor, então pouco conhecido Yakov Isidorovich Perelman.

Por que bibliógrafos, críticos e divulgadores vinculam inequivocamente o início do interesse científico ao surgimento deste livro? Não havia nada parecido antes? E por que a Rússia estava destinada a se tornar o berço de um novo gênero?

Claro, livros científicos populares sobre várias ciências foram publicados antes. Se nos limitarmos à física, podemos lembrar que já no século 19 bons livros de Beuys, Tisandier, Titus e outros autores foram publicados no exterior e na Rússia. No entanto, eram coleções de experimentos em física, muitas vezes bastante divertidos, mas, via de regra, sem explicar a essência dos fenômenos físicos ilustrados por esses experimentos.

"Física divertida" é, antes de tudo, uma grande seleção (de todas as seções da física elementar) de problemas divertidos, questões intrincadas, paradoxos surpreendentes. Mas o principal é que tudo o que foi dito acima certamente é acompanhado por discussões fascinantes, ou comentários inesperados, ou experimentos espetaculares que servem ao propósito de entretenimento intelectual e familiarização do leitor com um estudo sério da ciência.

Durante vários anos o autor trabalhou no conteúdo de "Entertaining Physics", após o que o editor P. Soikin manteve o manuscrito no "portfólio" editorial por dois anos e meio, não ousando publicar um livro com esse título. Ainda assim: uma ciência tão fundamental e de repente ... física divertida!

Mesmo assim, o gênio foi libertado do jarro e iniciou sua marcha vitoriosa, primeiro na Rússia (em 1913-1914) e depois em outros países. Durante a vida do autor, o livro passou por 13 edições, e cada edição subsequente diferia da anterior: acréscimos foram feitos, deficiências foram eliminadas e o texto foi reeditado.

Como o livro foi recebido pelos contemporâneos? Aqui estão algumas resenhas dela nas principais revistas da época.

“Entre as várias tentativas de interessar a física pela amostragem do que há de mais “divertido” dela e por uma apresentação mais ou menos lúdica, o livro do Sr. Perelman se destaca por sua ponderação e seriedade. Ele fornece um bom material para observação e reflexão de todos os departamentos da física elementar, bem publicado e belamente ilustrado” (N. Drenteln, Coleção Pedagógica).

“Um livro muito instrutivo e divertido, da maneira mais comum e à primeira vista perguntas simples e respostas introduzindo as leis básicas da física…” (“Novo Tempo”).

“O livro vem com muitos desenhos e é tão interessante que é difícil largar sem ler até o fim. Acho que, ao ensinar ciências naturais, um professor pode se beneficiar de muitas coisas instrutivas deste livro maravilhoso” (Professor A. Pogodin, “Manhã”).

“O Sr. Perelman não se limita apenas a descrever vários experimentos que podem ser realizados em casa ... O autor de Entertaining Physics analisa muitas questões que não são passíveis de experimento em casa, mas mesmo assim são interessantes tanto na essência quanto na forma que ele sabe dar conta de histórias" ("Físico Amador").

“Conteúdo interno, abundância de ilustrações, maravilhoso aparência livros e um preço muito baixo - tudo isso serve como garantia de sua ampla distribuição ... ”(N. Kamenshchikov,“ Boletim de Física Experimental ”).

E, de fato, "Entertaining Physics" recebeu não apenas ampla, mas a distribuição mais ampla. Assim, em nosso país em russo foi publicado cerca de trinta vezes e em edições em massa. Este incrível livro foi traduzido para inglês, árabe, búlgaro, espanhol, kannada, malaiala, marata, alemão, persa, polonês, português, romeno, tâmil, telugu, finlandês, francês, hindi, tcheco e japonês.

O problema de Down and Out começou! Inspirado pelo sucesso de leitores e críticos, Y. Perelman prepara e publica em 1916 o segundo (não uma continuação do primeiro, mas o segundo) livro sobre física divertida. Além disso. Sua divertida geometria, aritmética, matemática, astronomia, mecânica, álgebra saem sequencialmente uma após a outra - um total de quarenta (!) Científicos livros divertidos.

"Entertaining Physics" foi lido por várias gerações de leitores. Claro, nem todos os que o leram se tornaram cientistas, mas é improvável que haja, de acordo com pelo menos na Rússia, um físico não familiarizado com ela.

Agora, no índice de cartões russo de livros divertidos, existem mais de 150 ramos da ciência. Nenhum país possui tamanha riqueza, e o lugar de honra entre essas publicações pertence, sem dúvida, à Entretenimento da Física.

Yuri Morozov

Fonte de informação - o site da revista "Knowledge is Power" www.znanie-sila.ru

Prefácio

Este livro é uma coleção independente que não é uma continuação do primeiro livro de Física divertida; é chamado de "segundo" apenas porque foi escrito depois do primeiro. O sucesso da primeira coleção levou o autor a processar o restante do material que havia acumulado e, assim, este segundo - ou melhor, outro - livro foi compilado, abrangendo os mesmos departamentos de física escolar.

Este livro de Física Divertida, como o primeiro, foi feito para ser lido, não estudado. Seu objetivo não é tanto informar o leitor sobre novos conhecimentos, mas ajudá-lo a "aprender o que sabe", ou seja, aprofundar e reviver as informações básicas que já possui em física, ensiná-lo a gerenciá-las conscientemente e incentivá-lo a diversificar sua aplicação. Isso é alcançado, como na primeira coleção, considerando uma série heterogênea de quebra-cabeças, questões intrincadas, problemas divertidos, paradoxos divertidos, comparações inesperadas do campo da física, relacionadas ao círculo dos fenômenos cotidianos ou extraídas de obras populares de interesse geral e ficção de ficção científica. O compilador utilizou o material deste último tipo de maneira especialmente ampla, considerando-o o mais adequado para os propósitos da coleção: trechos dos conhecidos romances de Júlio Verne, Wells, Kurd Lasswitz e outros estão envolvidos. Experiências fantásticas, além de sua tentação, podem desempenhar um papel importante no ensino como ilustrações vivas; eles encontraram um lugar para si mesmo em livros escolares. “Seu objetivo”, escreve nosso famoso professor V. L. Rozenberg, “é libertar a mente das algemas do hábito e esclarecer um dos aspectos do fenômeno, cuja compreensão é obscurecida por condições comuns que invadem a mente do aluno independentemente da sua vontade, devido ao hábito.”

O compilador tentou, na medida do possível, dar à apresentação um aspecto exteriormente forma interessante, comunicam a atratividade do assunto, às vezes não parando antes de atrair o interesse de fora. Ele foi guiado pelo axioma psicológico de que interesse ao assunto aumenta a atenção, a atenção facilita compreensão e, portanto, contribui para uma consciência mais assimilação.

Neste livro, o autor busca não tanto informar o leitor sobre novos conhecimentos, mas sim ajudá-lo a “aprender o que sabe”, ou seja, aprofundar e resgatar as informações básicas da física que já possui, para ensiná-lo a descartá-los conscientemente e incentivar sua aplicação versátil. Isso é alcançado considerando uma série heterogênea de quebra-cabeças, perguntas intrincadas, histórias divertidas, problemas engraçados, paradoxos e comparações inesperadas do campo da física, relacionados à gama de fenômenos cotidianos ou extraídos de obras conhecidas de ficção científica. O compilador utilizou este último tipo de material de forma especialmente ampla, considerando-o o mais adequado para os propósitos da coleção: são fornecidos trechos dos romances e contos de Júlio Verne, Wells, Mark Twain e outros. eles, além de sua tentação, também podem desempenhar um papel importante no ensino como ilustrações vivas.

O compilador tentou, na medida do possível, dar à apresentação uma forma externamente interessante, para dar atratividade ao assunto. Ele foi guiado pelo axioma psicológico de que o interesse por um assunto aumenta a atenção, facilita a compreensão e, consequentemente, contribui para uma assimilação mais consciente e duradoura.

Ao contrário do costume estabelecido para este tipo de coletâneas, em "Física Divertida" muito pouco espaço é dado à descrição de divertidas e espetaculares experimentos físicos. Este livro tem um propósito diferente das coleções que oferecem material para experimentação. O objetivo principal de "Física Divertida" é excitar a atividade da imaginação científica, acostumar o leitor a pensar no espírito da ciência física e criar em sua memória inúmeras associações do conhecimento físico com os mais diversos fenômenos da vida, com tudo com que costuma entrar em contato. A configuração que o compilador tentou aderir ao revisar o livro foi dada por V.I. Lenin nas seguintes palavras: exemplos das principais conclusões desses dados, levando o leitor pensante a mais e mais perguntas. O escritor popular não pressupõe um leitor impensado, relutante ou incapaz de pensar; ao contrário, ele pressupõe no leitor subdesenvolvido uma intenção séria de trabalhar com a cabeça e o ajuda a fazer isso com seriedade e trabalho duro, orienta-o, ajudando-o a dar os primeiros passos e ensinando-o a ir mais longe sozinho.”

Tendo em vista o interesse demonstrado pelos leitores pela história deste livro, apresentamos alguns dados bibliográficos sobre o mesmo.

"Física divertida" "nasceu" há um quarto de século e foi o primogênito de uma grande família de livros de seu autor, agora com várias dezenas de membros.

"Entertaining Physics" teve a sorte de penetrar - como testemunham as cartas dos leitores - nos cantos mais remotos da União.

Distribuição significativa do livro, indicando o grande interesse de amplos círculos em conhecimento físico, impõe ao autor responsabilidade séria pela qualidade de seu material. A consciência dessa responsabilidade explica as inúmeras mudanças e acréscimos no texto de "Entertaining Physics" nas reimpressões. O livro, pode-se dizer, foi escrito durante todos os 25 anos de sua existência. Na última edição, apenas metade do texto da primeira foi preservada e quase nenhuma das ilustrações.

O autor recebeu pedidos de outros leitores para abster-se de retrabalhar o texto para não forçá-los "por causa de uma dúzia de novas páginas para comprar cada reimpressão". Tais considerações dificilmente podem isentar o autor da obrigação de melhorar sua obra de todas as maneiras possíveis. "A física divertida" não é uma obra de arte, mas um ensaio científico, embora popular. Seu assunto - física - mesmo em seus fundamentos iniciais é constantemente enriquecido com material novo, e o livro deve incluí-lo periodicamente em seu texto.

Por outro lado, muitas vezes ouve-se críticas de que "Física divertida" não dedica espaço a tópicos como últimos avanços engenharia de rádio, divisão núcleo atômico, teorias físicas modernas, etc. Reprovações desse tipo são fruto de um mal-entendido. "Entertaining Physics" tem uma configuração de destino bem definida; a consideração dessas questões é tarefa de outros trabalhos.

A "Física divertida", além de seu segundo livro, junta várias outras obras do mesmo autor. Um é destinado a um leitor relativamente despreparado que ainda não embarcou em um estudo sistemático da física e é intitulado "Physics at Every Step" (publicado por "Detizdat"). Os outros dois, ao contrário, significam aqueles que já concluíram o curso de física do ensino médio. Estes são "Mecânica divertida" e "Você conhece física?". O último livro é, por assim dizer, a conclusão de Entertaining Physics.

(4 de dezembro de 1882, Bialystok - 16 de março de 1942, Leningrado) - cientista russo, divulgador da física, matemática e astronomia, um dos fundadores do gênero da literatura científica popular.

Biografia

Yakov Isidorovich Perelman nasceu em 4 de dezembro (22 de novembro, estilo antigo) de 1882 na cidade de Bialystok, província de Grodno do Império Russo (agora Bialystok faz parte da Polônia). Seu pai trabalhava como contador, sua mãe lecionava no ensino fundamental. O irmão de Yakov Perelman, Osip Isidorovich, era um dramaturgo que escrevia em russo e iídiche (pseudônimo de Osip Dymov).

O pai morreu em 1883 e a mãe teve que criar os filhos sozinha. Ela fez de tudo para garantir que as crianças recebessem uma educação decente. Em 1890, Yakov foi estudar na primeira série de uma escola primária e, em 18 de agosto de 1895, ingressou na escola real de Bialystok.

Em agosto de 1901, ele foi matriculado no Instituto Florestal de São Petersburgo. Quase desde o primeiro ano, começou a colaborar com a revista Nature and People, o primeiro ensaio que escreveu, The Century of Asteroids, foi publicado no nº 4 da revista em 1901. Em 1903, sua mãe morreu. Em 1904, Perelman, enquanto continuava seus estudos no Forestry Institute, tornou-se o secretário executivo da revista Nature and People.

Em 1908, Perelman defendeu sua tese sobre o tema “Serraria do Estado Starorussky. Seu equipamento e trabalho "e em 22 de janeiro de 1909 - recebeu o diploma de graduação do Instituto Florestal com o título de" cientista florestal de 1ª categoria. Mas ele não teve chance de trabalhar na profissão que havia escolhido no instituto, depois de se formar no instituto, Perelman passou a colaborar constantemente na revista, e não só escreveu ele mesmo ensaios, mas também imprimiu trabalhos de outras pessoas.

Julho de 1913 - a primeira parte do livro "Entertaining Physics" foi publicada. O livro foi um sucesso retumbante entre os leitores. Também despertou interesse entre os físicos. O professor de física da Universidade de São Petersburgo, Orest Danilovich Khvolson, tendo conhecido Perelman e sabendo que o livro foi escrito não por um físico, mas por um cientista florestal, disse a Yakov Isidorovich: Temos muitos cientistas florestais, mas pessoas que poderiam escreva assim sobre física, como você escreve, de jeito nenhum. Meu conselho mais urgente para você é: continue, certifique-se de continuar escrevendo esses livros no futuro.

29 de agosto de 1913 - o início da correspondência com K. E. Tsiolkovsky, que continuou até a morte de Tsiolkovsky.

