În această carte, autorul caută nu atât să informeze cititorul despre noi cunoștințe, cât să-l ajute „să învețe ceea ce știe”, adică să aprofundeze și să reînvie informațiile de bază din fizică pe care le are deja, să-l învețe să-l învețe în mod conștient. eliminați-le și pentru a încuraja aplicarea lor versatilă. Acest lucru se realizează luând în considerare o serie pestriță de puzzle-uri, întrebări complicate, povești distractive, probleme amuzante, paradoxuri și comparații neașteptate din domeniul fizicii, legate de gama fenomenelor cotidiene sau extrase din cunoscute opere de science fiction-fiction. Compilatorul a folosit pe scară largă acest din urmă tip de material, considerându-l ca fiind cel mai potrivit pentru scopurile colecției: sunt date fragmente din romanele și poveștile lui Jules Verne, Wells, Mark Twain și alții. Experiențele fantastice descrise în ei, pe lângă ispita lor, pot juca și un rol important în predare ca ilustrații vii.

Compilatorul a încercat, în măsura în care a putut, să dea prezentării o formă în exterior interesantă, să confere subiectului atractiv. S-a ghidat după axioma psihologică că interesul pentru un subiect mărește atenția, facilitează înțelegerea și, în consecință, contribuie la o asimilare mai conștientă și mai durabilă.

Contrar obiceiului stabilit pentru astfel de colecții, în „Fizica distractivă” se acordă foarte puțin spațiu descrierii experimentelor fizice amuzante și spectaculoase. Această carte are un alt scop decât colecțiile care oferă material pentru experimentare. Scopul principal al „Fizicii distractive” este acela de a excita activitatea imaginației științifice, de a învăța cititorul să gândească în spiritul științei fizice și de a crea în memoria sa numeroase asocieri de cunoștințe fizice cu cele mai diverse fenomene ale vieții, cu tot ceea ce intră de obicei în contact. Cadrul pe care compilatorul a încercat să adere la revizuirea cărții a fost dat de V.I. Lenin în următoarele cuvinte: exemple ale principalelor concluzii din aceste date, determinând cititorul gânditor la întrebări suplimentare și ulterioare. Scriitorul popular nu presupune un cititor necugetat, nedoritor sau incapabil de a gândi; dimpotrivă, el presupune la un cititor nedezvoltat o intenție serioasă de a lucra cu capul și îl ajută să facă această muncă serioasă și grea, îl conduce, ajutându-l. să facă primii pași și să-l învețe să meargă mai departe de unul singur.”.

Având în vedere interesul manifestat de cititori pentru istoria acestei cărți, vă prezentăm câteva date bibliografice despre aceasta.

„Entertaining Physics” „s-a născut” în urmă cu un sfert de secol și a fost primul născut dintr-o mare familie de cărți a autorului său, numărând acum câteva zeci de membri.

„Fizica distractivă” a avut norocul să pătrundă – după cum mărturisesc scrisorile cititorilor – în cele mai îndepărtate colțuri ale Uniunii.

Distribuția semnificativă a cărții, care mărturisește interesul profund al cercurilor largi pentru cunoștințele fizice, impune autorului o serioasă responsabilitate pentru calitatea materialului său. Conștiința acestei responsabilități explică numeroasele modificări și completări din textul „Fizicii distractive” din reeditări. Cartea, s-ar putea spune, a fost scrisă în toți cei 25 de ani de existență. În ultima ediție, abia jumătate din textul primei s-a păstrat și aproape niciuna dintre ilustrații.

Autorul a primit solicitări de la alți cititori să se abțină de la reelaborarea textului pentru a nu-i forța „din cauza unei duzini de pagini noi să achiziționeze fiecare retipărire”. Astfel de considerații îl pot scuti cu greu pe autor de obligația de a-și îmbunătăți opera în orice mod posibil. „Fizica distractivă” nu este opera de ficțiune, iar eseul este științific, deși popular. Subiectul său - fizica - chiar și în temeiurile sale inițiale este îmbogățit constant cu material proaspăt, iar cartea trebuie să o includă periodic în textul său.

