La mijlocul secolului al XVII-lea, locuitorii orașului Rogensburg și prinții suverani ai Germaniei, în frunte cu împăratul, care se adunaseră acolo, au asistat la un spectacol uimitor: 16 cai au încercat din răsputeri să separe două emisfere de cupru atașate fiecăreia. alte. Ce i-a conectat? „Nimic” este aer. Și totuși, opt cai trăgând într-o direcție și opt trăgând în cealaltă, nu au putut să-i despartă. Așa că burgmasterul Otto von Guericke a arătat cu ochii săi tuturor că aerul nu este deloc „nimic”, că are greutate și apasă cu o forță considerabilă asupra tuturor obiectelor pământești.

Acest experiment a fost realizat la 8 mai 1654, într-o atmosferă foarte solemnă. Învățatul burgmaster a reușit să-i intereseze pe toată lumea prin cercetările sale științifice, în ciuda faptului că problema a avut loc în mijlocul tulburărilor politice și al războaielor devastatoare.

O descriere a celebrului experiment cu „emisferele Magdeburg” este disponibilă în manualele de fizică. Cu toate acestea, sunt sigur că cititorul va asculta cu interes această poveste de pe buzele lui Guericke însuși, acel „Galileo german”, așa cum este numit uneori remarcabilul fizician. O carte voluminoasă care descrie o serie lungă a experimentelor sale a apărut în latină la Amsterdam în 1672 și, ca toate cărțile din această epocă, purta un titlu lung. Iată-l:

OTTO von GUERICKE

Așa-numitele experimente noi de la Magdeburg
peste SPAȚIU FĂRĂ AER,
descris inițial de un profesor de matematică
la Universitatea din Würzburg de Kaspar Schott.

Capitolul XXIII al acestei cărți este consacrat experimentului care ne interesează. Iată o traducere literală a acesteia.

„Un experiment care demonstrează că presiunea aerului leagă cele două emisfere atât de ferm încât nu pot fi separate prin eforturile a 16 cai.

Am comandat două emisfere de cupru de trei sferturi dintr-un cot Magdeburg în diametru. Dar, în realitate, diametrul lor era de doar 67/100, întrucât meșterii, ca de obicei, nu puteau face exact ceea ce se cere. Ambele emisfere au răspuns complet una la alta. O macara era atașată la o emisferă; Cu această supapă, puteți elimina aerul din interior și puteți împiedica intrarea aerului din exterior. În plus, de emisfere au fost atașate 4 inele prin care erau trecute frânghii legate de hamurile cailor. Am mai comandat să fie cusut un inel de piele; a fost saturat cu un amestec de ceară în terebentină; cuprins între emisfere, nu lăsa aerul să treacă prin ele. Un tub de pompă de aer a fost introdus în robinet, iar aerul din interiorul mingii a fost îndepărtat. Apoi s-a descoperit cu ce forță au fost presate ambele emisfere una împotriva celeilalte printr-un inel de piele. Presiunea aerului exterior i-a apăsat atât de tare încât 16 cai (cu o smucitură) nu i-au putut separa deloc, sau au reușit acest lucru doar cu greu. Când emisferele, cedând tensiunii întregii puteri a cailor, s-au despărțit, s-a auzit un vuiet, ca dintr-o împușcătură.

Dar a fost suficient să deschideți accesul liber la aer rotind robinetul - și a fost ușor să separați emisferele cu mâinile.

Un calcul simplu ne poate explica de ce este nevoie de o forță atât de semnificativă (8 cai pe fiecare parte) pentru a separa părțile unei mingi goale. Prese cu aer cu o forță de aproximativ 1 kg pe mp; aria unui cerc cu un diametru de 0,67 coți (37 cm) este de 1060 cm 2. Aceasta înseamnă că presiunea atmosferei pe fiecare emisferă trebuie să depășească 1000 kg (1 tonă). Prin urmare, fiecare opt cai trebuia să tragă cu forța de o tonă pentru a contracara presiunea aerului exterior.

S-ar părea că pentru opt cai (pe fiecare parte) aceasta nu este o încărcătură foarte mare. Nu uitați, însă, că la deplasarea, de exemplu, a unei sarcini de 1 tonă, caii înving o forță nu de 1 tonă, ci mult mai mică, și anume frecarea roților pe axă și pe trotuar. Și această forță este - pe autostradă, de exemplu - doar cinci procente, adică cu o sarcină de o tonă - 50 kg. (Ca să nu mai vorbim de faptul că atunci când eforturile a opt cai sunt combinate, după cum arată practica, se pierde 50% din tracțiune.) Prin urmare, tracțiunea de 1 tonă corespunde unei încărcături de căruță de 20 de tone cu opt cai. Așa este încărcătura de aer pe care trebuia să o ducă caii primăriei Magdeburgului! Parcă ar fi trebuit să mute o mică locomotivă cu abur, care, de altfel, nu era pusă pe șine.

Se măsoară că un cal de tracțiune puternic trage o căruță cu o forță de numai 80 kg. În consecință, pentru o ruptură a emisferelor Magdeburgului, cu tracțiune uniformă, ar fi necesari 1000/80 = 13 cai pe fiecare parte.

Cititorul va fi probabil uimit să afle că unele dintre articulațiile scheletului nostru nu se destramă din același motiv ca și emisferele Magdeburgului. Articulația șoldului nostru este doar astfel de emisfere Magdeburg. Este posibil să expuneți această articulație din conexiunile musculare și cartilaginoase, și totuși coapsa nu cade: presiunea atmosferică o presează, deoarece nu există aer în spațiul interarticular.