20 de novembro de 1913 - apresentou um relatório na Sociedade Russa de Amantes da Ciência Mundial "Sobre a possibilidade de comunicações interplanetárias", baseado nas idéias de K. E. Tsiolkovsky. Em 1914, ele escreveu e publicou um capítulo adicional "Café da manhã em uma cozinha sem peso" ao romance de Júlio Verne "De um canhão à lua", que ele chamou de "ficção científica" (Júlio Verne chamou seus romances de científicos, e HG Wells fantástico), tornando-se assim o autor de um novo conceito.

Em 1915, durante as férias de verão, Perelman conheceu uma jovem médica, Anna Davidovna Kaminskaya. Eles logo se casaram.

1916-1917 - serviu na "Reunião Especial de Combustível" de Petrogrado, onde propôs adiantar o relógio uma hora para economizar combustível (isso foi feito na década de 20).

1916 - a segunda parte do livro "Entertaining Physics" foi publicada.

1918-1923 - trabalhou como inspetor do departamento da Escola Unificada do Trabalho do Comissariado do Povo para a Educação da RSFSR. Novo compilado programas de aprendizagem em física, matemática e astronomia, enquanto ensinava essas disciplinas em várias instituições de ensino.

1919-1929 - editou a primeira revista científica popular soviética "Na Oficina da Natureza", criada por iniciativa própria.

1924 - participou do trabalho da "Seção de comunicações interplanetárias" de Moscou do Osoaviakhim da URSS, entre cujos membros estavam F. E. Dzerzhinsky, K. E. Tsiolkovsky, V. P. Vetchinkin, F. A. Zander. N. A. Rynin e outros.

1924-1929 - trabalhou no departamento de ciências do "Jornal Vermelho" de Leningrado; membro do conselho editorial das revistas "Ciência e Tecnologia", "Pensamento Pedagógico".
1925-1932 - membro do conselho da editora cooperativa "Vremya"; organizou a produção em massa de livros em uma série divertida.

13 de novembro de 1931 - final de 1933 - estava encarregado do departamento de propaganda da LenGIRD, um membro do presidium da LenGIRD, desenvolveu um projeto do primeiro foguete anti-granizo soviético.

1932 - recebeu um diploma do Conselho Regional de Leningrado de Osoaviakhim da URSS "para especial Participação ativa na elaboração de tarefas científicas e técnicas no campo da tecnologia aérea destinadas a fortalecer a capacidade de defesa da URSS.

1932-1936 - correspondeu-se com S.P. Korolev sobre a promoção do conhecimento espacial; trabalhou no departamento de Leningrado da editora do Comitê Central da Liga Jovem Comunista Leninista de Toda a União "Jovem Guarda" como autor, consultor e editor científico.

1º de agosto de 1934 - como parte de um grupo de escritores e divulgadores de Leningrado, ele se encontrou com Herbert Wells, que estava visitando a URSS.

Verão de 1935 - uma viagem a Bruxelas para o Congresso Internacional de Matemáticos.

1939 - escreveu um artigo detalhado "O que é ciência divertida".

1º de julho de 1941 - fevereiro de 1942 - palestra para soldados de inteligência da Frente de Leningrado e da Bandeira Vermelha Frota do Báltico, bem como aos partidários da orientação sem instrumentos.

Em 18 de janeiro de 1942, Anna Davidovna Kaminskaya-Perelman morreu de exaustão durante o serviço no hospital.

16 de março de 1942 - Yakov Perelman morreu de exaustão geral causada pela fome na sitiada Leningrado pelas tropas alemãs.

Bibliografia

A bibliografia de Perelman inclui mais de 1000 artigos e notas publicadas por ele em diversas publicações. E isso além de 47 livros de ciência popular, 40 livros educacionais, 18 livros escolares e material didático.

De acordo com a All-Union Book Chamber, de 1918 a 1973 seus livros foram publicados 449 vezes somente em nosso país; sua circulação total foi de mais de 13 milhões de cópias. Eles foram impressos:
em russo 287 vezes (12,1 milhões de cópias);
em 21 idiomas dos povos da URSS - 126 vezes (935 mil exemplares).

De acordo com os cálculos do bibliófilo de Moscou Yu. P. Iroshnikov, os livros de Ya. I. Perelman foram publicados 126 vezes em 18 países estrangeiros em idiomas:

• Alemão - 15 vezes;
• Francês - 5;
• polonês - 7;
• Inglês - 18;
• Búlgaro - 9;
• Tcheco - 3;
• Albanês - 2;
• Hindi - 1;
• Húngaro - 8;
• grego moderno - 1;
• Romeno - 6;
• Espanhol - 19;
• Português - 4;
• italiano - 1;
• Finlandês - 4;
• nas línguas orientais - 7;
• outros idiomas - 6 vezes.

livros

• ABC do sistema métrico. L., editora científica, 1925
• Conta rápida. L., 1941
• Para as distâncias mundiais (sobre voos interplanetários). M., Editora de Osoaviakhim da URSS, 1930
• Tarefas divertidas. Pg., Editora de A. S. Suvorin, 1914.
• Noites de ciência divertida. Perguntas, tarefas, experimentos, observações do campo da astronomia, meteorologia, física, matemática (em coautoria com V. I. Pryanishnikov). L., Lenoblono, 1936.
• Cálculos com números aproximados. M., APN URSS, 1950.
• Folha de jornal. experimentos elétricos. M. - L., Arco-íris, 1925.
• Geometria e os primórdios da trigonometria. Um pequeno livro e uma coleção de tarefas para auto-educação. L., Sevzappromburo do Conselho Econômico Supremo, 1926.
• mundos distantes. Ensaios astronômicos. Pg., Editora de P. P. Soikin, 1914.
• Para jovens matemáticos. Os primeiros cem quebra-cabeças. L., Os primórdios do conhecimento, 1925.
• Para jovens matemáticos. A segunda centena de quebra-cabeças. L., Os primórdios do conhecimento, 1925.
• Para jovens físicos. Experiências e entretenimento. Pg., Os primórdios do conhecimento, 1924.
• Geometria viva. Teoria e tarefas. Kharkov - Kyiv, Unizdat, 1930.
• Matemática Viva. Histórias matemáticas e quebra-cabeças. M.-L., PTI, 1934
• Enigmas em curiosidades no mundo dos números. Pg., Ciência e escola, 1923.
• Álgebra divertida. L., Tempo, 1933.
• Aritmética divertida. Enigmas e curiosidades no mundo dos números. L., Tempo, 1926.
• Astronomia divertida. L., Tempo, 1929.
• Geometria divertida. L., Tempo, 1925.
• Geometria divertida ao ar livre e em casa. L., Tempo, 1925.
• Matemática divertida. L., Tempo, 1927.
• Matemática divertida em histórias. L., Tempo, 1929.
• Mecânica divertida. L., Tempo, 1930.
• Física divertida. Livro. 1. São Petersburgo, Editora de P. P. Soikin, 1913.
• Física divertida. Livro. 2. Pg., Editora de P. P. Soikin, 1916 (até 1981 - 21 edições).
• Tarefas divertidas. L., Tempo, 1928.
• Tarefas e experiências divertidas. M., Detgiz, 1959.
• Você conhece física? (Quiz físico para jovens). M. - L., GIZ, 1934.
• Para as estrelas em um foguete. Kharkiv, Ucr. trabalhador, 1934.
• Como resolver problemas em física. M. - L., ONTI, 1931.
• Matemática ao ar livre. L., Escola Politécnica, 1931.
• Matemática a cada passo. livro para leitura extracurricular escolas FZS. M. - L., Uchpedgiz, 1931.
• Entre isso e depois. Experiências e entretenimento para crianças mais velhas. M. - L., Arco-íris, 1925.
• Viagens interplanetárias. Voos para espaço mundial e realização corpos celestiais. Pg., Editora de P. P. Soikin, 1915 (10).
• Sistema métrico. Manual do dia a dia. Pg., Editora Científica, 1923.
• Ciência em seu lazer. L., Jovem Guarda, 1935.
• Tarefas científicas e entretenimento (quebra-cabeças, experimentos, aulas). M. - L., Jovem Guarda, 1927.
• Não acredite em seus olhos! L., Surf, 1925.
• Novas e velhas medidas. Medidas métricas na vida cotidiana, suas vantagens. Os métodos mais simples de tradução para o russo. pág., ed. revista "Na oficina da natureza", 1920.
• Novo livro de problemas para curso curto geometria. M. - L., GIZ, 1922.
• Novo livro de problemas de geometria. Pág., GIZ, 1923.
• Ilusões de ótica. Pg., Editora Científica, 1924.
• Voo para a lua. Projetos modernos de voos interplanetários. L., Semeador, 1925.
• Promoção do sistema métrico. Guia metodológico para palestrantes e professores. L., Editora Científica, 1925.
• Viajando no planeta (Física dos Planetas). Pg., Editora de A. F. Marx, 1919.
• Diversão com fósforos. L., Surf, 1926.
• Foguete para a lua. M. - L., GIZ, 1930.
• Física Técnica. Um manual para auto-estudo e uma coleção de exercícios práticos. L., Sevzappromburo do Conselho Econômico Supremo, 1927.
• Figuras de quebra-cabeça de 7 peças. M. - L., Arco-íris, 1927.
• Física a cada passo. M., Jovem Guarda, 1933.
• Leitor físico. Um manual de física e um livro para ler.
  • Emitir. I. Mecânica. Pg., Sower, 1922;
  • emitir II. Warmth, Pg., Sower, 1923;
  • emitir III. Som. L., GIZ, 1925;
  • emitir 4. Claro. L., GIZ, 1925.
• Focos e entretenimento. O milagre da nossa era. Números gigantes. Entre isso e depois. L., Arco-íris, 1927.
• Livro de problemas do leitor em matemática elementar(para escolas de trabalho e auto-educação de adultos). L., GIZ, 1924.
• Tsiolkovsky. Sua vida, invenções e trabalhos científicos. Por ocasião do 75º aniversário do nascimento. M. - L., GTTI, 1932.
• Tsiolkovsky K. E. Sua vida e ideias técnicas. M. - L., ONTI, 1935.
• Números gigantes. M. - L., Arco-íris, 1925.
• O milagre da nossa era. M. - L., Arco-íris, 1925.
• Jovem agrimensor. L., Surf, 1926.
• Caixa de enigmas e truques. M. - L., GPZ, 1929.

Nas aulas de física da escola, os professores sempre dizem que os fenômenos físicos estão em toda parte em nossas vidas. Muitas vezes nos esquecemos disso. Enquanto isso, o incrível está próximo! Não pense que você precisará de algo sobrenatural para organizar experimentos físicos em casa. E aqui estão algumas evidências para você ;)

lápis magnético

O que precisa ser preparado?

• bateria.
• Lápis grosso.
• Fio isolado de cobre com diâmetro de 0,2-0,3 mm e comprimento de vários metros (quanto mais, melhor).
• Escocês.

Experiência de condução

Enrole o fio firmemente, gire para ligar o lápis, não atingindo suas bordas em 1 cm, uma linha acabou - enrole a outra de cima na direção oposta. E assim por diante, até terminar todo o fio. Não se esqueça de deixar livres as duas pontas do fio de 8 a 10 cm cada, para evitar que as voltas se desenrolem após o enrolamento, prenda-as com fita adesiva. Descasque as pontas livres do fio e conecte-as aos contatos da bateria.

O que aconteceu?

Tem um ímã! Tente trazer pequenos objetos de ferro para ele - um clipe de papel, um grampo de cabelo. São atraídos!

Senhor da água

O que precisa ser preparado?

• Um bastão feito de plexiglass (por exemplo, uma régua de estudante ou um pente de plástico comum).
• Um pano seco feito de seda ou lã (por exemplo, um suéter de lã).

Experiência de condução

Abra a torneira para que um fino jato de água escorra. Esfregue o bastão ou pente vigorosamente no pano preparado. Aproxime rapidamente a varinha da corrente de água sem tocá-la.

O que vai acontecer?

Um jato de água será dobrado por um arco, sendo atraído pelo bastão. Tente o mesmo com dois bastões e veja o que acontece.

pião

O que precisa ser preparado?

• Papel, agulha e borracha.
• Um bastão e um pano de lã seco de uma experiência anterior.

Experiência de condução

Você pode gerenciar não apenas a água! Corte uma tira de papel com 1-2 cm de largura e 10-15 cm de comprimento, dobre nas bordas e no meio, conforme mostrado na figura. Insira a agulha com a ponta pontiaguda na borracha. Equilibre o topo da peça de trabalho na agulha. Prepare uma “varinha mágica”, esfregue-a em um pano seco e leve-a até uma das pontas da tira de papel pela lateral ou por cima, sem tocá-la.

O que vai acontecer?

A tira balançará para cima e para baixo como um balanço ou girará como um carrossel. E se você conseguir cortar uma borboleta em papel fino, a experiência será ainda mais interessante.

gelo e fogo

(o experimento é realizado em um dia ensolarado)

O que precisa ser preparado?

• Um copo pequeno com um fundo redondo.
• Um pedaço de papel seco.

Experiência de condução

Despeje em um copo de água e coloque no congelador. Quando a água virar gelo, retire o copo e coloque-o em uma tigela com água quente. Depois de um tempo, o gelo se separará do copo. Agora saia para a varanda, coloque um pedaço de papel no chão de pedra da varanda. Com um pedaço de gelo, foque o sol em um pedaço de papel.

O que vai acontecer?

O papel deve ser carbonizado, porque nas mãos não é mais só gelo ... Adivinhou que fez uma lupa?

espelho errado

O que precisa ser preparado?

• Frasco transparente com tampa hermética.
• Espelho.

Experiência de condução

Despeje o excesso de água em uma jarra e feche a tampa para evitar que bolhas de ar entrem. Coloque o frasco de cabeça para baixo em um espelho. Agora você pode se olhar no espelho.

Dê um zoom no seu rosto e olhe para dentro. Haverá uma miniatura. Agora comece a inclinar o frasco para o lado sem levantá-lo do espelho.

O que vai acontecer?