Pe de altă parte, se aude adesea reproșuri că „Fizica distracției” nu acordă spațiu unor subiecte precum ultimele progrese ingineria radio, scindarea nucleului atomic, teoriile fizice moderne etc. Reproșurile de acest fel sunt rodul unei neînțelegeri. „Fizica distractivă” are o setare țintă bine definită; luarea în considerare a acestor întrebări este sarcina altor lucrări.

La „Fizica distractivă”, pe lângă a doua ei carte, se învecinează alte câteva lucrări ale aceleiași autoare. Unul este destinat unui cititor relativ nepregătit care nu s-a angajat încă într-un studiu sistematic al fizicii și se intitulează „Fizica la fiecare pas” (publicat la „Detizdat”). Ceilalți doi, dimpotrivă, se referă la cei care și-au terminat deja cursul de fizică din liceu. Acestea sunt „Mecanica distracției” și „Știți fizică?”. Ultima carte este, parcă, sfârșitul „Fizicii distractive”.

Pe această pagină voi strânge cărți despre fizica divertisment cunoscute de mine: cărți pe care le am acasă, link-uri către povești și recenzii despre astfel de cărți.

Vă rugăm să adăugați în comentarii ce cărți științifice distractive cunoașteți.

N.M. Zubkov „Știința gustoasă” Experiențe și experimente în bucătărie pentru copii de la 5 la 9 ani. O carte simplă. Aș scădea vârsta, prea simplu și experimente celebre, ca să plutiți un ou în apă sărată și să înfășurați înghețata într-o haină de blană. În cea mai mare parte, răspunsuri la „de ce?” ale copiilor. Deși, poate sunt exagerat de exigent) Deci, în principiu, totul este frumos și de înțeles)

L. Gendenstein și alții „Mecanici” este o carte din copilăria mea. În ea, sub formă de benzi desenate, prietenii se familiarizează cu legile mecanicii. Această cunoștință are loc în joc, în conversație, în general, între timpuri. Mi-a plăcut foarte mult de ea atunci și încă o fac. Poate de la ea a început pasiunea mea pentru fizică?

„Enciclopedia copiilor”. Acest Talmud este tot din copilăria mea. Contine 5 volume. Există și despre artă, și despre geografie, biologie, istorie. Iar acesta este firesc. De câte ori îl deschid, sunt atât de convins că vechile enciclopedii nu sunt ca cele actuale. Desenele sunt adevărate alb-negru (în mare parte), dar există mult mai multe informații.

A. V. Lukyanova „Fizică adevărată pentru băieți și fete”. Prima carte despre fizică pe care mi-am cumpărat-o. Ce de spus? Nu a fost imediat impresionat. Cartea este de format mare, desenele sunt frumoase, hârtia groasă, prețul mare. Și de fapt, nu mult. Dar, în principiu, poți să citești, să te uiți la poze cu copilul tău.

A. Dmitriev „Cufărul bunicului”. Acest mic pamflet este preferatul meu. Aproape autopublicat în design, dar toate experimentele, jucăriile științifice sunt descrise într-un mod foarte accesibil și simplu.

Tom Tit „Distracție științifică”. Peste tot această carte este foarte lăudată, dar nici nu mi-a plăcut prea mult. Experimentele sunt interesante. Dar nu există nicio explicație. Și fără o explicație, iese cumva prost.

Y. Perelman „Mecanica distractivă”, „Fizica la fiecare pas”, „Fizica distractivă”. Perelman, desigur, este un clasic al genului. Cu toate acestea, cărțile lui nu sunt pentru cei mici.

Bruno Donath „Fizica în jocuri”. Seamănă cu Tom Tit, doar că oarecum mai ușoară percepția mea și se dau explicații pentru toate experimentele și jocurile.

LA. Sikoruk "Fizica pentru copii". Seamănă cu Gendenstein-ul meu „Mecanicii” din copilărie. Nu, aceasta nu este benzi desenate, ci cunoștință cu legi fizice natura merge în conversație și între fapte. Nu am găsit această carte la vânzare, pentru că o am doar tipărită.