Oasele articulațiilor șoldului nu se dezintegrează din cauza presiunii atmosferice,
la fel cum emisferele Magdeburgului sunt reţinute.

„Cotul Magdeburg” este egal cu 550 mm.
Se ia aria cercului, și nu suprafața emisferei, deoarece presiunea atmosferică este egală cu valoarea indicată numai atunci când acționează asupra suprafeței în unghi drept; pentru suprafețele înclinate, această presiune este mai mică. În acest caz, luăm o proiecție dreptunghiulară a unei suprafețe sferice pe un plan, adică aria unui cerc mare.
*** Cu o viteză de 4 km pe oră. În medie, se presupune că forța de tragere a calului este de 15% din greutatea acestuia; calul cantareste: usor - 400 kg, greu - 750 kg. Pentru un timp foarte scurt (efort inițial), forța de tracțiune poate fi de câteva ori mai mare.

- (în numele orașului Magdeburg). Două emisfere de cupru, goale în interior, servesc la dovedirea presiunii atmosferice în toate direcțiile. Dicționar de cuvinte străine incluse în limba rusă. Chudinov A.N., 1910. EMISFERELE MAGDEBURG din ... ... Dicționar de cuvinte străine ale limbii ruse

Dicţionar enciclopedic mare

Două emisfere metalice presate strâns una pe cealaltă, care sunt greu de separat dacă aerul este pompat din spațiul dintre ele. Emisferele Magdeburg au fost realizate la Magdeburg (de unde și numele) în 1654 de O. Guericke, care, cu ajutorul lor ... ... Dicţionar enciclopedic

Emisferele Magdeburgului- Magdeburgo pusrutuliai statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Emisferele Magdeburgului vok. magdeburgische Halbkugeln, f; magdeburgsche Halbkugeln, f rus. Magdeburg emisfere, n pranc. emisfere de Magdebourg, f … Fizikos terminų žodynas

- (fizică). Otto von Guericke, M. burgomastru, diplomat și fizician, a fost primul care a căutat mijloace de a demonstra existența spațiului gol prin experiență [Guericke nu a reușit acest lucru, dar în timpul vieții sale Torricelli a arătat existența golului (golicul lui Torricelli) .. ... ...

Două strâns presate unul de altul metalic. emisfere, care sunt greu de separat dacă aerul este pompat din spațiul dintre ele. M. articolele au fost realizate la Magdeburg (de unde și numele) în 1654 de O. Guericke, care, cu ajutorul lor, a demonstrat în mod clar ... ... Științele naturii. Dicţionar enciclopedic

EMISFERĂ, emisfere, cf. (carte). 1. Jumătate dintr-o minge geometrică obținută prin împărțirea acesteia la un plan care trece prin centru (mat.). || Un obiect care are această formă. Emisferele creierului (două părți ale creierului uman mare și ...... Dicționar explicativ al lui Ushakov

Dicţionar enciclopedic F.A. Brockhaus și I.A. Efron

- (Pumpen, pompes, pumps) denumirea majorității diverselor mașini pentru ridicarea apei în conducte, precum și pentru rarefierea și condensarea gazelor. Pentru a pune în mișcare o picătură sau un lichid elastic într-o țeavă deschisă de la una dintre secțiunile sale transversale ... ... Dicţionar enciclopedic F.A. Brockhaus și I.A. Efron

Articolul urmărește dezvoltarea chimiei chiar de la origini, de la momentul în care o persoană a învățat să extragă și să întrețină focul și să topească metalele din minereuri cu ea, apoi prin epoca antichității și Evul Mediu până în perioada noastră. ... ... Enciclopedia Collier

Figura 58. Dispozitivul vasului Mariotte. Din gaura C, apa curge uniform.
De ce se întâmplă asta? Urmăriți mental ce se întâmplă în vas când robinetul C este deschis (Fig. 58). În primul rând, se toarnă apă dintr-un tub de sticlă; nivelul lichidului din interiorul acestuia scade până la capătul tubului. Odată cu scurgerea suplimentară, nivelul apei din vas scade deja și aerul exterior intră prin tubul de sticlă; bule prin apă și se adună deasupra ei în vârful vasului. Acum, la toate nivelul B, presiunea este egală cu cea atmosferică. Aceasta înseamnă că apa din robinetul C curge numai sub presiunea stratului de apă BC, deoarece presiunea atmosferei din interiorul și din exteriorul vasului este echilibrată. Și din moment ce grosimea stratului BC rămâne constantă, nu este de mirare că jetul curge cu aceeași viteză tot timpul.
Încercați acum să răspundeți la întrebarea: cât de repede va curge apa dacă scoateți dopul B de la nivelul capătului tubului?
Se dovedește că nu va curge deloc (desigur, dacă gaura este atât de mică încât lățimea sa poate fi neglijată; în caz contrar, apa va curge sub presiunea unui strat subțire de apă, la fel de gros ca lățimea de intregul). De fapt, aici înăuntru și în exterior presiunea este egală cu cea atmosferică și nimic nu induce apa să curgă afară.
Și dacă ați scos dopul A deasupra capătului inferior al tubului, atunci nu numai că apa nu ar curge din vas, dar ar intra și aerul din exterior. De ce? Dintr-un motiv foarte simplu: în interiorul acestei părți a vasului, presiunea aerului este mai mică decât presiunea atmosferică din exterior.
Acest vas cu proprietăți atât de extraordinare a fost inventat de faimosul fizician Mariotte și a fost numit după om de știință „vasul lui Mariotte”.