O reflexo de sua cabeça na jarra, é claro, também se inclinará até virar de cabeça para baixo, enquanto as pernas não ficarão visíveis. Pegue a jarra e o reflexo virará novamente.

coquetel bolha

O que precisa ser preparado?

• Um copo de solução salina forte.
• Bateria de uma lanterna.
• Dois pedaços de fio de cobre com cerca de 10 cm de comprimento.
• Lixa fina.

Experiência de condução

Limpe as pontas do fio com lixa fina. Conecte uma extremidade dos fios a cada pólo da bateria. Mergulhe as pontas livres dos fios em um copo com solução.

O que aconteceu?

As bolhas vão subir perto das extremidades rebaixadas do fio.

bateria de limão

O que precisa ser preparado?

• Limão, bem lavado e seco.
• Dois pedaços de fio de cobre isolado com aproximadamente 0,2–0,5 mm de espessura e 10 cm de comprimento.
• Clipe de papel de aço.
• Bulbo de uma lanterna.

Experiência de condução

Descasque as pontas opostas de ambos os fios a uma distância de 2 a 3 cm, insira um clipe de papel no limão e aparafuse a ponta de um dos fios. Insira a ponta do segundo fio no limão a 1-1,5 cm do clipe de papel. Para fazer isso, primeiro perfure o limão neste local com uma agulha. Pegue as duas pontas livres dos fios e prenda as lâmpadas nos contatos.

O que vai acontecer?

A lâmpada vai acender!

Tal mar existe no país, conhecido pela humanidade desde os tempos antigos. Este é o famoso Mar Morto da Palestina. Suas águas são extraordinariamente salgadas, tanto que nem um único ser vivo pode viver nelas. O clima quente e sem chuva da Palestina causa uma forte evaporação da água da superfície do mar. Mas apenas a água pura evapora, enquanto os sais dissolvidos permanecem no mar e aumentam a salinidade da água. É por isso que a água do Mar Morto não contém 2 ou 3 por cento de sal (em peso), como a maioria dos mares e oceanos, mas 27% ou mais; salinidade aumenta com a profundidade. Assim, a quarta parte do conteúdo do Mar Morto são sais dissolvidos em sua água. A quantidade total de sais é estimada em 40 milhões de toneladas.
A alta salinidade do Mar Morto determina uma de suas características: a água desse mar é muito mais pesada que a água do mar comum. É impossível se afogar em um líquido tão pesado: corpo humano mais fácil do que ela.
O peso do nosso corpo é visivelmente menor que o peso de um volume igual de água densamente salgada e, portanto, de acordo com a lei da natação, uma pessoa não pode se afogar no Mar Morto; ele flutua nele, como ele flutua na água salgada ovo(que se afoga em água doce)
O humorista Mark Twain, que visitou esse lago-mar, descreve com detalhes cômicos as sensações extraordinárias que ele e seus companheiros experimentaram ao nadar nas águas pesadas do Mar Morto:
“Foi um mergulho divertido! Não poderíamos nos afogar. Aqui você pode se esticar na água em todo o comprimento, deitando-se de costas e cruzando os braços sobre o peito, com a maior parte do corpo permanecendo acima da água. Ao mesmo tempo, você pode levantar completamente a cabeça ... Você pode deitar muito confortavelmente de costas, levantando as colônias até o queixo e segurando-as com as mãos - mas logo você vai virar, pois sua cabeça pesa mais. Você pode ficar de cabeça para baixo - e do meio do peito até o final das pernas ficará fora da água, mas não conseguirá manter essa posição por muito tempo. Você não pode nadar de costas, movendo-se visivelmente, porque suas pernas ficam para fora da água e você tem que empurrar apenas com os calcanhares. Se você está nadando de bruços, não está se movendo para frente, mas para trás. O cavalo é tão instável que não consegue nadar nem ficar de pé no Mar Morto - ele imediatamente fica de lado.
Na fig. 49 você vê um homem confortavelmente empoleirado na superfície do Mar Morto; a grande gravidade específica da água permite-lhe ler um livro nesta posição, protegendo-se com um guarda-chuva dos raios ardentes do sol.
A água de Kara-Bogaz-Gol (a baía do Mar Cáspio) tem as mesmas propriedades extraordinárias e não menos água salgada Lake Elton, contendo 27% de sais.
Algo desse tipo é experimentado por aqueles pacientes que tomam banhos de sal. Se a salinidade da água for muito alta, como, por exemplo, em Starorussky águas minerais, então o paciente tem que fazer muito esforço para ficar no fundo da banheira. Eu ouvi uma mulher que estava sendo tratada em Staraya Russa, reclamou indignado que a água "a empurrou positivamente para fora da banheira". Parece que ela estava inclinada a culpar não a lei de Arquimedes, mas a administração do resort ...

Figura 49. Um homem na superfície do Mar Morto (de uma fotografia).

Figura 50. Linha de carga a bordo do navio. As designações de marca são feitas no nível da linha d'água. Para maior clareza, eles também são mostrados separadamente em uma forma ampliada. O significado das letras é explicado no texto.
O grau de salinidade da água em diferentes mares varia um pouco e, portanto, os navios não ficam igualmente profundos na água do mar. Talvez alguns dos leitores tenham visto a bordo do navio perto da linha d'água a chamada "marca de Lloyd" - uma placa que mostra o nível de limite das linhas d'água em águas de várias densidades. Por exemplo, mostrado na Fig. 50 linha de carga significa o nível da linha de água limite:
no água fresca(Água Doce) ...................... FW
no oceano Índico(Verão da Índia) ............... IS
em água salgada no verão (Summer) ....................... S
em água salgada no inverno (Inverno) ....................... W
tudo em. Atlante. oceano no inverno (Winter North Atlantik) .. WNA
No nosso país, estas marcas são introduzidas como obrigatórias desde 1909. Notemos, em conclusão, que existe uma espécie de água que, mesmo em forma pura, sem impurezas, visivelmente mais pesado que o normal; seu peso específico é 1,1, ou seja, 10% a mais que o normal; conseqüentemente, em uma poça de tal água, uma pessoa que nem sabia nadar dificilmente poderia se afogar. Essa água foi chamada de água "pesada"; sua Fórmula química D2O (o hidrogênio incluído em sua composição consiste em átomos duas vezes mais pesados ​​que os átomos de hidrogênio comuns e é indicado pela letra D). A água "pesada" é dissolvida em uma pequena quantidade em água comum: em um balde água potável contém cerca de 8 g.
A água pesada da composição D2O (pode haver dezessete variedades de água pesada de composição diferente) está sendo extraída atualmente quase em sua forma pura; a mistura de água comum é de cerca de 0,05%.

Como funciona um quebra-gelo?

Ao tomar banho, não perca a oportunidade de fazer a seguinte experiência. Antes de sair da banheira, abra a saída ainda deitado no fundo. À medida que mais e mais partes do seu corpo começarem a emergir acima da água, você sentirá um peso gradual sobre ele. Ao mesmo tempo, você ficará convencido da maneira mais óbvia de que o peso perdido pelo corpo na água (lembre-se de como você se sentiu leve no banho!), Reaparece assim que o corpo sai da água.
Quando uma baleia involuntariamente faz tal experimento, encontrando-se encalhada na maré baixa, as consequências são fatais para o animal: ela será esmagada por seu próprio peso monstruoso. Não é de admirar que as baleias vivam no elemento água: a força flutuante do líquido as salva do efeito desastroso da gravidade.
O que foi dito tem relação mais próxima ao título deste artigo. O trabalho do quebra-gelo baseia-se no mesmo fenômeno físico: a parte do navio retirada da água deixa de ser equilibrada pela ação flutuante da água e adquire seu peso de “terra”. Não se deve pensar que o quebra-gelo corta o gelo em movimento com a pressão contínua de sua proa - a pressão da haste. Não é assim que funcionam os quebra-gelos, mas os cortadores de gelo. Este modo de ação é adequado apenas para gelo relativamente fino.
Os quebra-gelos marítimos genuínos, como Krasin ou Yermak, funcionam de maneira diferente. Pela ação de suas poderosas máquinas, o quebra-gelo empurra sua proa para a superfície do gelo, que para esse fim é disposto fortemente inclinado sob a água. Uma vez fora d'água, a proa do navio adquire todo o seu peso, e essa enorme carga (para o Yermak, esse peso chegou, por exemplo, a 800 toneladas) quebra o gelo. Para aumentar a ação, mais água é frequentemente bombeada para os tanques de proa do quebra-gelo - “lastro líquido”.
É assim que o quebra-gelo opera até que a espessura do gelo não exceda meio metro. Gelo mais poderoso é derrotado pela ação de impacto da embarcação. O quebra-gelo dá um passo para trás e atinge a borda do gelo com toda a sua massa. Nesse caso, não é mais o peso que atua, mas a energia cinética do navio em movimento; o navio se transforma, como se fosse um projétil de artilharia de baixa velocidade, mas de grande massa, em um aríete.
Os montes de gelo com vários metros de altura são quebrados pela energia de golpes repetidos da forte proa do quebra-gelo.
Um participante da famosa travessia de Sibiryakov em 1932, o explorador polar N. Markov, descreve a operação deste quebra-gelo da seguinte forma:
“Entre centenas de rochas de gelo, entre a cobertura contínua de gelo, o Sibiryakov começou a batalha. Por cinquenta e duas horas seguidas, a agulha do telégrafo da máquina saltou de “totalmente para trás” para “totalmente para frente”. Treze relógios de mar de quatro horas "Sibiryakov" colidiu com o gelo devido à aceleração, esmagou-o com o nariz, subiu no gelo, quebrou-o e recuou novamente. O gelo, com três quartos de metro de espessura, cedeu com dificuldade. A cada golpe, eles avançavam para um terço do corpo.
A URSS possui os maiores e mais poderosos quebra-gelos do mundo.

Onde estão os navios afundados?

Acredita-se amplamente, mesmo entre os marinheiros, que os navios afundados no oceano não atingem o fundo do mar, mas ficam imóveis a uma certa profundidade, onde a água é "correspondentemente compactada pela pressão das camadas sobrepostas".
Esta opinião foi aparentemente compartilhada até mesmo pelo autor de 20.000 Léguas Submarinas; em um dos capítulos deste romance, Júlio Verne descreve um navio afundado pendurado imóvel na água, e em outro ele menciona navios "apodrecendo, pendurados livremente na água".
Tal afirmação é correta?
Parece haver alguma base para isso, já que a pressão da água nas profundezas do oceano realmente atinge graus enormes. A uma profundidade de 10 m, a água pressiona com uma força de 1 kg por 1 cm2 de um corpo submerso. A uma profundidade de 20 m, esta pressão já é de 2 kg, a uma profundidade de 100 m - 10 kg, 1000 m - 100 kg. O oceano, em muitos lugares, tem profundidade de vários quilômetros, chegando a mais de 11 km nas partes mais profundas do Grande Oceano (a Fossa das Marianas). É fácil calcular a enorme pressão que a água e os objetos nela imersos devem experimentar nessas enormes profundidades.
Se uma garrafa vazia com rolha for abaixada a uma profundidade considerável e depois removida novamente, descobrir-se-á que a pressão da água empurrou a rolha para dentro da garrafa e todo o recipiente está cheio de água. O famoso oceanógrafo John Murray, em seu livro The Ocean, conta que tal experimento foi realizado: três tubos de vidro de vários tamanhos, vedados nas duas extremidades, foram envoltos em lona e colocados em um cilindro de cobre com orifícios para a passagem livre de agua. O cilindro foi baixado a uma profundidade de 5 km. Quando foi retirado de lá, descobriu-se que a tela estava cheia de uma massa semelhante à neve: era vidro quebrado. Pedaços de madeira, baixados a uma profundidade semelhante, depois de retirados, afundaram na água como um tijolo - ficaram tão espremidos.
Parece natural esperar que uma pressão tão monstruosa deva condensar a água em grandes profundidades que mesmo objetos pesados ​​não afundam nela, assim como um peso de ferro não afunda em mercúrio.
No entanto, esta opinião é completamente infundada. A experiência mostra que a água, como todos os líquidos em geral, não é muito compressível. Comprimida com uma força de 1 kg por 1 cm2, a água é comprimida em apenas 1/22.000 de seu volume e é comprimida aproximadamente da mesma maneira com um aumento adicional na pressão por quilograma. Se quiséssemos trazer a água a uma densidade tal que o ferro pudesse flutuar nela, seria necessário condensá-la 8 vezes. Enquanto isso, para compactar apenas pela metade, ou seja, para reduzir o volume pela metade, é necessária uma pressão de 11.000 kg por 1 cm2 (se apenas a mencionada medida de compactação ocorresse para pressões tão enormes). Isso corresponde a uma profundidade de 110 km abaixo do nível do mar!
A partir disso, fica claro que não há absolutamente nenhuma necessidade de falar de qualquer compactação perceptível de água nas profundezas dos oceanos. Em seu ponto mais profundo, a água tem apenas 1100/22000 de espessura, ou seja, 1/20 de sua densidade normal, apenas 5%. Quase não pode afetar as condições de navegação nele. vários corpos, - especialmente porque objetos sólidos imersos nessa água também estão sujeitos a essa pressão e, portanto, também são compactados.
Portanto, não pode haver a menor dúvida de que navios naufragados repousam no fundo do oceano. “Qualquer coisa que afunde em um copo de água”, diz Murray, “deve ir para o fundo e para o oceano mais profundo”.
Já ouvi tal objeção a isso. Se um copo for cuidadosamente imerso de cabeça para baixo na água, ele pode permanecer nessa posição, pois deslocará um volume de água que pesa tanto quanto o copo. Um copo de metal mais pesado pode ser mantido em uma posição semelhante e abaixo do nível da água sem afundar. Da mesma forma, como se, um cruzador ou outro navio virado com a quilha pudesse parar no meio do caminho. Se em algumas salas do navio o ar estiver bem bloqueado, o navio afundará até uma certa profundidade e parará aí.
Afinal, muitos navios afundam de cabeça para baixo - e é possível que alguns deles nunca cheguem ao fundo, ficando pendurados nas profundezas escuras do oceano. Bastaria um leve empurrão para desequilibrá-lo, virá-lo, enchê-lo de água e fazê-lo cair no fundo - como pode haver choques nas profundezas do oceano, onde o silêncio e a calma reinam para sempre e onde até mesmo o ecos de tempestades não penetram?
Todos esses argumentos são baseados em um erro físico. Um copo virado não submerge na água - deve ser submerso por uma força externa na água, como um pedaço de madeira ou uma garrafa vazia com rolha. Da mesma forma, um navio virado com a quilha levantada não começará a afundar, mas permanecerá na superfície da água. Ele não consegue se encontrar a meio caminho entre o nível do oceano e seu fundo.