Ei bine, ultimul meu hobby sunt cărțile cu experimente științifice.

Da. I. Perelman

Fizica distractivă

EDITORIAL

Ediția propusă a „Fizicii distractive” le repetă practic pe cele precedente. Ya. I. Perelman a lucrat la carte mulți ani, îmbunătățind textul și completându-l, iar pentru ultima oară în viața autorului cartea a fost publicată în 1936 (ediția a treisprezecea). La editarea edițiilor ulterioare, editorii nu și-au propus ca scop o revizuire radicală a textului sau completări semnificative: autorul a ales conținutul principal al „Fizicii distractive” în așa fel încât, ilustrând și aprofundând informațiile de bază din fizică, acesta nu a devenit depășit până acum. În plus, a trecut atât de mult timp din 1936 încât dorința de a reflecta ultimele realizări fizica ar duce atât la o creștere semnificativă a cărții, cât și la o schimbare a „faței” acesteia. De exemplu, textul autorului despre principiile zborului spațial nu este depășit, dar material real există deja atât de multe în acest domeniu încât se poate trimite cititorul doar la alte cărți dedicate în mod special acestui subiect. Edițiile a XIV-a și a XV-a (1947 și 1949) au fost editate de prof. A. B. Mlodzeevski. La pregătirea celei de-a XVI-a ediții (1959-1960) a participat conf. univ. V. A. Ugarov. La editarea tuturor publicațiilor care au apărut fără autor, au fost înlocuite doar cifrele învechite, au fost retrase proiecte care nu se justificau și au fost făcute completări și note separate.

Această carte este o colecție de sine stătătoare care nu este o continuare directă a primei cărți de Fizică distractivă. Succesul primei culegeri l-a determinat pe autor să prelucreze restul materialului acumulat și astfel a fost compilată această a doua sau, mai degrabă, o altă carte, care acoperă aceleași departamente de fizică.

În cartea propusă, ca și în prima, compilatorul caută nu atât să comunice cunoștințe noi, cât să revigoreze și să reîmprospăteze cele mai simple informații despre fizică pe care cititorul le are deja. Scopul cărții este de a stimula activitatea imaginației științifice, de a învăța să gândim în spiritul fizicii și de a dezvolta obiceiul de a diversifica aplicarea cunoștințelor. Prin urmare, în „Fizica distracției” un loc secundar este acordat descrierii experimentelor spectaculoase; puzzle-urile fizice ies în prim-plan, sarcini interesante, paradoxuri instructive, întrebări complicate, comparații neașteptate din domeniul Fenomenelor fizice etc. În căutarea unui astfel de material, compilatorul apelează la cercul fenomenelor din viața de zi cu zi, la domeniul tehnologiei, la natură, la paginile științei. romane de ficțiune, - într-un cuvânt, la tot ceea ce, fiind în afara manualului și a cabinetului fizic, este capabil să atragă atenția unui cititor iscoditor.

În destinația cărții nu pentru studiu, ci pentru lectură, compilatorul a încercat, în măsura în care a putut, să ofere o suprapunere și o formă în exterior interesantă, pe baza faptului că interesul pentru subiect crește atenția, sporește activitatea gândirii și , în consecință, contribuie la o asimilare mai conștientă. Pentru a renaște interesul pentru calculele fizice, unele articole din această colecție au introdus material de calcul (ceea ce aproape nu a fost făcut niciodată în prima carte). În general, această colecție de selecție de materiale este destinată unui cititor ceva mai pregătit decât prima carte de Fizică distractivă, deși diferența în acest sens între cele două cărți este atât de mică încât pot fi citite în orice ordine și independent una de cealaltă. A treia carte „Fizica distractivă nu există. În schimb, autorul său a compilat următoarele cărți: „Mecanica distractivă”, „Cunoști fizica?” și, în plus, o carte separată dedicată astronomiei: „Entertaining Astronomy”.