Încărcare din aer

La mijlocul secolului al XVII-lea, locuitorii orașului Rogensburg și prinții suverani ai Germaniei, în frunte cu împăratul, care se adunaseră acolo, au asistat la un spectacol uimitor: 16 cai au încercat din răsputeri să separe două emisfere de cupru atașate fiecăreia. alte. Ce i-a conectat? „Nimic” - aer. Și totuși, opt cai trăgând într-o direcție și opt trăgând în cealaltă, nu au putut să-i despartă. Așa că burgmasterul Otto von Guericke a arătat cu ochii săi tuturor că aerul nu este deloc „nimic”, că are greutate și apasă cu o forță considerabilă asupra tuturor obiectelor pământești.
Acest experiment a fost realizat la 8 mai 1654, într-o atmosferă foarte solemnă. Învățatul burgmaster a reușit să-i intereseze pe toată lumea prin cercetările sale științifice, în ciuda faptului că problema a avut loc în mijlocul tulburărilor politice și al războaielor devastatoare.
O descriere a celebrului experiment cu „emisferele Magdeburg” este disponibilă în manualele de fizică. Cu toate acestea, sunt sigur că cititorul va asculta cu interes această poveste de pe buzele lui Guericke însuși, acel „Galileo german”, așa cum este numit uneori remarcabilul fizician. O carte voluminoasă care descrie o serie lungă a experimentelor sale a apărut în latină la Amsterdam în 1672 și, ca toate cărțile din această epocă, purta un titlu lung. Iată-l:
OTTO von GUERICKE

Așa-numitele experimente noi de la Magdeburg

peste SPAȚIU FĂRĂ AER,

descris inițial de un profesor de matematică
la Universitatea din Würzburg de Kaspar Schott.
Ediția proprie a autorului
mai detaliat şi completat de diverse
experiențe noi.
Capitolul XXIII al acestei cărți este consacrat experimentului care ne interesează. Iată o traducere literală a acesteia.
„Un experiment care demonstrează că presiunea aerului leagă cele două emisfere atât de ferm încât nu pot fi separate prin eforturile a 16 cai.
Am comandat două emisfere de cupru de trei sferturi dintr-un cot Magdeburg în diametru. Dar, în realitate, diametrul lor era de doar 67/100, întrucât meșterii, ca de obicei, nu puteau face exact ceea ce se cere. Ambele emisfere au răspuns complet una la alta. O macara era atașată la o emisferă; Cu această supapă, puteți elimina aerul din interior și puteți împiedica intrarea aerului din exterior. În plus, de emisfere au fost atașate 4 inele prin care erau trecute frânghii legate de hamurile cailor. Am mai comandat să fie cusut un inel de piele; a fost saturat cu un amestec de ceară în terebentină; cuprins între emisfere, nu lăsa aerul să treacă prin ele. Un tub de pompă de aer a fost introdus în robinet, iar aerul din interiorul mingii a fost îndepărtat. Apoi s-a descoperit cu ce forță au fost presate ambele emisfere una împotriva celeilalte printr-un inel de piele. Presiunea aerului exterior i-a apăsat atât de tare încât 16 cai (cu o smucitură) nu i-au putut separa deloc, sau au reușit acest lucru doar cu greu. Când emisferele, cedând tensiunii întregii puteri a cailor, s-au despărțit, s-a auzit un vuiet, ca dintr-o împușcătură.
Dar a fost suficient să deschideți accesul liber la aer rotind robinetul - și a fost ușor să separați emisferele cu mâinile.
Un calcul simplu ne poate explica de ce este nevoie de o forță atât de semnificativă (8 cai pe fiecare parte) pentru a separa părțile unei mingi goale. Prese cu aer cu o forță de aproximativ 1 kg pe mp; aria unui cerc cu diametrul de 0,67 coți (37 cm) este de 1060 cm2. Aceasta înseamnă că presiunea atmosferei pe fiecare emisferă trebuie să depășească 1000 kg (1 tonă). Prin urmare, fiecare opt cai trebuia să tragă cu forța de o tonă pentru a contracara presiunea aerului exterior.
S-ar părea că pentru opt cai (pe fiecare parte) aceasta nu este o încărcătură foarte mare. Nu uitați, însă, că la deplasarea, de exemplu, a unei sarcini de 1 tonă, caii înving o forță nu de 1 tonă, ci mult mai mică, și anume frecarea roților pe axă și pe trotuar. Și această forță este - pe autostradă, de exemplu - doar cinci procente, adică cu o sarcină de o tonă - 50 kg. (Ca să nu mai vorbim de faptul că atunci când eforturile a opt cai sunt combinate, după cum arată practica, se pierde 50% din tracțiune.) Prin urmare, tracțiunea de 1 tonă corespunde unei încărcături de căruță de 20 de tone cu opt cai. Așa este încărcătura de aer pe care trebuia să o ducă caii primăriei Magdeburgului! Parcă ar fi trebuit să mute o mică locomotivă cu abur, care, de altfel, nu era pusă pe șine.
Se măsoară că un cal de tracțiune puternic trage o căruță cu o forță de numai 80 kg. În consecință, pentru a sparge emisferele Magdeburg, cu o tracțiune uniformă, ar fi necesari 1000/80 \u003d 13 cai pe fiecare parte.
Cititorul va fi probabil uimit să afle că unele dintre articulațiile scheletului nostru nu se destramă din același motiv ca și emisferele Magdeburgului. Articulația șoldului nostru este doar astfel de emisfere Magdeburg. Este posibil să expuneți această articulație din conexiunile musculare și cartilaginoase, și totuși coapsa nu cade: presiunea atmosferică o presează, deoarece nu există aer în spațiul interarticular.