Como os sonhos de Júlio Verne e Wells se tornaram realidade

Os verdadeiros submarinos de nosso tempo, em alguns aspectos, não apenas alcançaram o fantástico Nautilus de Jules Verpe, mas até o superaram. É verdade que a velocidade dos atuais cruzadores submarinos é metade da do Nautilus: 24 nós contra 50 de Júlio Verne (um nó é de cerca de 1,8 km por hora). A passagem mais longa de um submarino moderno viagem ao redor do mundo, enquanto o capitão Nemo fez uma viagem duas vezes mais longa. Por outro lado, o Nautilus tinha um deslocamento de apenas 1.500 toneladas, tinha uma tripulação de apenas duas ou três dezenas de pessoas a bordo e não conseguia ficar debaixo d'água sem interrupção por mais de quarenta e oito horas. O cruzador submarino Surkuf, construído em 1929 e de propriedade da Marinha Francesa, tinha um deslocamento de 3.200 toneladas, era controlado por uma equipe de cento e cinquenta pessoas e conseguiu ficar debaixo d'água sem flutuar por até cento e vinte horas.
Este submarino poderia fazer a transição dos portos da França para a ilha de Madagascar sem entrar em nenhum porto ao longo do caminho. Em termos de conforto dos aposentos, o Surkuf, talvez, não fosse inferior ao Nautilus. Além disso, Surkuf tinha a vantagem indiscutível sobre o navio do capitão Nemo de que um hangar à prova d'água para um hidroavião de reconhecimento foi arranjado no convés superior do cruzador. Também notamos que Júlio Verne não equipou o Nautilus com um periscópio, dando ao barco a oportunidade de ver o horizonte debaixo d'água.
Em apenas um aspecto, os submarinos reais ainda ficarão muito atrás da criação da fantasia do romancista francês: nas profundezas da submersão. No entanto, deve-se notar que neste ponto a fantasia de Júlio Verne ultrapassou os limites da plausibilidade. “Capitão Nemo”, lemos em um trecho do romance, “atingiu profundidades de três, quatro, cinco, sete, nove e dez mil metros abaixo da superfície do oceano”. E uma vez que o Nautilus afundou a uma profundidade sem precedentes - 16 mil metros! “Senti”, diz o herói do romance, “como estremecem os fechos da chapa de ferro do submarino, como suas braçadeiras se dobram, como se movem dentro das janelas, cedendo à pressão da água. Se nosso navio não tivesse força de um corpo fundido sólido, seria instantaneamente achatado em um bolo.
O medo é bastante apropriado, porque a uma profundidade de 16 km (se houvesse tal profundidade no oceano), a pressão da água teria que atingir 16.000: 10 = 1600 kg por 1 cm2 , ou 1600 atmosferas técnicas ; tal esforço não esmaga o ferro, mas certamente esmagaria a estrutura. No entanto, a oceanografia moderna não conhece essa profundidade. As ideias exageradas sobre as profundezas do oceano que dominaram a época de Júlio Verne (o romance foi escrito em 1869) são explicadas pela imperfeição dos métodos de medição de profundidade. Naquela época, não se usava arame para lin-lot, mas corda de cânhamo; tanto era retido pela fricção contra a água quanto mais forte, mais fundo ela afundava; a uma profundidade considerável, o atrito aumentava a ponto de o lote parar de cair, por mais que a linha estivesse envenenada: a corda de cânhamo apenas se emaranhava, dando a impressão de grande profundidade.
Os submarinos de nosso tempo são capazes de suportar uma pressão não superior a 25 atmosferas; isso determina a maior profundidade de sua imersão: 250 M. Profundidade muito maior foi alcançada em um aparelho especial chamado "batisfera" (Fig. 51) e projetado especificamente para estudar a fauna das profundezas oceânicas. Este aparelho, no entanto, não se assemelha ao Nautilus de Júlio Verne, mas à fantástica criação de outro romancista - a bola do fundo do mar de Wells, descrita na história "Nas Profundezas do Mar". O herói desta história desceu ao fundo do oceano a uma profundidade de 9 km em uma bola de aço de paredes grossas; o aparelho foi imerso sem cabo, mas com carga removível; tendo atingido o fundo do oceano, a bola foi libertada aqui da carga que a carregava e voou rapidamente para a superfície da água.
Na batisfera, os cientistas atingiram uma profundidade de mais de 900 M. A batisfera desce por um cabo de um navio, com o qual quem está sentado na bola mantém uma conexão telefônica.

Figura 51. Aparelho esférico de aço "batisfera" para descida nas camadas profundas do oceano. Neste aparelho, William Beebe atingiu uma profundidade de 923 m em 1934. A espessura das paredes da bola é de cerca de 4 cm, o diâmetro é de 1,5 m e o peso é de 2,5 toneladas.

Como Sadko foi criado?

Na vasta extensão do oceano, milhares de navios grandes e pequenos perecem todos os anos, especialmente em tempos de guerra. Os mais valiosos e acessíveis dos navios naufragados começaram a ser recuperados do fundo do mar. Engenheiros e mergulhadores soviéticos que fazem parte do EPRON (ou seja, "Expedições de trabalho subaquático propósito especial”), tornou-se famoso em todo o mundo pelo levantamento bem-sucedido de mais de 150 grandes embarcações. Entre eles, um dos maiores é o quebra-gelo Sadko, que afundou no Mar Branco em 1916 por negligência do capitão. Deitada em solo oceânico Com 17 anos, este excelente quebra-gelo foi erguido pelos trabalhadores da EPRON e entrou em serviço novamente.
A técnica de elevação foi inteiramente baseada na aplicação da lei de Arquimedes. Sob o casco do navio afundado no solo do fundo do mar, os mergulhadores cavaram 12 túneis e passaram uma forte toalha de aço por cada um deles. As pontas das toalhas foram presas a pontões deliberadamente afundados perto do quebra-gelo. Todo este trabalho foi realizado a uma profundidade de 25 m abaixo do nível do mar.
Os pontões (Fig. 52) eram cilindros ocos de ferro impenetrável com 11 m de comprimento e 5,5 m de diâmetro. O pontão vazio pesava 50 toneladas. De acordo com as regras da geometria, é fácil calcular seu volume: cerca de 250 metros cúbicos. É claro que tal cilindro deve flutuar vazio na água: ele desloca 250 toneladas de água, enquanto ele próprio pesa apenas 50; sua capacidade de carga é igual à diferença entre 250 e 50, ou seja, 200 toneladas. Para fazer o pontão afundar, ele é enchido com água.
Quando (ver Fig. 52) as extremidades das tiras de aço estavam firmemente presas aos pontões afundados, o ar comprimido era injetado nos cilindros por meio de mangueiras. A uma profundidade de 25 m, a água pressiona com uma força de 25/10 + 1, ou seja, 3,5 atmosferas. O ar era fornecido aos cilindros sob uma pressão de cerca de 4 atmosferas e, portanto, tinha que deslocar a água dos pontões. Cilindros leves com Com grande força empurrado pela água circundante para a superfície do mar. Eles flutuavam na água como um balão no ar. Sua força de elevação conjunta com o deslocamento completo da água deles seria de 200 x 12, ou seja, 2.400 toneladas. Isso excede o peso do Sadko afundado, portanto, para uma subida mais suave, os pontões foram apenas parcialmente liberados da água.

Figura 52. Esquema de elevação "Sadko"; mostra uma seção do quebra-gelo, pontões e fundas.
No entanto, o aumento foi realizado somente após várias tentativas malsucedidas. “A equipe de resgate sofreu quatro acidentes até conseguir”, escreve T. I. Bobritsky, engenheiro-chefe de navios da EPRON, que liderou o trabalho. “Três vezes, à espera tensa do navio, vimos, em vez do quebra-gelo em ascensão, escaparem-se espontaneamente para cima, no caos das ondas e da espuma, pontões e mangueiras rasgadas contorcendo-se como cobras. Duas vezes o quebra-gelo apareceu e desapareceu novamente no abismo do mar antes de emergir e finalmente permanecer na superfície.

Motor de água "eterno"

Entre os muitos projetos Máquina de movimento perpétuo"Havia muitos baseados no surgimento de corpos na água. Uma torre alta de 20 metros de altura está cheia de água. Polias são instaladas na parte superior e inferior da torre, através das quais uma corda forte é lançada em forma de correia sem fim. Presas à corda estão 14 caixas cúbicas ocas de um metro de altura, rebitadas em chapas de ferro para que a água não penetre dentro das caixas. Nossa foto. 53 e 54 representam a aparência de tal torre e sua seção longitudinal.
Como funciona essa configuração? Todos os familiarizados com a lei de Arquimedes perceberão que as caixas, estando na água, tenderão a flutuar. Eles são puxados para cima por uma força igual ao peso da água deslocada pelas caixas, ou seja, o peso de um metro cúbico de água, repetido tantas vezes quantas as caixas forem imersas na água. Pode-se ver pelos desenhos que sempre há seis caixas na água. Isso significa que a força que carrega as caixas carregadas é igual ao peso de 6 m3 de água, ou seja, 6 toneladas. Eles são puxados para baixo pelo próprio peso das caixas, que, no entanto, é equilibrado por uma carga de seis caixas penduradas livremente na parte externa da corda.
Assim, uma corda lançada dessa forma estará sempre sujeita a um puxão de 6 toneladas aplicado em um dos lados e direcionado para cima. É claro que esta força fará com que a corda gire sem parar, deslizando ao longo das roldanas, e a cada volta realize um trabalho de 6000 * 20 = 120.000 kgm.
Agora está claro que se pontilharmos o país com tais torres, poderemos receber delas uma quantidade ilimitada de trabalho, suficiente para cobrir todas as necessidades da economia nacional. As torres vão girar as âncoras dos dínamos e dar energia elétrica em qualquer quantidade.
No entanto, se você olhar atentamente para este projeto, é fácil ver que o movimento esperado da corda não deve ocorrer.
Para que a corda sem fim gire, as caixas devem entrar na bacia hidrográfica da torre por baixo e sair por cima. Mas afinal, ao entrar na piscina, a caixa deve superar a pressão de uma coluna d'água de 20 m de altura! Esta pressão sobre metro quadrado a área da caixa é igual a nem mais nem menos que vinte toneladas (peso de 20 m3 de água). O impulso ascendente é de apenas 6 toneladas, ou seja, é claramente insuficiente para arrastar a caixa para a piscina.
Entre os muitos exemplos de máquinas de movimento "perpétuo" de água, centenas das quais foram inventadas por inventores fracassados, pode-se encontrar opções muito simples e engenhosas.

Figura 53. O projeto de uma máquina de água "perpétua" imaginária.

Figura 54. O dispositivo da torre da figura anterior.
Dê uma olhada na fig. 55. Parte de um tambor de madeira, montado sobre um eixo, fica o tempo todo imerso em água. Se a lei de Arquimedes for verdadeira, então a parte imersa na água deve flutuar e, assim que a força de empuxo for maior que a força de atrito no eixo do tambor, a rotação nunca parará ...

Figura 55. Outro projeto de um motor a água "perpétuo".
Não se apresse em construir este motor "perpétuo"! Você certamente falhará: o tambor não se moverá. Qual é o problema, qual é o erro em nosso raciocínio? Acontece que não levamos em consideração a direção das forças atuantes. E sempre estarão direcionados ao longo da perpendicular à superfície do tambor, ou seja, ao longo do raio do eixo. Todos sabem por experiência cotidiana que é impossível fazer uma roda girar aplicando força ao longo do raio da roda. Para causar rotação, é necessário aplicar força perpendicular ao raio, ou seja, tangente à circunferência da roda. Agora não é difícil entender por que a tentativa de implementar o movimento "perpétuo" também terminará em fracasso neste caso.
A lei de Arquimedes forneceu alimento sedutor para as mentes dos buscadores de uma máquina de movimento "perpétuo" e os encorajou a criar dispositivos engenhosos para usar a aparente perda de peso a fim de obter uma fonte eterna de energia mecânica.

Quem cunhou as palavras "gás" e "atmosfera"?

A palavra "gás" pertence ao número de palavras inventadas pelos cientistas junto com palavras como "termômetro", "eletricidade", "galvanômetro", "telefone" e, acima de tudo, "atmosfera". De todas as palavras inventadas, “gás” é de longe a mais curta. O antigo químico e médico holandês Helmont, que viveu de 1577 a 1644 (um contemporâneo de Galileu), produziu "gás" da palavra grega para "caos". Tendo descoberto que o ar consiste em duas partes, uma das quais suporta a combustão e queima, enquanto o restante não possui essas propriedades, Helmont escreveu:
“Chamei esse vapor de gás, porque quase não difere do caos dos antigos”(o significado original da palavra "caos" é um espaço radiante).
No entanto, a nova palavra não foi usada por muito tempo depois disso e foi revivida apenas pelo famoso Lavoisier em 1789. Ela se espalhou quando todos começaram a falar sobre os voos dos irmãos Montgolfier nos primeiros balões.
Lomonosov em seus escritos usou um nome diferente para corpos gasosos- "fluidos elásticos" (que continuaram em uso mesmo quando eu estava na escola). A propósito, notamos que Lomonosov é creditado por introduzir vários nomes na fala russa, que agora se tornaram palavras padrão. linguagem científica:
atmosfera
manômetro
barômetro
micrômetro
bomba de ar
óptica, óptica
viscosidade
uh (e) elétrico
cristalização
e(e)bem
importam
e etc
O engenhoso ancestral da ciência natural russa escreveu sobre isso: “Fui forçado a procurar palavras para nomear alguns instrumentos físicos, ações e coisas naturais, que (ou seja, palavras) embora pareçam um tanto estranhos a princípio, mas espero que se tornem mais familiarizado com o tempo através da vontade de uso."
Como sabemos, as esperanças de Lomonosov foram totalmente justificadas.
Pelo contrário, as palavras posteriormente propostas por V. I. Dahl (o conhecido compilador do Dicionário Explicativo) para substituir a “atmosfera” - a desajeitada “myrocolitsa” ou “coliseu” - não criaram raízes, assim como seu “ terra celestial” não criou raízes em vez do horizonte e outras novas palavras .