1936 Y. Perelman

Capitol unul

LEGILE DE BAZĂ ALE MECANICII

Cel mai ieftin mod de a călători

Scriitorul francez spiritual al secolului al XVII-lea, Cyrano de Bergerac, în satiric „Istoria statelor pe Lună” (1652) povestește, printre altele, despre un astfel de presupus incident. caz uimitor. Urmărind experimente fizice, a fost odată, într-un mod de neînțeles, ridicat în aer, împreună cu baloanele. Când, după câteva ore, a reușit să coboare din nou la pământ, atunci, spre uimirea lui, s-a trezit nu în Franța natală și nici măcar în Europa, ci pe continentul Americii de Nord, în Canada! Zborul tău neașteptat Oceanul Atlantic scriitorului francez, însă, o găseşte destul de firească. El o explică prin faptul că în timp ce călătorul involuntar a fost separat de suprafața pământului, planeta noastră a continuat să se rotească spre est ca înainte; de aceea, când s-a scufundat, sub picioarele lui în loc de Franța era continentul Americii.

S-ar părea, ce mod ieftin și ușor de a călători! Trebuie doar să te ridici deasupra Pământului și să stai în aer cel puțin câteva minute pentru a coborî într-un loc complet diferit, departe spre vest. În loc să faci călătorii obositoare prin continente și oceane, poți să stai nemișcat deasupra Pământului și să aștepți până când el însuși înlocuiește o destinație pentru călător.

Din pacate, mod uimitor acesta nu este altceva decât o fantezie. În primul rând, după ce ne-am ridicat în aer, noi, în esență, nu suntem încă separați de glob: rămânem conectați cu învelișul său gazos, stăm în atmosfera sa, care participă și la rotația Pământului în jurul axei sale. Aerul (sau, mai degrabă, straturile sale mai dense inferioare) se rotește cu Pământul, luând cu el tot ce se află în el: nori, avioane, toate păsările zburătoare, insectele etc. Dacă aerul nu a participat la rotația globului, apoi stând pe pământ, am simți constant cel mai puternic vant, în comparație cu care cel mai groaznic uragan ar părea o pufătură blândă). La urma urmei, este complet indiferent: dacă stăm pe loc și aerul trece pe lângă noi sau, dimpotrivă, aerul este nemișcat și ne mișcăm în el; în ambele cazuri simțim la fel vânt puternic. Un motociclist care se deplasează cu o viteză de 100 km pe oră simte cel mai puternic vânt în contra chiar și pe vreme perfect calmă.

Figura 1. Este posibil să vedem cum se rotește globul de pe un balon? (Figura nu la scară).

Acesta este primul. În al doilea rând, chiar dacă ne-am putea ridica în straturile superioare ale atmosferei, sau dacă Pământul nu ar fi deloc înconjurat de aer, nici atunci nu am putea folosi calea ieftină de călătorie la care fanteza satiricul francez. De fapt, separându-ne de suprafața Pământului în rotație, continuăm să ne mișcăm prin inerție cu aceeași viteză, adică cu aceeași viteză cu care se mișcă Pământul sub noi. Când coborâm din nou, ne aflăm chiar în locul de care ne-am despărțit mai devreme, așa cum, săriți în vagonul unui tren în mișcare, coborâm în același loc. Adevărat, ne vom deplasa prin inerție în linie dreaptă (pe o tangentă), iar Pământul sub noi - într-un arc; dar pentru perioade scurte de timp acest lucru nu schimbă problema.

„Pământ, oprește-te!”

Celebrul scriitor englez HG Wells are o poveste fantastică despre cum un anume funcționar a făcut minuni. Un tânăr foarte îngust la minte, prin voința sorții, s-a dovedit a fi proprietarul unui dar uimitor: nu trebuia decât să-și exprime orice dorință și aceasta a fost imediat împlinită. Cu toate acestea, darul tentant, după cum s-a dovedit, nu a adus nici proprietarului, nici altor oameni altceva decât probleme. Sfârșitul acestei povești este instructiv pentru noi.