Fântânile Stârcului Nou

Forma obișnuită a fântânii, atribuită mecanicului antic Heron, este probabil cunoscută cititorilor mei. Permiteți-mi să vă reamintesc aici dispozitivul ei, înainte de a trece la o descriere a ultimelor modificări ale acestui curios dispozitiv. Fântâna lui Heron (Fig. 60) este formată din trei vase: partea superioară deschisă a și două sferice b și c, închise ermetic. Vasele sunt conectate prin trei tuburi, a căror locație este prezentată în figură. Când există puțină apă în a, bila b este umplută cu apă, iar bila c este umplută cu aer, fântâna începe să funcționeze: apa curge prin tub de la a la c. deplasarea aerului de acolo în bila b; sub presiunea aerului care intră, apa din peri se repezi în tub și bate ca o fântână peste vas a. Când bila b este goală, fântâna încetează să bată.

Figura 59. Oasele articulațiilor șoldurilor noastre nu se dezintegrează din cauza presiunii atmosferice, la fel cum emisferele Magdeburg sunt reținute.

Figura 60. Fântâna antică cu stârc.

Figura 61. Modificare modernă a Fântânii Stârcului. Mai sus - o variantă a dispozitivului cu plăci.
Aceasta este forma antică a fântânii Heron. Deja în vremea noastră, un profesor de școală din Italia, impulsionat la ingeniozitate de mobilierul slab al studiului său fizic, a simplificat construcția fântânii Heron și a inventat astfel de modificări ale acesteia pe care oricine le poate aranja cu ajutorul celor mai simple mijloace (Fig. 61). În loc de bile, a folosit sticle de farmacie; în loc de tuburi de sticlă sau metal, am luat cele de cauciuc. Vasul superior nu trebuie să fie perforat: se pot introduce pur și simplu capetele tuburilor în el, așa cum se arată în fig. 61 de mai sus.
În această modificare, dispozitivul este mult mai convenabil de utilizat: atunci când toată apa din borcanul b se revarsă prin vasul a în borcanul c, puteți pur și simplu rearanja borcanele b și c, iar fântâna funcționează din nou; nu trebuie să uităm, desigur, să transplantăm și vârful pe alt tub.
Un alt avantaj al fântânii modificate este că face posibilă schimbarea arbitrară a locației vaselor și studierea modului în care distanța nivelurilor vaselor afectează înălțimea jetului.
Dacă doriți să măriți de mai multe ori înălțimea jetului, puteți obține acest lucru prin înlocuirea apei cu mercur în baloanele inferioare ale dispozitivului descris, iar aerul cu apă (Fig. 62). Funcționarea dispozitivului este clară: mercurul, turnat din borcanul c în borcanul b, deplasează apa din acesta, făcându-l să țâșnească ca o fântână. Știind că mercurul este de 13,5 ori mai greu decât apa, putem calcula cât de sus ar trebui să se ridice jetul fântânii. Să notăm diferența de nivel ca h1, h2, respectiv h3. Acum să ne uităm la forțele sub care mercurul curge din vasul c (Fig. 62) în b. Mercurul din tubul de legătură este supus presiunii din ambele părți. În dreapta, este afectată de presiunea diferenței coloanelor de mercur h2 (care echivalează cu presiunea de 13,5 ori mai mare a coloanei de apă, 13,5 h2) plus presiunea coloanei de apă h1. Coloana de apă h3 apasă în stânga. Drept urmare, mercurul este dus cu forța
13,5h2 + h1 - h3.
Dar h3 - h1 = h2; deci înlocuim h1 - h3 cu minus h2 și obținem:
13.5h2 - h2 adică 12.5h2.
Astfel, mercurul intră în vasul b sub presiunea greutății unei coloane de apă cu înălțimea de 12,5 h2. Teoretic, fântâna ar trebui așadar să bată la o înălțime egală cu diferența de niveluri de mercur din baloane, înmulțită cu 12,5. Frecarea scade oarecum această înălțime teoretică.
Cu toate acestea, dispozitivul descris oferă o oportunitate convenabilă de a obține un jet înalt. Pentru a face, de exemplu, o fântână să bată până la o înălțime de 10 m, este suficient să ridicați una peste alta cu aproximativ un metru. Este curios că, după cum se vede din calculul nostru, ridicarea plăcii a deasupra baloanelor cu mercur nu afectează câtuși de puțin înălțimea jetului.

Figura 62. Fântână sub presiune cu mercur. Jetul bate de zece ori mai mult decât diferența dintre nivelurile de mercur.