Até parece tarefa simples

Um samovar contendo 30 copos está cheio de água. Você coloca um copo sob a torneira dele e, com um relógio na mão, segue o ponteiro dos segundos para ver a que horas o copo está cheio até a borda. Digamos que em meio minuto. Agora vamos fazer a pergunta: a que horas todo o samovar será esvaziado se a torneira for deixada aberta?
Parece que este é um problema aritmético infantilmente simples: um copo sai em 0,5 minutos, o que significa que 30 copos serão derramados em 15 minutos.
Mas faça a experiência. Acontece que o samovar está vazio não em um quarto de hora, como você esperava, mas em meia hora.
Qual é o problema? Afinal, o cálculo é tão simples!
Simples, mas errado. Não se pode pensar que a velocidade do escoamento permaneça a mesma do começo ao fim. Quando o primeiro copo saiu do samovar, o jato já está fluindo com menos pressão, pois o nível da água no samovar baixou; é claro que o segundo copo será enchido em mais de meio minuto; o terceiro fluirá ainda mais preguiçosamente, e assim por diante.
A taxa de fluxo de qualquer líquido de um orifício em um vaso aberto depende diretamente da altura da coluna de líquido acima do orifício. O brilhante Toricelli, aluno de Galileu, foi o primeiro a apontar essa dependência e expressá-la com uma fórmula simples:

Onde v é a velocidade de saída, g é a aceleração da gravidade e h é a altura do nível do líquido acima do orifício. Segue-se desta fórmula que a velocidade do jato de saída é completamente independente da densidade do líquido: álcool leve e mercúrio pesado no mesmo nível fluem para fora do orifício com a mesma rapidez (Fig. 56). Pode-se ver pela fórmula que na Lua, onde a gravidade é 6 vezes menor que na Terra, levaria cerca de 2,5 vezes mais tempo para encher um copo do que na Terra.
Mas voltemos à nossa tarefa. Se após o vencimento de 20 copos do samovar, o nível de água nele (contando a partir da abertura da torneira) cair quatro vezes, o 21º copo encherá duas vezes mais devagar que o 1º. E se no futuro o nível da água cair 9 vezes, levará três vezes mais tempo para encher os últimos copos do que o primeiro. Todos sabem com que lentidão a água sai da torneira do samovar, que já está quase vazia. Resolvendo este problema por métodos matemática superior, pode-se provar que o tempo necessário para o esvaziamento completo do recipiente é o dobro do tempo durante o qual o mesmo volume de líquido vazaria a um nível inicial constante.

Figura 56. Qual é mais provável de vazar: mercúrio ou álcool? O nível do líquido nos vasos é o mesmo.

Problema na piscina

Do que foi dito, um passo para os problemas notórios sobre a piscina, sem os quais nenhum livro de problemas aritméticos e algébricos pode fazer. Todos se lembram de problemas escolásticos classicamente enfadonhos como os seguintes:
“Há dois canos na piscina. Depois de uma primeira piscina vazia, pode ser preenchida às 5 horas; em um segundo, a piscina cheia pode ser esvaziada às 10 horas. Em que instante o reservatório vazio será preenchido se os dois canos forem abertos ao mesmo tempo?
Problemas desse tipo têm uma prescrição respeitável - quase 20 séculos, remontando a Heron de Alexandria. Aqui está uma das tarefas de Heron - não tão intrincada, no entanto, quanto seus descendentes:

Quatro fontes são dadas. Um extenso reservatório é dado.
Em um dia, a primeira fonte o enche até a borda.
Dois dias e duas noites o segundo deve trabalhar no mesmo.
O terceiro é três vezes o primeiro, mais fraco.
Em quatro dias, o último o acompanha.
Diga-me em quanto tempo estará cheio
Se durante um tempo todos eles abrirem?

Há dois mil anos que se resolvem os problemas das piscinas, e tal é o poder da rotina! – dois mil anos são resolvidos incorretamente. Por que está errado - você entenderá por si mesmo depois do que acabou de ser dito sobre o escoamento da água. Como eles são ensinados a resolver problemas de piscina? O primeiro problema, por exemplo, é resolvido da seguinte maneira. Em 1 hora, o primeiro tubo despeja 0,2 poças, o segundo despeja 0,1 poças; isso significa que sob a ação de ambos os tubos, 0,2 - 0,1 = 0,1 entra na piscina a cada hora, a partir do qual o tempo para encher a piscina é de 10 horas. Esse raciocínio é incorreto: se a entrada de água pode ser considerada sob pressão constante e, portanto, uniforme, então sua saída ocorre em um nível variável e, portanto, desigual. Do fato de a piscina ser esvaziada pelo segundo cano às 10 horas, não se segue que 0,1 parte da piscina escoe a cada hora; decisão escolar, como vemos, é errônea. É impossível resolver o problema corretamente por meio de matemática elementar e, portanto, os problemas sobre uma piscina (com água corrente) não têm lugar nos livros de problemas aritméticos.

Figura 57. O problema da piscina.

navio incrível

É possível arranjar tal vaso de onde a água saia o tempo todo em um fluxo uniforme, sem desacelerar seu fluxo, apesar do fato de o nível do líquido estar diminuindo? Depois do que você aprendeu nos artigos anteriores, provavelmente está pronto para considerar esse problema insolúvel.
Enquanto isso, é bastante viável. O banco mostrado na fig. 58, é uma embarcação incrível. Este é um frasco comum com um gargalo estreito, através da rolha da qual um tubo de vidro é empurrado. Se você abrir a torneira C abaixo da extremidade do tubo, o líquido fluirá dela em um fluxo contínuo até que o nível de água no recipiente caia para a extremidade inferior do tubo. Ao empurrar o tubo quase até o nível da torneira, você pode fazer com que todo o líquido acima do nível do orifício escoe em um jato uniforme, embora muito fraco.

Figura 58. O dispositivo da embarcação Mariotte. Do orifício C, a água flui uniformemente.
Por que isso está acontecendo? Acompanhe mentalmente o que acontece no recipiente quando a torneira C é aberta (Fig. 58). Em primeiro lugar, a água é despejada de um tubo de vidro; o nível do líquido dentro dele cai até o final do tubo. Com mais vazão, o nível da água no vaso já cai e o ar de fora entra pelo tubo de vidro; ele borbulha na água e se acumula acima dela no topo do recipiente. Agora, em todo o nível B, a pressão é igual à atmosférica. Isso significa que a água da torneira C sai apenas sob a pressão da camada de água BC, porque a pressão da atmosfera dentro e fora do vaso é equilibrada. E como a espessura da camada BC permanece constante, não é de surpreender que o jato flua na mesma velocidade o tempo todo.
Tente agora responder à pergunta: com que rapidez a água sairá se retirar a rolha B ao nível da extremidade do tubo?
Acontece que não vai sair (é claro, se o buraco for tão pequeno que sua largura possa ser desprezada; caso contrário, a água vai sair sob a pressão de uma fina camada de água, tão espessa quanto a largura de o buraco). De fato, aqui dentro e fora a pressão é igual à atmosférica, e nada induz a saída de água.
E se você removesse o plugue A acima da extremidade inferior do tubo, não apenas a água não sairia do recipiente, mas o ar externo também entraria nele. Porque? Por uma razão muito simples: dentro desta parte da embarcação, a pressão do ar é menor que pressão atmosférica fora.
Esta embarcação com propriedades tão extraordinárias foi inventada físico famoso Mariotte e nomeado após o cientista "o navio de Mariotte".

Carregar do ar

Em meados do século XVII, os habitantes da cidade de Rogensburg e os príncipes soberanos da Alemanha, chefiados pelo imperador, que ali se reuniram, testemunharam um espetáculo incrível: 16 cavalos tentaram ao máximo separar dois hemisférios de cobre presos um ao outro. de outros. O que os conectou? "Nada" - ar. E, no entanto, oito cavalos puxando em uma direção e oito puxando em outra, não conseguiram separá-los. Assim, o burgomestre Otto von Guericke mostrou a todos com seus próprios olhos que o ar não é "nada", que tem peso e pressiona com força considerável todos os objetos terrestres.
Esta experiência foi realizada em 8 de maio de 1654, em um ambiente muito solene. O douto burgomestre conseguiu interessar a todos com suas pesquisas científicas, apesar de o assunto ter ocorrido em meio a turbulências políticas e guerras devastadoras.
Uma descrição do famoso experimento com os "hemisférios de Magdeburg" está disponível em livros de física. No entanto, estou certo de que o leitor ouvirá com interesse esta história dos lábios do próprio Guericke, aquele “Galileu alemão”, como às vezes é chamado o notável físico. Um volumoso livro descrevendo uma longa série de seus experimentos apareceu em latim em Amsterdã em 1672 e, como todos os livros dessa época, trazia um título extenso. Aqui está:
OTTO von GUERICKE

As chamadas novas experiências de Magdeburg

sobre ESPAÇO SEM AR,

originalmente descrito por um professor de matemática
na Universidade de Würzburg por Kaspar Schott.
Edição do próprio autor
mais detalhado e complementado por vários
novas experiências.
O capítulo XXIII deste livro é dedicado à experiência que nos interessa. Aqui está uma tradução literal dela.
“Um experimento provando que a pressão do ar conecta os dois hemisférios com tanta firmeza que eles não podem ser separados pelos esforços de 16 cavalos.
Encomendei dois hemisférios de cobre com três quartos de um côvado de Magdeburgo de diâmetro. Mas, na realidade, seu diâmetro era de apenas 67/100, pois os artesãos, como sempre, não conseguiam fazer exatamente o que era necessário. Ambos os hemisférios responderam plenamente um ao outro. Um guindaste foi preso a um hemisfério; Com esta válvula, você pode remover o ar de dentro e impedir a entrada de ar de fora. Além disso, 4 anéis foram presos aos hemisférios, através dos quais foram passadas cordas amarradas aos arreios dos cavalos. Também mandei costurar um anel de couro; foi saturado com uma mistura de cera em terebintina; imprensado entre os hemisférios, não deixava o ar passar por eles. Um tubo de bomba de ar foi inserido na torneira e o ar dentro da bola foi removido. Então foi descoberto com que força os dois hemisférios foram pressionados um contra o outro por meio de um anel de couro. A pressão do ar externo os pressionou com tanta força que 16 cavalos (com um solavanco) não conseguiram separá-los de forma alguma, ou conseguiram isso apenas com dificuldade. Quando os hemisférios, cedendo à tensão de toda a força dos cavalos, se separaram, ouviu-se um rugido, como de um tiro.
Mas valeu a pena abrir a torneira para abrir Acesso livre ar - e os hemisférios eram fáceis de separar com as mãos.
Um cálculo simples pode nos explicar por que uma força tão significativa (8 cavalos de cada lado) é necessária para separar as partes de uma bola vazia. Prensas de ar com uma força de cerca de 1 kg por sq.cm; a área de um círculo com diâmetro de 0,67 côvados (37 cm) é de 1060 cm2. Isso significa que a pressão da atmosfera em cada hemisfério deve exceder 1000 kg (1 tonelada). Cada oito cavalos, portanto, tinham que puxar com a força de uma tonelada para neutralizar a pressão do ar externo.
Parece que para oito cavalos (de cada lado) não é uma carga muito grande. Não se esqueça, no entanto, que ao mover, por exemplo, uma carga de 1 tonelada, os cavalos superam uma força não de 1 tonelada, mas muito menor, ou seja, o atrito das rodas no eixo e no pavimento. E essa força é - na rodovia, por exemplo - apenas cinco por cento, ou seja, com carga de uma tonelada - 50 kg. (Sem falar que quando se somam os esforços de oito cavalos, como mostra a prática, perde-se 50% da tração.) Portanto, uma tração de 1 tonelada corresponde a uma carga de carroça de 20 toneladas com oito cavalos. Tal é a carga aérea que os cavalos do burgomestre de Magdeburg deveriam carregar! Era como se eles devessem mover uma pequena locomotiva a vapor, que, aliás, não era colocada sobre trilhos.
Mediu-se que um forte cavalo de tração puxa uma carroça com uma força de apenas 80 kg. Consequentemente, para quebrar os hemisférios de Magdeburg, com um impulso uniforme, seriam necessários 1000/80 \u003d 13 cavalos de cada lado.
O leitor provavelmente ficará surpreso ao saber que algumas das articulações de nosso esqueleto não se desfazem pela mesma razão que os hemisférios de Magdeburg. Nossa articulação do quadril é exatamente esses hemisférios de Magdeburg. É possível expor essa articulação a partir de conexões musculares e cartilaginosas e, no entanto, a coxa não cai: a pressão atmosférica a pressiona, pois não há ar no espaço interarticular.