După o noapte îndelungată de băutură, grefierul de minuni, temându-se să vină acasă în zori, și-a luat în cap să-și folosească darul pentru a prelungi noaptea. Cum să o facă? Este necesar să ordonați luminarilor cerului să-și oprească alergarea. Funcționarul nu s-a hotărât imediat asupra unei astfel de fapte extraordinare, iar când un prieten l-a sfătuit să o oprească pe Luna, el, privind-o atent, a spus în gând:

„- Mi se pare că e prea departe pentru asta... Ce părere ai?

Dar de ce să nu încerci? - a insistat Meidig (așa se numea un prieten. - Ya. P.). - Desigur, nu se va opri, vei opri doar rotația Pământului. Sper că asta nu rănește pe nimeni!

Hm, - spuse Fotheringay (funcționar. - J.P.), - Bine, o să încerc. Bine…

A luat o ipostază imperioasă, și-a întins mâinile peste lume și a spus solemn:

Pământ, oprește-te! Nu te mai învârti! Înainte să poată termina aceste cuvinte, prietenii zburau deja în spațiu cu o viteză de câteva zeci de mile pe minut.

În ciuda acestui fapt, a continuat să se gândească. În mai puțin de o secundă, a reușit să se gândească și să-și exprime următoarea dorință:

Orice s-ar întâmpla, să fiu viu și nevătămat!

Trebuie să recunoaștem că această dorință a fost exprimată la momentul potrivit. Încă câteva secunde – și a căzut pe niște pământ proaspăt săpat, iar în jurul lui, fără să-i aducă vreun rău, se năpusteau pietre, fragmente de clădiri, obiecte metalice de diferite feluri; zbura și o vaca nefericită, prăbușindu-se la lovirea pământului. Vântul a suflat cu o forță teribilă; nici măcar nu putea să ridice capul să privească în jur.

De neînțeles, exclamă el cu vocea frântă. - Ce s-a întâmplat? Furtuna, nu? Trebuie să fi făcut ceva greșit.

Privind în jur cât îi permiteau vântul și cozile fluturate ale jachetei, continuă:

Totul pare să meargă bine în rai. Aici este Luna. Ei bine, și orice altceva... Unde este orașul? Unde sunt casele și străzile? De unde a venit vântul? Nu am ordonat vântului să fie.

Fotheringay a încercat să se ridice în picioare, dar acest lucru s-a dovedit cu totul imposibil și așa că a înaintat în patru picioare, ținându-se de pietre și margini de pământ. Totuși, nu era încotro, pentru că, din câte se vedea de sub faldurile jachetei, aruncate de vânt peste capul magicianului reptile, totul în jur era o singură imagine a distrugerii.

Ceva în univers s-a deteriorat serios, s-a gândit el, dar ce anume este necunoscut.

Într-adevăr, s-a deteriorat. Fără case, fără copaci, fără creaturi vii de orice fel - nimic nu era vizibil. În jur zăceau doar ruine fără formă și fragmente eterogene, abia vizibile printre întregul uragan de praf.

Vinovatul de toate acestea nu a înțeles, desigur, care era treaba. Și totuși a fost explicat foarte simplu. După ce a oprit Pământul imediat, Fotheringay nu s-a gândit la inerție, dar între timp, în cazul unei opriri bruște a mișcării circulare, ar trebui inevitabil să arunce tot ce era pe el de pe suprafața Pământului. De aceea, casele, oamenii, copacii, animalele - în general, tot ceea ce nu era indisolubil legat de masa principală a globului, a zburat tangențial la suprafața sa cu viteza unui glonț. Și apoi toate acestea au căzut din nou pe Pământ, făcându-se în bucăți.

Fotheringay și-a dat seama că miracolul pe care îl făcuse nu avea un succes deosebit. Prin urmare, a fost cuprins de un profund dezgust pentru tot felul de minuni și și-a promis că nu le va mai face. Dar mai întâi a fost necesar să corectăm necazul pe care îl făcuse. Această problemă s-a dovedit a fi mare. Furtuna năvăli, nori de praf acopereau luna, iar în depărtare se auzea zgomotul apei care se apropia; Fotheringay văzu, la lumina fulgerului, un întreg zid de apă îndreptându-se cu o viteză teribilă spre locul pe care zăcea. A devenit hotărât.

Stop! strigă el, întorcându-se spre apă. - Nici un pas mai departe!