Vase înșelătoare

Pe vremuri - în secolele al XVII-lea și al XVIII-lea - nobilii se distrau cu următoarea jucărie instructivă: făceau o cană (sau ulcior), în partea superioară a căreia se aflau decupaje mari cu model (Fig. 63). O astfel de cană plină cu vin era oferită unui oaspete ignorant, peste care se putea râde cu nepedepsire. Cum să bei din ea? Nu-l poți înclina: vinul se va turna din multe găuri și nici o picătură nu va ajunge la gură. Se va întâmpla ca într-un basm:

Figura 63. Urciorul înșelător de la sfârșitul secolului al XVIII-lea și secretul construcției sale.
Miere, bea bere,
Da, doar și-a udat mustața.
Dar cine știa secretul amenajării unor astfel de căni - secretul care este arătat în fig. 63 din dreapta, - a astupat orificiul B cu degetul, a luat gura în gură și a tras lichidul în sine fără a înclina vasul: vinul a urcat prin orificiul E de-a lungul canalului din interiorul mânerului, apoi de-a lungul continuării sale C. în interiorul marginii superioare a cănii și ajunse la gura de scurgere.
Nu cu mult timp în urmă, căni similare au fost făcute de olarii noștri. Mi s-a întâmplat într-o casă să văd un exemplu al muncii lor, ascunzând mai degrabă cu pricepere secretul construcției vasului; pe cană era inscripția: „Bea, dar nu turna peste”.

Cât cântărește apa într-un pahar răsturnat?

„Desigur, nu cântărește nimic: apa nu ține într-un astfel de pahar, se revarsă”, spui.
- Și dacă nu se revarsă? am sa intreb. - Ce atunci?
De fapt, este posibil să păstrezi apa într-un pahar răsturnat, astfel încât să nu se reverse. Acest caz este prezentat în Fig. 64. Un pahar de sticlă răsturnat, legat la fund de o tigaie de solzi, este umplut cu apă, care nu se revarsă, deoarece marginile paharului sunt scufundate într-un vas cu apă. Pe cealaltă tigaie a cântarului se pune exact același pahar gol.
Care tigaie din cântare va depăși?

Figura 64. Care cupă va câștiga?
Cel de care este legat paharul cu apă răsturnat va trage. Această sticlă suferă presiunea atmosferică completă de sus și presiunea atmosferică de jos, slăbită de greutatea apei conținute în pahar. Pentru echilibrarea ceștilor, ar fi necesar să umpleți cu apă un pahar așezat deasupra altei cani.
În aceste condiții, așadar, apa din paharul răsturnat cântărește la fel ca în cea așezată pe fund.

De ce sunt atrase navele?

În toamna anului 1912, vaporul oceanic Olympic, pe atunci una dintre cele mai mari nave din lume, a avut următorul incident. Olimpic a navigat în larg și aproape paralel cu acesta, la o distanță de sute de metri, o altă navă, un crucișător blindat mult mai mic Gauk, a trecut cu viteză mare. Când ambele nave au luat poziția prezentată în fig. 65, s-a întâmplat ceva neașteptat: nava mai mică s-a îndepărtat rapid de cale, ca și cum ar fi ascultat de o forță invizibilă, și-a întors prova către vaporul mare și, neascultând de cârmă, s-a deplasat aproape direct spre ea. A avut loc o coliziune. Gauk-ul și-a trântit nasul în lateralul lui Olmpik; lovitura a fost atât de puternică, încât „Gauk” a făcut o gaură mare în lateralul „Olimpicului”.

Figura 65. Poziția navelor cu aburi „Olympic” și „Gauk” înainte de ciocnire.
Când acest caz ciudat a fost examinat în instanța maritimă, căpitanul gigantului „Olimpic” a fost găsit vinovat, pentru că, - se arată în hotărârea instanței, - nu a dat ordin să cedeze trecerea „Gaukului” de peste drum. .
Curtea nu a văzut aici, așadar, nimic extraordinar: simpla neglijență a căpitanului, nimic mai mult. Între timp, a avut loc o împrejurare complet neprevăzută: un caz de atracție reciprocă a navelor pe mare.
Astfel de cazuri s-au întâmplat de mai multe ori, probabil înainte, cu deplasarea paralelă a două nave. Dar până când au fost construite nave foarte mari, acest fenomen nu s-a manifestat cu atâta forță. Când apele oceanelor au început să arate „orașele plutitoare”, fenomenul de atracție a navelor a devenit mult mai vizibil; comandanții navelor de război socotesc cu el atunci când manevrează.
Din același motiv s-au produs probabil numeroase accidente ale navelor mici care navigau în vecinătatea marilor nave de pasageri și militare.
Ce explică această atracție? Desigur, nu poate fi vorba de atracție conform legii gravitației universale a lui Newton; am văzut deja (în capitolul IV) că această atracție este prea neglijabilă. Motivul fenomenului este cu totul diferit și se explică prin legile fluxului de lichide în tuburi și canale. Se poate dovedi că, dacă un lichid curge printr-un canal care are constricții și dilatații, atunci în părțile înguste ale canalului curge mai repede și exercită o presiune mai mică pe pereții canalului decât în ​​locurile largi, unde curge mai calm și pune mai multă presiune. pe pereți (așa-numitul „principiu Bernoulli”). ").
Același lucru este valabil și pentru gaze. Acest fenomen din doctrina gazelor se numește efectul Clément-Desorme (după fizicienii care l-au descoperit) și este adesea numit „paradoxul aerostatic”. Pentru prima dată acest fenomen, după cum se spune, a fost descoperit întâmplător în următoarele circumstanțe. Într-una dintre minele franceze, unui muncitor i s-a ordonat să închidă deschiderea izolației exterioare cu un scut, prin care era furnizat aer comprimat în mină. Muncitorul s-a zbătut mult timp cu un curent de aer, dar deodată scutul a trântit de la sine adit cu atâta forță încât, dacă scutul nu ar fi fost suficient de mare, ar fi fost atras în trapa de ventilație împreună cu muncitorul speriat.
De altfel, această caracteristică a fluxului de gaze explică acțiunea atomizatorului. Când suflam (Fig. 67) în genunchiul a, care se termină într-o constricție, aerul, trecând în constricție, își reduce presiunea. Astfel, există aer cu presiune redusă deasupra tubului b și, prin urmare, presiunea atmosferei conduce lichidul din sticlă în sus pe tub; la gaura, lichidul intra in jetul de aer suflat si este pulverizat in el.
Acum vom înțelege care este motivul atracției navelor. Când două nave cu aburi navighează paralel una cu alta, se obține un fel de canal de apă între părțile lor. Într-un canal obișnuit, pereții sunt staționari, iar apa se mișcă; aici e invers: apa sta staționară, dar pereții se mișcă. Dar acțiunea forțelor nu se schimbă deloc: în locurile înguste ale picăturii în mișcare, apa apasă pe pereți mai puțin decât în ​​spațiul din jurul vaporilor. Cu alte cuvinte, părțile laterale ale navelor cu aburi care se confruntă unele cu altele suferă o presiune mai mică din partea apei decât părțile exterioare ale navelor. Ce ar trebui să se întâmple ca urmare a acestui fapt? Navele trebuie să se deplaseze una spre alta sub presiunea apei exterioare și este firesc ca nava mai mică să se miște mai vizibil, în timp ce cea mai masivă rămâne aproape nemișcată. De aceea, atracția este deosebit de puternică atunci când o navă mare trece rapid pe lângă una mică.