Novas Fontes de Garças

A forma usual da fonte, atribuída ao antigo mecânico Heron, é provavelmente conhecida dos meus leitores.Deixe-me lembrá-lo de seu dispositivo aqui, antes de passar para uma descrição das últimas modificações deste curioso dispositivo. A Fonte da Garça (Fig. 60) é composta por três vasos: o superior aberto a e dois esféricos b e c, hermeticamente fechados. Os vasos são conectados por três tubos, cuja localização é mostrada na figura. Quando há um pouco de água em a, a bola b está cheia de água e a bola c está cheia de ar, a fonte começa a funcionar: a água flui através do tubo de a para c. deslocando o ar de lá para a bola b; sob a pressão do ar que entra, a água de b sobe pelo tubo e bate como uma fonte sobre o vaso a. Quando a bola b está vazia, a fonte para de bater.

Figura 59. Os ossos de nossas articulações do quadril não se desintegram devido à pressão atmosférica, assim como os hemisférios de Magdeburg são retidos.

Figura 60. Antiga Fonte Garça.

Figura 61. Modificação moderna da Fonte Heron. Acima - uma variante do dispositivo de placa.
Esta é a forma antiga da fonte Heron. Já em nosso tempo, um professor na Itália, impelido à engenhosidade pelo escasso mobiliário de seu estudo físico, simplificou a construção da fonte Heron e planejou tais modificações que qualquer um pode fazer com a ajuda dos meios mais simples (Fig. 61). Em vez de bolas, ele usou frascos de farmácia; em vez de tubos de vidro ou metal, peguei os de borracha. O vaso superior não precisa ser perfurado: basta inserir nele as pontas dos tubos, como mostra a fig. 61 acima.
Nesta modificação, o dispositivo é muito mais conveniente de usar: quando toda a água da jarra b transbordar da vasilha a para a jarra c, basta reorganizar as jarras b e c, e a fonte funcionará novamente; não devemos esquecer, é claro, de também transplantar a ponta para outro tubo.
Outra conveniência da fonte modificada é que ela permite alterar arbitrariamente a localização dos vasos e estudar como a distância dos níveis dos vasos afeta a altura do jato.
Se você quiser aumentar a altura do jato várias vezes, pode conseguir isso substituindo a água por mercúrio nos frascos inferiores do dispositivo descrito e o ar por água (Fig. 62). A operação do dispositivo é clara: o mercúrio, despejando-se da jarra c para a jarra b, desloca a água dela, fazendo-a jorrar como uma fonte. Sabendo que o mercúrio é 13,5 vezes mais pesado que a água, podemos calcular a que altura deve subir o jato da fonte. Vamos denotar a diferença de nível como h1, h2, h3, respectivamente. Agora vamos ver as forças sob as quais o mercúrio flui do vaso c (Fig. 62) para o b. O mercúrio no tubo de conexão está sujeito à pressão de ambos os lados. À direita, é afetada pela pressão da diferença h2 das colunas de mercúrio (que equivale à pressão de 13,5 vezes a coluna de água mais alta, 13,5 h2) mais a pressão da coluna de água h1. A coluna de água h3 pressiona à esquerda. Como resultado, o mercúrio é levado à força
13,5h2 + h1 - h3.
Mas h3 – h1 = h2; portanto, substituímos h1 - h3 por menos h2 e obtemos:
13,5h2 - h2, ou seja, 12,5h2.
Assim, o mercúrio entra no vaso b sob a pressão do peso de uma coluna de água com altura de 12,5 h2. Teoricamente, a fonte deveria, portanto, bater a uma altura igual à diferença dos níveis de mercúrio nos frascos, multiplicada por 12,5. O atrito diminui um pouco essa altura teórica.
No entanto, o dispositivo descrito oferece uma oportunidade conveniente de obter um jato alto. Para forçar, por exemplo, uma fonte a bater a uma altura de 10 m, basta elevar uma lata acima da outra em cerca de um metro. É curioso que, como pode ser visto em nosso cálculo, a elevação da placa a acima dos frascos com mercúrio não afeta em nada a altura do jato.

Figura 62. Fonte de pressão de mercúrio. O jato bate dez vezes mais alto que a diferença nos níveis de mercúrio.

Vasos enganosos

Antigamente - nos séculos XVII e séculos XVIII- os nobres se divertiam com o seguinte brinquedo instrutivo: faziam uma caneca (ou uma jarra), na parte superior da qual havia grandes recortes estampados (Fig. 63). Tal caneca, cheia de vinho, foi oferecida a um convidado ignorante, de quem se podia rir impunemente. Como beber dele? Você não pode incliná-lo: o vinho sairá de muitos orifícios e nenhuma gota chegará à sua boca. Acontecerá como em um conto de fadas:

Figura 63. Jarro enganoso final do século XVIII século e o segredo de sua estrutura.
Querida, bebendo cerveja,
Sim, ele apenas molhou o bigode.
Mas quem sabia o segredo do arranjo de tais canecas, o segredo mostrado na fig. 63 à direita, - ele tampou o orifício B com o dedo, levou o bico à boca e aspirou o líquido para dentro de si sem inclinar o recipiente: o vinho subiu pelo orifício E ao longo do canal dentro da alça, depois ao longo de sua continuação C dentro da borda superior da caneca e atingiu o bico.
Não faz muito tempo, canecas semelhantes eram feitas por nossos oleiros. Aconteceu comigo em uma casa ver um exemplo de seu trabalho, escondendo com bastante habilidade o segredo da construção da embarcação; na caneca estava a inscrição: "Beba, mas não derrame".

Quanto pesa a água em um copo virado?

“Claro, não pesa nada: a água não fica nesse copo, ela escorre”, você diz.
- E se não derramar? Eu vou perguntar. – E então?
De fato, é possível manter a água em um copo virado para que ela não derrame. Este caso é mostrado na Fig. 64. Uma taça de vidro virada, amarrada no fundo a um prato de balança, é enchida com água, que não vaza, pois as bordas da taça estão imersas em um recipiente com água. Um copo exatamente igual é colocado no outro prato da balança.
Qual prato da balança terá mais peso?

Figura 64. Qual copa vai conquistar?
Aquele ao qual o copo de água virado está amarrado vai puxar. Este copo experimenta pressão atmosférica total de cima e pressão atmosférica de baixo, enfraquecida pelo peso da água contida no copo. Para equilibrar os copos, seria necessário encher um copo colocado em cima de outro copo com água.
Nessas condições, portanto, a água em um copo virado pesa o mesmo que em um copo colocado no fundo.

Por que os navios são atraídos?

No outono de 1912, com o vapor oceânico Olympic, então um dos maiores navios do mundo, próximo caso. O Olympic navegou em mar aberto e, quase paralelo a ele, a uma distância de centenas de metros, outro navio, um cruzador blindado Gauk muito menor, passou em alta velocidade. Quando ambos os navios assumiram a posição mostrada na fig. 65, algo inesperado aconteceu: a embarcação menor desviou-se rapidamente, como se obedecesse a alguma força invisível, virou a proa na direção do grande vapor e, não obedecendo ao leme, moveu-se quase diretamente em sua direção. Houve uma colisão. O Gauk bateu com o nariz na lateral do Olmpik; o golpe foi tão forte que o "Gauk" fez um grande buraco na lateral do "Olympic".

Figura 65. A posição dos vapores "Olympic" e "Gauk" antes da colisão.
Quando este estranho caso foi considerado em tribunal marítimo, o capitão do gigante Olympic foi reconhecido como culpado, uma vez que, - dizia a decisão do tribunal, - ele não deu nenhuma ordem para dar passagem ao Gauk que atravessava.
O tribunal não viu aqui, portanto, nada de extraordinário: simples descuido do capitão, nada mais. Nesse ínterim, ocorreu uma circunstância totalmente imprevista: um caso de atração mútua de navios no mar.
Esses casos ocorreram mais de uma vez, provavelmente antes, com o movimento paralelo de dois navios. Mas até que navios muito grandes fossem construídos, esse fenômeno não se manifestava com tanta força. Quando as águas dos oceanos começaram a arar as "cidades flutuantes", o fenômeno da atração dos navios tornou-se muito mais perceptível; comandantes de navios de guerra contam com ele ao manobrar.
Numerosos acidentes de pequenos navios navegando nas proximidades de grandes navios de passageiros e militares provavelmente ocorreram pelo mesmo motivo.
O que explica essa atração? Claro, aqui não pode haver questão de atração de acordo com a lei da gravitação universal de Newton; já vimos (no capítulo IV) que essa atração é muito desprezível. A razão do fenômeno é de um tipo completamente diferente e é explicada pelas leis do fluxo de líquidos em tubos e canais. Pode-se provar que, se um líquido flui por um canal com constrições e expansões, nas partes estreitas do canal ele flui mais rápido e exerce menos pressão nas paredes do canal do que em locais amplos, onde flui com mais calma e exerce mais pressão nas paredes (o chamado "princípio de Bernoulli")). ").
O mesmo vale para os gases. Esse fenômeno na doutrina dos gases é chamado de efeito Clément-Desorme (em homenagem aos físicos que o descobriram) e é frequentemente chamado de "paradoxo aerostático". Pela primeira vez, esse fenômeno, como dizem, foi descoberto por acidente nas seguintes circunstâncias. Em uma das minas francesas, um trabalhador recebeu ordens de fechar a abertura do adit externo com um escudo, através do qual o ar comprimido era fornecido à mina. O trabalhador lutou por um longo tempo com uma corrente de ar, mas de repente o escudo atingiu o adit sozinho com tanta força que, se o escudo não fosse grande o suficiente, ele teria sido arrastado para a escotilha de ventilação junto com o trabalhador assustado.
Aliás, essa característica do fluxo dos gases explica a ação do atomizador. Quando sopramos (Fig. 67) no joelho a, terminando em uma constrição, o ar, passando para a constrição, reduz sua pressão. Assim, há ar com pressão reduzida acima do tubo b e, portanto, a pressão da atmosfera impulsiona o líquido do vidro para cima no tubo; no orifício, o líquido entra no jato de ar soprado e é pulverizado nele.
Agora vamos entender qual é o motivo da atração dos navios. Quando dois navios a vapor navegam paralelos um ao outro, uma espécie de canal de água é obtido entre seus lados. Em um canal comum, as paredes são estacionárias e a água se move; aqui é o contrário: a água está parada, mas as paredes se movem. Mas a ação das forças não muda em nada: nos locais estreitos do gotejamento em movimento, a água pressiona menos as paredes do que no espaço ao redor dos vapores. Em outras palavras, os lados dos vapores voltados um para o outro sofrem menos pressão do lado da água do que as partes externas dos navios. O que deve acontecer como resultado disso? Os navios devem, sob a pressão da água de fora, mover-se um em direção ao outro, e é natural que o navio menor se mova de forma mais perceptível, enquanto o maior permanece quase imóvel. É por isso que a atração é especialmente forte quando um grande navio passa rapidamente por um pequeno.

Figura 66. Nas partes estreitas do canal, a água flui mais rápido e pressiona menos as paredes do que nas largas.

Figura 67. Pistola de pintura.

Figura 68. O fluxo de água entre dois veleiros.
Assim, a atração dos navios se deve à ação de sucção água corrente. Isso também explica o perigo das corredeiras para os banhistas, o efeito de sucção dos redemoinhos. Pode-se calcular que o fluxo de água em um rio a uma velocidade moderada de 1 m por segundo atrai um corpo humano com uma força de 30 kg! Tal força não é fácil de resistir, especialmente na água, quando nosso próprio peso corporal não nos ajuda a manter a estabilidade. Finalmente, a ação de retração de um trem em movimento rápido é explicada pelo mesmo princípio de Bernoulli: um trem a uma velocidade de 50 km por hora arrasta uma pessoa próxima com uma força de cerca de 8 kg.
Os fenômenos associados ao "princípio de Bernoulli", embora bastante comuns, são pouco conhecidos entre os não especialistas. Portanto, será útil debruçar-se sobre ele com mais detalhes. O seguinte é um trecho de um artigo sobre este tópico publicado em uma revista científica popular.

Princípio de Bernoulli e suas consequências

O princípio, declarado pela primeira vez por Daniel Bernoulli em 1726, diz: em um jato de água ou ar, a pressão é alta se a velocidade for baixa e a pressão é baixa se a velocidade for alta. Existem limitações conhecidas para esse princípio, mas não vamos nos alongar sobre elas aqui.
Arroz. 69 ilustra este princípio.
O ar é soprado através do tubo AB. Se a seção transversal do tubo for pequena, como em a, a velocidade do ar é alta; onde a seção transversal é grande, como em b, a velocidade do ar é baixa. Onde a velocidade é alta, a pressão é baixa, e onde a velocidade é baixa, a pressão é alta. Devido à baixa pressão do ar em a, o líquido no tubo C sobe; ao mesmo tempo, uma forte pressão de ar em b faz com que o líquido no tubo D afunde.

Figura 69. Ilustração do princípio de Bernoulli. Na parte estreita (a) do tubo AB, a pressão é menor que na parte larga (b).
Na fig. 70 tubo T é montado em um disco de cobre DD; o ar é soprado através do tubo T e além do disco livre dd. O ar entre os dois discos tem alta velocidade, mas essa velocidade diminui rapidamente à medida que se aproxima das bordas dos discos, pois a seção transversal do fluxo de ar aumenta rapidamente e a inércia do ar que sai do espaço entre os discos é superar. Mas a pressão do ar ao redor do disco é grande, pois a velocidade é baixa, e a pressão do ar entre os discos é pequena, pois a velocidade é alta. Portanto, o ar ao redor do disco tem maior efeito sobre os discos, tendendo a aproximá-los do que o fluxo de ar entre os discos, tendendo a afastá-los; como resultado, o disco dd adere ao disco DD quanto mais forte, mais forte é a corrente de ar em T.
Arroz. 71 representa a analogia da fig. 70, mas apenas com água. A água em movimento rápido no disco DD está em um nível baixo e sobe para um nível de água parada mais alto na bacia à medida que circula pelas bordas do disco. Portanto, a água parada abaixo do disco tem uma pressão maior do que a água em movimento acima do disco, fazendo com que o disco suba. A haste P não permite o deslocamento lateral do disco.

Figura 70. Experiência com discos.

Figura 71. O disco DD sobe na haste P quando um jato de água do tanque é derramado sobre ela.
Arroz. 72 mostra uma bola leve flutuando em um jato de ar. O jato de ar atinge a bola e evita que ela caia. Quando a bola sai do jato, ar ambiente devolve-o ao jato, pois a pressão do ar circundante, que tem baixa velocidade, é grande, e a pressão do ar no jato, que tem alta velocidade, é pequena.
Arroz. 73 representa dois navios que se movem lado a lado em águas calmas, ou, o que dá no mesmo, dois navios lado a lado e rodeado de água. O fluxo é mais restrito no espaço entre os vasos, e a velocidade da água neste espaço é maior do que em ambos os lados dos vasos. Portanto, a pressão da água entre os navios é menor do que em ambos os lados dos navios; a maior pressão da água ao redor dos navios os aproxima. Os marinheiros sabem muito bem que dois navios navegando lado a lado são fortemente atraídos um pelo outro.

Figura 72. Uma bola sustentada por um jato de ar.

Figura 73. Dois navios movendo-se em paralelo parecem se atrair.

Figura 74. Quando os navios avançam, o navio B vira sua proa em direção ao navio A.

Figura 75. Se o ar for soprado entre duas bolas leves, elas se aproximam até se tocarem.
Um caso mais grave pode ocorrer quando um navio segue outro, como mostra a fig. 74. As duas forças F e F, que aproximam os navios, tendem a girá-los, e o navio B vira para L com força considerável. Uma colisão neste caso é quase inevitável, já que o leme não tem tempo de mudar a direção do navio.
O fenômeno descrito em conexão com a fig. 73 pode ser demonstrado soprando ar entre duas bolas leves de borracha suspensas conforme mostrado na fig. 75. Se soprar ar entre eles, eles se aproximam e se chocam.

Finalidade da bexiga de peixe

Sobre o papel da bexiga natatória dos peixes, eles costumam dizer e escrever - parece bastante plausível - o seguinte. Para emergir das profundezas para as camadas superficiais da água, o peixe infla sua bexiga natatória; então o volume de seu corpo aumenta, o peso da água deslocada passa a ser maior que seu próprio peso - e, de acordo com a lei da natação, o peixe sobe. Para interromper a subida ou descida, ela, ao contrário, comprime a bexiga natatória. O volume do corpo e, com ele, o peso da água deslocada diminuem e o peixe afunda de acordo com a lei de Arquimedes.
Essa ideia simplificada da finalidade da bexiga natatória dos peixes remonta à época dos cientistas da Academia Florentina (século XVII) e foi expressa pelo professor Borelli em 1685. Por mais de 200 anos foi aceita sem objeções, conseguiu se enraizar nos livros escolares, e somente pelos trabalhos de novos pesquisadores (Moreau, Charbonel) foi descoberta a completa inconsistência dessa teoria,
A bolha sem dúvida tem uma ligação muito estreita com o nado dos peixes, pois os peixes cuja bolha foi retirada artificialmente durante os experimentos só conseguiam permanecer na água trabalhando muito com suas nadadeiras, e quando esse trabalho cessou, eles caíram para o mar. inferior. Qual é o seu verdadeiro papel? Muito limitado: só ajuda o peixe a ficar em uma certa profundidade - exatamente aquela em que o peso da água deslocada pelo peixe é igual ao peso do próprio peixe. Quando o peixe, pelo trabalho de suas nadadeiras, cai abaixo desse nível, seu corpo, experimentando grande pressão externa da água, se contrai, comprimindo a bolha; o peso do volume deslocado de água diminui, torna-se menor que o peso do peixe e o peixe cai incontrolavelmente. Quanto mais baixo ele cai, mais forte se torna a pressão da água (1 atmosfera ao descer a cada 10 m), mais o corpo do peixe é espremido e mais rapidamente ele continua a cair.
A mesma coisa, só que na direção oposta, ocorre quando o peixe, tendo deixado a camada onde estava em equilíbrio, é movido pelo trabalho de suas nadadeiras para camadas superiores. Seu corpo, livre de parte da pressão externa e ainda estourando por dentro com uma bexiga natatória (na qual a pressão do gás estava até então em equilíbrio com a pressão da água ao redor), aumenta de volume e, como resultado, , flutua mais alto. Quanto mais alto o peixe sobe, mais seu corpo incha e, conseqüentemente, mais rápido ele sobe. O peixe não consegue evitar isso “apertando a bexiga”, pois as paredes de sua bexiga natatória são desprovidas de fibras musculares que poderiam alterar ativamente seu volume.
Que tal expansão passiva do volume do corpo realmente ocorre em peixes é confirmado pelo seguinte experimento (Fig. 76). A desolação no estado clorofórmio é colocada em um recipiente fechado com água, no qual é mantida uma pressão aumentada, próxima à que prevalece a certa profundidade em um reservatório natural. na superfície da água, o peixe fica inativo, de barriga para cima. Submerso um pouco mais fundo, ele sobe à superfície novamente. Colocado mais perto do fundo, ele afunda. Mas no intervalo entre os dois níveis existe uma camada de água em que o peixe fica em equilíbrio - não afunda e não flutua. Tudo isso fica claro se lembrarmos o que acabamos de dizer sobre a expansão e contração passiva da bexiga natatória.
Portanto, ao contrário da crença popular, um peixe não pode inflar e contrair voluntariamente sua bexiga natatória. Alterações em seu volume ocorrem passivamente, sob a influência de pressão externa aumentada ou enfraquecida (de acordo com a lei de Boyle-Mariotte). Estas variações de volume não só não são úteis para o peixe, mas, pelo contrário, são prejudiciais para ele, pois causam uma queda imparável e sempre acelerada para o fundo, ou uma subida igualmente imparável e acelerada para a superfície. Em outras palavras, a bolha ajuda o peixe a manter o equilíbrio em uma posição estacionária, mas esse equilíbrio é instável.
Este é o verdadeiro papel da bexiga natatória nos peixes, porque nós estamos falando sobre sua atitude em relação à natação; se ele também desempenha outras funções no corpo do peixe e o que exatamente é desconhecido, então este órgão ainda é misterioso. E apenas seu papel hidrostático pode agora ser considerado totalmente elucidado.
As observações dos pescadores confirmam o que foi dito.

Figura 76. Experiência com desolação.
Ao pegar peixes de grandes profundidades, acontece que outros peixes são soltos no meio do caminho; mas, ao contrário do esperado, não desce novamente à profundidade de onde foi extraído, mas, pelo contrário, sobe rapidamente à superfície. Em tal e tal peixe, às vezes percebe-se que a bexiga se projeta pela boca.

Ondas e redemoinhos

Muitos dos fenômenos físicos cotidianos não podem ser explicados com base em leis elementares física. Mesmo um fenômeno tão frequentemente observado como as ondas do mar em um dia ventoso não pode ser totalmente explicado dentro da estrutura de um curso de física escolar. E o que causa as ondas que se espalham em águas calmas da proa de um navio em movimento? Por que as bandeiras tremulam com vento? Por que a areia da praia é ondulada? Por que sai fumaça da chaminé de uma fábrica?

Figura 77. Escoamento calmo (“laminar”) de fluido em um tubo.

Figura 78. Escoamento em vórtice ("turbulento") de fluido em um tubo.
Para explicar esses e outros fenômenos semelhantes, é preciso conhecer as características do chamado movimento de vórtice de líquidos e gases. Tentaremos contar aqui um pouco sobre os fenômenos dos vórtices e apontar suas principais características, já que os vórtices dificilmente são mencionados nos livros escolares.
Imagine um líquido fluindo em um cano. Se todas as partículas do fluido se movem ao longo do tubo em linhas paralelas, temos a forma mais simples de movimento do fluido - um fluxo calmo ou, como dizem os físicos, um fluxo "laminar". No entanto, este não é o caso mais comum. Pelo contrário, com muito mais frequência os líquidos fluem incansavelmente nos canos; os vórtices vão das paredes do tubo ao seu eixo. Este é um turbilhão ou movimento turbulento. É assim que, por exemplo, a água corre nas condutas da rede de abastecimento de água (se não nos referirmos a condutas finas, onde o caudal é laminar). Um fluxo de vórtice é observado sempre que a velocidade de fluxo de um determinado fluido em um tubo ( dado diâmetro) atinge um determinado valor, a chamada velocidade crítica.
Redemoinhos de líquido fluindo em um tubo podem se tornar visíveis a olho nu se um pouco de pó leve, como o licopódio, for introduzido em um líquido transparente que flui em um tubo de vidro. Então os vórtices que vão das paredes do tubo ao seu eixo são claramente distinguidos.
Esse recurso do fluxo de vórtice é usado em tecnologia para a construção de refrigeradores e refrigeradores. Um fluido fluindo turbulentamente em um tubo com paredes resfriadas traz todas as suas partículas em contato com as paredes frias muito mais rapidamente do que quando se move sem vórtices; deve-se lembrar que os próprios líquidos são maus condutores de calor e, na ausência de mistura, esfriam ou aquecem muito lentamente. Uma troca térmica e material viva de sangue com os tecidos lavados por ele também é possível apenas porque seu fluxo em veias de sangue não laminar, mas vórtice.
O que foi dito sobre as tubulações se aplica igualmente a canais abertos e leitos de rios: em canais e rios, a água flui turbulentamente. Ao medir com precisão a velocidade de um rio, o instrumento detecta ondulações, especialmente perto do fundo: as ondulações indicam uma direção de fluxo em constante mudança, ou seja, redemoinhos As partículas de água do rio se movem não apenas ao longo do canal do rio, como geralmente se imagina, mas também a partir do bancos para o meio. É por isso que é incorreta a afirmação de que no fundo do rio a água tem a mesma temperatura o ano todo, ou seja, + 4 ° C: devido à mistura, a temperatura da água que flui perto do fundo do rio (mas não a lago) é o mesmo que na superfície. Os redemoinhos que se formam no fundo do rio carregam consigo areia clara e aqui dão origem a "ondas" arenosas. O mesmo pode ser observado no areal da praia, banhado pela onda que se aproxima (Fig. 79). Se o fluxo de água perto do fundo fosse calmo, a areia no fundo teria uma superfície plana.

Figura 79. Formação de ondas de areia na costa marítima pela ação de redemoinhos de água.

Figura 80. O movimento ondulatório de uma corda na água corrente é devido à formação de vórtices.
Assim, perto da superfície de um corpo lavado pela água, formam-se vórtices. A sua existência é-nos contada, por exemplo, por uma corda enrolada em serpentina esticada ao longo da corrente de água (quando uma ponta da corda está amarrada e a outra livre). O que está acontecendo aqui? A seção da corda perto da qual o redemoinho se formou é carregada por ela; mas no momento seguinte esta seção já se move por outro vórtice na direção oposta - um meandro serpentino é obtido (Fig. 80).
Dos líquidos aos gases, da água ao ar.
Quem não viu como os redemoinhos de ar carregam poeira, palha, etc. da terra? Esta é uma manifestação do fluxo de vórtice de ar ao longo da superfície da terra. E quando o ar flui ao longo da superfície da água, nos locais onde se formam vórtices, como resultado da diminuição da pressão do ar aqui, a água sobe como uma lombada - a excitação é gerada. A mesma causa gera ondas de areia no deserto e nas encostas das dunas (Fig. 82).

Figura 81. Bandeira hasteada ao vento...

Figura 82. Superfície ondulada de areia no deserto.
É fácil entender agora por que a bandeira se agita ao vento: a mesma coisa acontece com uma corda na água corrente. A placa dura do cata-vento não mantém uma direção constante ao vento, mas, obedecendo aos redemoinhos, oscila o tempo todo. Da mesma origem vórtice e nuvens de fumaça saindo da chaminé da fábrica; os gases de combustão fluem através do tubo em um movimento de vórtice, que continua por algum tempo por inércia fora do tubo (Fig. 83).
A importância do movimento turbulento do ar para a aviação é grande. As asas da aeronave recebem uma forma em que o local de rarefação do ar sob a asa é preenchido com a substância da asa, e o efeito de vórtice acima da asa, ao contrário, é aprimorado. Como resultado, a asa é sustentada por baixo e sugada por cima (Fig. 84). Fenômenos semelhantes ocorrem quando um pássaro voa com as asas estendidas.

Figura 83. Nuvens de fumaça saindo da chaminé de uma fábrica.
Como funciona o vento que sopra sobre o telhado? Redemoinhos criam rarefação do ar acima do telhado; tentando equalizar a pressão, o ar sob o teto, sendo levado para cima, pressiona-o. Como resultado, acontece algo que, infelizmente, muitas vezes é preciso observar: um telhado leve e frouxamente preso é levado pelo vento. Pela mesma razão, grandes vidraças são espremidas por dentro pelo vento (e não quebradas pela pressão de fora). No entanto, esses fenômenos são mais facilmente explicados por uma diminuição na pressão do ar em movimento (ver o princípio de Bernoulli acima, p. 125).
Quando duas correntes de ar de temperatura e umidade diferentes fluem uma ao longo da outra, vórtices aparecem em cada uma. As várias formas de nuvens são em grande parte devido a esse motivo.
Vemos que uma ampla gama de fenômenos está associada aos fluxos de vórtice.