Figura 66. În porțiunile înguste ale canalului, apa curge mai repede și apasă pe pereți mai puțin decât în ​​cele late.

Figura 67. Pistol de pulverizare.

Figura 68. Curgerea apei între două nave cu pânze.
Deci, atractia navelor se datoreaza actiunii de aspirare a apei curgatoare. Așa se explică și pericolul rapidurilor pentru scălător, efectul de aspirație al vârtejului. Se poate calcula că debitul de apă dintr-un râu cu o viteză moderată de 1 m pe secundă atrage un corp uman cu o forță de 30 kg! O astfel de forță nu este ușor de rezistat, mai ales în apă, când propria greutate corporală nu ne ajută să menținem stabilitatea. În cele din urmă, acțiunea de retragere a unui tren cu mișcare rapidă se explică prin același principiu Bernoulli: un tren cu o viteză de 50 km pe oră târăște o persoană din apropiere cu o forță de aproximativ 8 kg.
Fenomenele asociate cu „principiul Bernoulli”, deși destul de comune, sunt puțin cunoscute în rândul nespecialiștilor. Prin urmare, va fi util să ne oprim asupra ei mai detaliat. Următorul este un extras dintr-un articol pe această temă publicat într-o jurnal de știință populară.

Principiul lui Bernoulli și consecințele lui

Principiul, afirmat pentru prima dată de Daniel Bernoulli în 1726, spune: într-un jet de apă sau aer, presiunea este mare dacă viteza este mică, iar presiunea este scăzută dacă viteza este mare. Există limitări cunoscute ale acestui principiu, dar nu ne vom opri aici asupra lor.
Orez. 69 ilustrează acest principiu.
Aerul este suflat prin tubul AB. Dacă secțiunea transversală a tubului este mică, ca în a, viteza aerului este mare; unde secțiunea transversală este mare, ca în b, viteza aerului este scăzută. Acolo unde viteza este mare, presiunea este scăzută, iar acolo unde viteza este mică, presiunea este mare. Datorită presiunii scăzute a aerului din a, lichidul din tubul C se ridică; în același timp, presiunea puternică a aerului în b face ca lichidul din tubul D să se scufunde.

Figura 69. Ilustrarea principiului Bernoulli. În partea îngustă (a) a tubului AB, presiunea este mai mică decât în ​​partea largă (b).
Pe fig. Tubul 70 T este montat pe un disc de cupru DD; aerul este suflat prin tubul T și mai departe de discul liber dd. Aerul dintre cele două discuri are o viteză mare, dar această viteză scade rapid pe măsură ce se apropie de marginile discurilor, pe măsură ce secțiunea transversală a fluxului de aer crește rapid și inerția aerului care iese din spațiul dintre discuri este a depasi. Dar presiunea aerului din jurul discului este mare, deoarece viteza este mică, iar presiunea aerului dintre discuri este mică, deoarece viteza este mare. Prin urmare, aerul care înconjoară discul are un efect mai mare asupra discurilor, tinzând să le apropie mai mult decât fluxul de aer dintre discuri, tinzând să le împingă în afară; ca urmare, discul dd se lipește de discul DD cu cât este mai puternic, cu atât curentul de aer în T este mai puternic.
Orez. 71 reprezintă analogia cu fig. 70, dar numai cu apă. Apa care se mișcă rapid de pe discul DD este la un nivel scăzut și se ridică la un nivel mai ridicat al apei liniștite în bazin pe măsură ce se rotește în jurul marginilor discului. Prin urmare, apa liniștită de sub disc are o presiune mai mare decât apa în mișcare deasupra discului, ceea ce face ca discul să se ridice. Tija P nu permite deplasarea laterală a discului.

Figura 70. Experiență cu discuri.