Figura 84. Quais forças estão sujeitas à asa de uma aeronave.
Distribuição das pressões (+) e rarefação (-) do ar sobre a asa com base em experimentos. Como resultado de todos os esforços aplicados, sustentando e sugando, a asa é levada para cima. ( Linhas sólidas mostrar a distribuição de pressões; linha pontilhada - o mesmo com um aumento acentuado na velocidade de vôo)

Viagem às entranhas da Terra

Nem uma única pessoa desceu à Terra a uma profundidade superior a 3,3 km - e ainda assim o raio do globo é de 6.400 km. Ainda um longo caminho para o centro da terra um longo caminho. No entanto, o inventivo Júlio Verne enviou seus heróis para as entranhas da Terra - o excêntrico professor Lidenbrock e seu sobrinho Axel. Em Viagem ao Centro da Terra, ele descreveu as incríveis aventuras desses viajantes subterrâneos. Entre as surpresas que encontraram sob a Terra, entre outras coisas, estava o aumento da densidade do ar. À medida que sobe, o ar torna-se rarefeito muito rapidamente: a sua densidade diminui em progressão geométrica, enquanto a altura da elevação aumenta em uma progressão aritmética. Pelo contrário, ao descer, abaixo do nível do oceano, o ar sob a pressão das camadas sobrepostas deve tornar-se cada vez mais denso. Viajantes subterrâneos, é claro, não podiam deixar de notar isso.
Aqui está uma conversa entre um tio cientista e seu sobrinho a uma profundidade de 12 léguas (48 km) nas entranhas da Terra.
“Olha o que o manômetro mostra? Tio perguntou.
- Pressão muito forte.
“Agora você vê que, à medida que descemos pouco a pouco, nos acostumamos gradualmente com o ar condensado e não sofremos nada com isso.
“Exceto pela dor em meus ouvidos.
- Bobagem!
“Muito bem”, respondi, decidindo não contradizer meu tio. “É até bom estar no ar condensado. Você notou como sons altos são ouvidos nele?
- É claro. Nessa atmosfera, até os surdos podiam ouvir.
“Mas o ar vai continuar ficando mais denso. Eventualmente adquirirá a densidade da água?
- Claro: sob uma pressão de 770 atmosferas.
- E ainda mais baixo?
– A densidade aumentará ainda mais.
Como vamos descer então?
Vamos encher os bolsos de pedras.
- Bem, tio, você tem resposta para tudo!
Não fui mais longe no reino das conjecturas, porque, talvez, encontrasse novamente algum tipo de obstáculo que incomodaria meu tio. Era, no entanto, óbvio que, sob uma pressão de vários milhares de atmosferas, o ar poderia passar para o estado sólido e, mesmo supondo que pudéssemos suportar tal pressão, ainda teríamos que parar. Nenhum argumento vai ajudar aqui.

Fantasia e matemática

É assim que o romancista narra; mas acontece que, se verificarmos os fatos, mencionados nesta passagem. Não precisamos descer às entranhas da Terra para isso; para uma pequena excursão ao campo da física, basta estocar lápis e papel.
Em primeiro lugar, tentaremos determinar a que profundidade precisamos descer para que a pressão da atmosfera aumente em uma milésima parte. A pressão normal da atmosfera é igual ao peso de uma coluna de mercúrio de 760 mm. Se estivéssemos imersos não no ar, mas no mercúrio, teríamos que descer apenas 760/1000 = 0,76 mm para que a pressão aumentasse em 1000º. No ar, é claro, devemos descer muito mais fundo para isso, e exatamente quantas vezes o ar é mais leve que o mercúrio - 10.500 vezes. Isso significa que, para que a pressão aumente em uma milésima parte do normal, teremos que descer não 0,76 mm, como no mercúrio, mas 0,76x10500, ou seja, quase 8 m. Quando desceremos mais 8 m, então o aumento da pressão aumentará em mais 1000 de sua magnitude, e assim por diante ... Em qualquer nível que estejamos - no próprio "teto do mundo" (22 km), no topo do Monte Everest (9 km ) ou perto da superfície do oceano, - precisamos descer 8 m para que a pressão da atmosfera aumente em 1000 avos do valor original. Acontece, portanto, uma tabela de aumento da pressão do ar com a profundidade:
pressão ao nível do solo
760 mm = normal
"profundidade 8 m" \u003d 1.001 normal
"profundidade 2x8" \u003d (1.001) 2
"profundidade 3x8" \u003d (1.001) 3
"profundidade 4x8" \u003d (1.001) 4
E em geral, a uma profundidade de nx8 m, a pressão da atmosfera é (1,001) n vezes maior que o normal; e enquanto a pressão não for muito alta, a densidade do ar aumentará na mesma quantidade (lei de Mariotte).
Observe que em este caso estamos falando, como pode ser visto no romance, sobre o aprofundamento da Terra em apenas 48 km e, portanto, o enfraquecimento da gravidade e a diminuição associada do peso do ar podem ser ignorados.
Agora você pode calcular o quão grande era, aproximadamente. a pressão que os viajantes subterrâneos de Júlio Verne experimentaram a uma profundidade de 48 km (48.000 m). Em nossa fórmula, n é igual a 48000/8 = 6000. Temos que calcular 1,0016000. Como multiplicar 1,001 por si mesmo 6.000 vezes é bastante chato e demorado, recorreremos à ajuda de logaritmos. sobre o que Laplace disse com razão que, ao reduzir o trabalho, eles dobram a vida útil das calculadoras. Tomando o logaritmo, temos: o logaritmo da incógnita é igual a
6000 * log 1,001 = 6000 * 0,00043 = 2,6.
Pelo logaritmo de 2,6 encontramos o número desejado; é igual a 400.
Assim, a uma profundidade de 48 km, a pressão atmosférica é 400 vezes mais forte que o normal; A densidade do ar sob tal pressão aumentará, como os experimentos mostraram, em 315 vezes. Portanto, é duvidoso que nossos viajantes subterrâneos não sofressem nada, experimentando apenas "dor nos ouvidos" ... No romance de Jules Verpe, no entanto, é dito que as pessoas alcançaram profundidades subterrâneas ainda maiores, ou seja, 120 e até 325 km. A pressão do ar deve ter atingido graus monstruosos ali; uma pessoa é capaz de suportar inofensivamente a si mesma pressão do ar não mais do que três ou quatro atmosferas.
Se, pela mesma fórmula, começássemos a calcular a que profundidade o ar fica tão denso quanto a água, ou seja, fica 770 vezes mais denso, teríamos um número: 53 km. Mas esse resultado é incorreto, pois em altas pressões a densidade do gás não é mais proporcional à pressão. A lei de Mariotte é verdadeira apenas para pressões não muito significativas, não excedendo centenas de atmosferas. Aqui estão os dados sobre a densidade do ar obtidos por experiência:
Densidade de pressão
200 atmosferas... 190
400" .............. 315
600" .............. 387
1500" ............. 513
1800" ............. 540
2100" ............. 564
O aumento da densidade, como vemos, fica visivelmente atrás do aumento da pressão. Em vão, o cientista de Júlio Verne esperava que chegasse a uma profundidade onde o ar é mais denso que a água - ele não teria que esperar por isso, pois o ar atinge a densidade da água apenas a uma pressão de 3.000 atmosferas, e então quase não comprime. Não há como transformar o ar em estado sólido por uma pressão, sem resfriamento forte (abaixo de 146 ° negativos).
É justo dizer, no entanto, que o romance de Júlio Verne em questão foi publicado muito antes de os fatos agora citados se tornarem conhecidos. Isso justifica o autor, embora não corrija a narrativa.
Usaremos a fórmula fornecida anteriormente para calcular a maior profundidade da mina, no fundo da qual uma pessoa pode permanecer sem prejudicar sua saúde. A pressão de ar mais alta que nosso corpo ainda pode suportar é de 3 atmosferas. Indicando a profundidade desejada da mina através de x, temos a equação (1,001) x / 8 \u003d 3, a partir da qual (logaritmicamente) calculamos x. Obtemos x = 8,9 km.
Assim, uma pessoa poderia ficar sem perigo a uma profundidade de quase 9 km. Se oceano Pacífico de repente secou, ​​as pessoas poderiam viver em quase todos os lugares em seu fundo.

Em uma mina profunda

Quem se aproximou mais do centro da Terra - não na fantasia do romancista, mas na realidade? Claro, mineiros. Já sabemos (ver Capítulo IV) que a mina mais profunda do mundo foi escavada na África do Sul. Ele vai mais profundo do que 3 km. Aqui não queremos dizer a profundidade de penetração da broca, que chega a 7,5 km, mas o aprofundamento das próprias pessoas. Aqui está o que ele conta, por exemplo, sobre a mina na mina de Morro Velho (a profundidade é de cerca de 2300 m) escritor francês Dr Lucas Durten, que a visitou pessoalmente:
“As famosas minas de ouro de Morro Velho estão localizadas a 400 km do Rio de Janeiro. Após 16 horas de viagem de trem em terreno rochoso, você desce a um vale profundo cercado por selva. Aqui, uma empresa inglesa está explorando veios de ouro em profundidades nunca antes vistas pelo homem.
A veia vai para as profundezas obliquamente. A mina segue com seis saliências. Poços verticais - poços, horizontais - túneis. É extremamente característico da sociedade moderna que o poço mais profundo escavado na crosta do globo - a mais ousada tentativa do homem de penetrar nas entranhas do planeta - seja feito em busca de ouro.
Use um macacão de lona e uma jaqueta de couro. Cuidado: a menor pedrinha caindo no poço pode te machucar. Seremos acompanhados por um dos "capitães" da mina. Você entra no primeiro túnel, bem iluminado. Você está tremendo com um vento gelado de 4°: isso é ventilação para resfriar as profundezas da mina.
Depois de passar pelo primeiro poço com 700 m de profundidade em uma estreita gaiola de metal, você se encontra no segundo túnel. Você desce para o segundo poço; o ar está ficando mais quente. Você já está abaixo do nível do mar.
A partir do próximo poço, o ar queima o rosto. Encharcado de suor, curvado sob o arco baixo, você se move em direção ao rugido das máquinas de perfuração. Pessoas nuas trabalham na poeira espessa; O suor escorre deles, as mãos passam uma garrafa de água sem parar. Não toque nos fragmentos de minério, agora quebrados: a temperatura deles é de 57 °.
Qual é o resultado dessa terrível e repugnante realidade? “Cerca de 10 quilos de ouro por dia…”.
Descrevendo as condições físicas do fundo da mina e o grau de extrema exploração dos trabalhadores, o escritor francês nota a alta temperatura, mas não menciona o aumento da pressão do ar. Vamos calcular como é a uma profundidade de 2300 m. Se a temperatura permanecesse a mesma da superfície da Terra, então, de acordo com a fórmula que já conhecemos, a densidade do ar aumentaria em

Raz.
Na realidade, a temperatura não permanece constante, mas aumenta. Portanto, a densidade do ar aumenta não tão significativamente, mas menos. Em última análise, o ar no fundo da mina difere em densidade do ar na superfície da Terra um pouco mais do que o ar de um dia quente de verão do ar gelado do inverno. Agora está claro por que essa circunstância não atraiu a atenção do visitante para a mina.
Mas de grande importância é a umidade significativa do ar em minas tão profundas, que torna insuportável a permanência nelas em altas temperaturas. Em uma das minas da África do Sul (Johansburg), a 2.553 m de profundidade, a umidade chega a 100% a 50°C; agora o chamado "clima artificial" está sendo organizado aqui, e o efeito de resfriamento da instalação é equivalente a 2.000 toneladas de gelo.

Com os estratostats

Em artigos anteriores, viajamos mentalmente para as entranhas da terra, e a fórmula para a dependência da pressão do ar com a profundidade nos ajudou. Vamos agora nos aventurar para cima e, usando a mesma fórmula, ver como a pressão do ar varia de altitudes elevadas. A fórmula para este caso assume a seguinte forma:
p = 0,999h/8,
onde p é a pressão em atmosferas, h é a altura em metros. A fração 0,999 substituiu aqui o número 1,001, pois ao subir 8 m, a pressão não aumenta 0,001, mas diminui 0,001.
Vamos começar resolvendo o problema: que altura você precisa subir para que a pressão do ar caia pela metade?
Para fazer isso, igualamos a pressão p = 0,5 em nossa fórmula e começamos a procurar a altura h. Obtemos a equação 0,5 \u003d 0,999h / 8, que não será difícil de resolver para os leitores que sabem lidar com logaritmos. A resposta h = 5,6 km determina a altura na qual a pressão do ar deve ser reduzida à metade.
Vamos agora ainda mais alto, seguindo os bravos aeronautas soviéticos, que atingiram uma altura de 19 e 22 km. Essas altas regiões da atmosfera já estão na chamada "estratosfera". Portanto, as bolas nas quais essas subidas são feitas recebem o nome não de balões, mas de "balões estratosféricos". Não creio que entre a geração mais velha houvesse pelo menos um que não tivesse ouvido os nomes dos balões estratosféricos soviéticos “URSS” e “OAH-1”, que estabeleceram recordes mundiais de altitude em 1933 e 1934: o primeiro - 19 km, o segundo - 22 km.
Vamos tentar calcular qual é a pressão da atmosfera nessas alturas.
Para uma altura de 19 km, descobrimos que a pressão do ar deve ser
0,99919000/8 = 0,095 atm = 72 mm.
Para uma altura de 22 km
0,99922000/8 = 0,066 atm = 50 mm.
No entanto, olhando para os registros dos estratonautas, descobrimos que outras pressões foram observadas nas altitudes indicadas: na altitude de 19 km - 50 mm, na altitude de 22 km - 45 mm.
Por que o cálculo não é confirmado? Qual é o nosso erro?
A lei de Mariotte para gases a uma pressão tão baixa é bastante aplicável, mas desta vez fizemos outra omissão: consideramos a temperatura do ar a mesma em toda a espessura de 20 quilômetros, enquanto cai notavelmente com a altura. Em média eles aceitam; que a temperatura cai 6,5° a cada quilômetro percorrido; isso acontece até uma altitude de 11 km, onde a temperatura é de menos 56 ° e depois permanece inalterada por uma distância considerável. Se levarmos em conta esta circunstância (para a qual já não bastam os meios da matemática elementar), obter-se-ão resultados muito mais condizentes com a realidade. Pela mesma razão, os resultados de nossos cálculos anteriores relativos à pressão do ar nas profundezas também devem ser considerados aproximados.