Figura 71. Discul DD se ridică pe tija P când se toarnă pe acesta un jet de apă din rezervor.
Orez. 72 prezintă o minge ușoară plutind într-un jet de aer. Jetul de aer lovește mingea și o împiedică să cadă. Când bila iese din jet, aerul din jur o împinge înapoi în jet, deoarece presiunea aerului ambiant de viteză mică este mare și presiunea aerului de mare viteză din jet este scăzută.
Orez. 73 reprezintă două nave care se deplasează una lângă alta în apă calmă sau, ceea ce înseamnă același lucru, două nave stând una lângă alta și curgând în jurul apei. Debitul este mai restrâns în spațiul dintre vase, iar viteza apei în acest spațiu este mai mare decât pe ambele părți ale vaselor. Prin urmare, presiunea apei dintre nave este mai mică decât pe ambele părți ale navelor; presiunea mai mare a apei care înconjoară navele le apropie. Marinarii știu foarte bine că două nave care navighează una lângă alta sunt puternic atrase una de cealaltă.

Figura 72. O minge susținută de un jet de aer.

Figura 73. Două nave care se deplasează în paralel par să se atragă una pe cealaltă.

Figura 74. Când navele înaintează, nava B își întoarce prova spre nava A.

Figura 75. Dacă aerul este suflat între două bile ușoare, acestea se apropie una de cealaltă până se ating.
Un caz mai grav poate apărea atunci când o navă urmează alta, așa cum se arată în fig. 74. Cele două forţe F şi F, care unesc navele, tind să le întoarcă, iar nava B se întoarce spre L cu o forţă considerabilă. O coliziune în acest caz este aproape inevitabilă, deoarece cârma nu are timp să schimbe direcția navei.
Fenomenul descris în legătură cu fig. 73 poate fi demonstrat prin suflarea de aer între două bile de cauciuc ușoare suspendate așa cum se arată în fig. 75. Dacă se suflă aer între ei, se apropie și se lovesc.

Scopul vezicii de pește

Despre ce rol joacă vezica natatoare a peștilor, de obicei spun și scriu - s-ar părea destul de plauzibil - următoarele. Pentru a ieși din adâncuri spre straturile de suprafață ale apei, peștele își umflă vezica natatoare; apoi volumul corpului ei crește, greutatea apei deplasate devine mai mare decât greutatea proprie - și, conform legii înotului, peștele se ridică. Pentru a opri ascensiunea sau a coborî, ea, dimpotrivă, își comprimă vezica natatoare. Volumul corpului, și odată cu el greutatea apei deplasate, scade, iar peștele se scufundă în fund conform legii lui Arhimede.
O astfel de idee simplificată a scopului vezicii înotătoare a peștilor datează din vremea oamenilor de știință ai Academiei Florentine (secolul al XVII-lea) și a fost exprimată de profesorul Borelli în 1685. Timp de mai bine de 200 de ani, a fost acceptată fără obiecție. , a reușit să prindă rădăcini în manualele școlare și doar prin lucrările unor noi cercetători (Moreau, Charbonel) s-a descoperit deplina inconsecvență a acestei teorii,
Bula are, fără îndoială, o legătură foarte strânsă cu înotul peștilor, deoarece peștii, în care bula a fost îndepărtată artificial în timpul experimentelor, puteau rămâne în apă doar lucrând din greu cu aripioarele lor, iar când această muncă a fost oprită, ei a căzut la fund. Care este adevăratul său rol? Foarte limitat: nu ajuta peștele decât să stea la o anumită adâncime – exact la cea la care greutatea apei deplasată de pește este egală cu greutatea peștelui însuși. Când peștele, prin munca înotătoarelor sale, cade sub acest nivel, corpul său, experimentând o presiune externă mare din partea apei, se contractă, stoarce bula; greutatea volumului de apă deplasat scade, devine mai mică decât greutatea peștelui, iar peștele cade necontrolat. Cu cât scade mai jos, cu atât presiunea apei devine mai puternică (cu 1 atmosferă la coborâre la fiecare 10 m), cu atât corpul peștelui este mai stors și cu atât mai rapid continuă să cadă.
Același lucru, numai în sens opus, se întâmplă atunci când peștele, după ce a părăsit stratul unde era în echilibru, este mutat prin munca înotătoarelor sale în straturi mai înalte. Corpul ei, eliberat de o parte a presiunii externe și încă izbucnind din interior cu o vezică natatoare (în care presiunea gazului era până în acest punct în echilibru cu presiunea apei din jur), crește în volum și, ca urmare , plutește mai sus. Cu cât peștele se ridică mai mult, cu atât corpul său se umflă mai mult și, în consecință, cu atât mai rapid crește. Peștele nu poate preveni acest lucru prin „strângerea vezicii urinare”, deoarece pereții vezicii sale natatoare sunt lipsiți de fibre musculare care i-ar putea schimba în mod activ volumul.
Perelman Ya.I. Mecanici distractive. Editat de R. Bonchkovsky - Editura Cooperative, 1933. - 241 p.
Descarca(Link direct) : zanim_mech.djvu Anterior 1 .. 6 > .. >> Următorul

Ceea ce s-a spus ne explică, printre altele, de ce frecarea împotriva unui corp imobil este considerată în mecanică ca o forță, deși nu poate provoca nicio mișcare.

Frecarea este o forță deoarece încetinește mișcarea. Asemenea forțe, care ele însele nu pot da naștere la mișcare, ci sunt doar capabile să încetinească mișcarea care a apărut deja (sau să echilibreze alte forțe), sunt numite „pasive” în contrast cu forțele motrice sau active.

Să subliniem din nou că corpurile nu tind să rămână în repaus, ci pur și simplu să rămână în repaus. Diferența de aici este aceeași ca între un casnic încăpățânat care iese greu din apartament și o persoană care se întâmplă să fie acasă, dar este gata să părăsească apartamentul la cea mai mică provocare. Corpurile fizice prin natura lor nu sunt deloc „corpuri de casă”; dimpotrivă, sunt extrem de mobile, deoarece este suficient să aplici chiar și cea mai neînsemnată forță unui corp liber - și se pune în mișcare. Expresia „corpul se străduiește să rămână în repaus” este de asemenea nepotrivită deoarece corpul scos din starea de repaus nu se întoarce singur la el, ci, dimpotrivă, păstrează pentru totdeauna mișcarea care i-a fost comunicată (în absență, desigur, a forțelor care interferează cu mișcarea).

O mare parte din acele neînțelegeri care sunt asociate cu legea inerției se datorează acestui cuvânt neglijent „se străduiește” care s-a strecurat în majoritatea manualelor de fizică și mecanică.

Nu mai puțin dificilă pentru o înțelegere corectă este a treia lege a lui Newton, la care ne întoarcem acum.

ACȚIUNE ȘI REACȚIE

Dorind să „Deschidă ușa, o tragi de mâner spre tine. Mușchiul mâinii tale, contractându-ți, își adună capetele: trage ușa și trunchiul tău cu o forță egală.

la sud la altul. In acest caz, este clar ca intre corpul tau si usa actioneaza doua forte, una aplicata pe usa, cealalta pe corpul tau. Același lucru, desigur, se întâmplă atunci când ușa se deschide nu asupra ta, ci departe de tine: forțele împing ușa și corpul tău în afară.

Ceea ce observăm aici pentru forța musculară este adevărat pentru orice forță în general, indiferent de natura acesteia. Fiecare tensiune actioneaza in doua directii opuse; are, la figurat vorbind, două capete (două forţe): unul este aplicat corpului, asupra căruia, cum spunem, acţionează forţa; celălalt este atașat de corpul pe care îl numim activ. Este obișnuit să exprimăm pe scurt ceea ce s-a spus în mecanică - prea scurt pentru o înțelegere clară - astfel: „acțiunea este egală cu nrot și acțiune”.

Sensul acestei legi este că toate forțele naturii sunt forțe duble. In fiecare caz de manifestare a actiunii unei forte, trebuie sa va imaginati ca undeva in (alt loc) exista o alta forta egala cu aceasta, dar indreptata in sens invers.Aceste doua forte actioneaza fara greseala intre doua puncte, incercand pentru a le apropia sau a le împinge în afară.

Să luăm în considerare (Fig. 5) forțele / \ QwK care acționează asupra unei greutăți suspendate de aerul unui copil

Orez. 5. Forțe (P9 Q, R)1 care acționează asupra greutății unui balon pentru copii. Unde sunt forțele opuse?

minge înfundată. Împingerea P a mingii, forța Q a frânghiei și greutatea Tv a bobinei sunt forțe aparent unice. Dar asta este numai

distragerea atenției de la realitate; de fapt, pentru fiecare dintre cele trei forțe există o egală cu aceasta, dar (opusă ca forță de direcție. Și anume, forța opusă forței P - se aplică balonului (Fig. 6, forța F1); forța opusă asupra forței Q - acționează asupra ru -KU (Qi) y în centrul globului se aplică o forță opusă forței R (forța /?, Fig. 6), deoarece greutatea nu este atrasă numai de Pământ, dar îl și atrage.

Încă o notă importantă. Când întrebăm despre cantitatea de tensiune dintr-o frânghie ale cărei capete sunt întinse cu forțe de 1 kg, întrebăm, în esență, despre prețul de 10-<копеечной почтовой марки. Ответ содержится в самом вопросе: веревка на-кг. Сказать «веревка растягивается двумя

Orez. 6. Ogvst la întrebarea figurii anterioare: Pj9Q1Ji^-forţe opuse.

tras cu o forță de 1 cu o forță de 1 kg” sau „o frânghie este supusă unei tensiuni de 1 kg” înseamnă a exprima literal același gând.

"La urma urmei, nu poate exista o altă tensiune de 1 kg, cu excepția a ceea ce, care constă din două forțe direcționate în direcții opuse. Uitând acest lucru, ele cad adesea în erori grosolane, exemple despre care le vom da acum.

PROBLEMA CEI DOI CAI

Doi cai întind un arc de oțel cu o forță de 100 kg fiecare. Ce arată săgeata Steelyard?

Mulți răspund: 100 + 100 = 200 kg. Răspunsul este incorect. Forțele de 100 kg, cu care caii trag, provoacă,

Orez. 7. Fiecare cal trage cu o forță de 100 kg. Câte spectacole

arcul de primăvară?

după cum tocmai am văzut, tensiunea nu este de 200, ci de doar 100 kg.

Prin urmare, apropo, când emisferele Magdeburgului au fost întinse cu 8 cai într-o direcție și 8 în sens opus, nu trebuie să creadă că au fost întinse cu forța a 16 cai. În absența a 8 cai oponenți, cei 8 rămași nu ar avea niciun efect asupra emisferelor. Un opt de cai ar putea fi înlocuit doar cu un zid.

* PROVOCAREA O

Orez. 8. Care barca va ateriza prima?