Apoi a repetat aceeași ordine pentru tunete, fulgere și vânt.

Totul era liniștit. Aşezându-se pe coapse, se gândi el.

Cum să nu fac din nou un fel de mizerie, se gândi el, apoi spuse: - În primul rând, când se va împlini tot ceea ce comand acum, lasă-mă să-mi pierd capacitatea de a face minuni și de a fi la fel ca oamenii obișnuiți. Nu avem nevoie de miracole. Jucărie prea periculoasă. Și în al doilea rând, să fie totul la fel ca înainte: același oraș, aceiași oameni, aceleași case, și eu însumi sunt la fel ca atunci.

scrisoare din avion

Imaginați-vă că vă aflați într-un avion care zboară rapid deasupra pământului. Mai jos sunt locuri familiare. Acum vei zbura deasupra casei în care locuiește prietenul tău. „Ar fi frumos să-i trimiți salutări”, îți fulgerează prin minte. Scrieți rapid câteva cuvinte pe o bucată de hârtie de caiet, legați biletul de un obiect greu, pe care mai târziu îl vom numi „încărcare” și, după ce așteptați momentul în care casa este chiar sub dvs., eliberați încărcătura de pe dvs. mâinile.

Esti in încredere deplină, desigur, că sarcina va cădea în grădina casei. Cu toate acestea, cade deloc în locul greșit, deși grădina și casa sunt situate chiar sub tine!

Privindu-l căzând din avion, ai vedea fenomen ciudat: sarcina coboară, dar în același timp continuă să rămână sub aeronavă, ca și cum ar aluneca de-a lungul unui fir invizibil legat de ea. Și când sarcina ajunge la sol, va fi cu mult înaintea locului pe care l-ați conturat.

Aici se manifestă aceeași lege a inerției, care ne împiedică să profităm de sfatul tentant de a parcurge drumul Bergeracului. În timp ce marfa se afla în avion, s-a deplasat împreună cu mașina. I-ai dat drumul. Dar, despărțindu-se de aeronavă și căzând, sarcina nu își pierde viteza inițială, ci, căzând, în același timp continuă să se miște în aer în aceeași direcție. Ambele mișcări, verticale și orizontale, se adună și, ca urmare, marfa zboară în jos într-o linie curbă, rămânând tot timpul sub aeronavă (cu excepția cazului în care, desigur, aeronava în sine își schimbă direcția sau viteza de zbor). Încărcătura zboară, în esență, la fel ca un corp aruncat orizontal, de exemplu un glonț aruncat dintr-un pistol îndreptat orizontal, zboară: corpul descrie o cale arcuită, care se termină la capăt pe pământ.

Rețineți că tot ceea ce s-a spus aici ar fi absolut adevărat dacă nu ar exista rezistență aerului. De fapt, această rezistență încetinește atât mișcarea verticală, cât și orizontală a încărcăturii, drept urmare încărcătura nu rămâne tot timpul chiar sub aeronavă, ci rămâne oarecum în urmă.

Abaterea liniei de plumb poate fi foarte semnificativă dacă aeronava zboară sus și cu viteza mare. Pe vreme calmă, o încărcătură care cade dintr-o aeronavă care zboară la o altitudine de 1000 m cu o viteză de 100 km pe oră va cădea cu 400 de metri în fața locului aflat pe verticală sub aeronavă (Fig. 2).

Calculul (dacă neglijăm rezistența aerului) este simplu. Din formula pentru traseul cu mișcare uniform accelerată

înţelegem asta

Prin urmare, de la o înălțime de 1000 m, piatra trebuie să cadă înăuntru

adică 14 sec.

În acest timp, va avea timp să se deplaseze în direcție orizontală

Bombardare

După ceea ce s-a spus, devine clar cât de dificilă este sarcina unui pilot militar care este instruit să arunce o bombă asupra anumit loc: trebuie să țină cont atât de viteza aeronavei, cât și de efectul aerului asupra corpului în cădere, cât și, în plus, și de viteza vântului. Pe fig. 3 reprezentate schematic căi diferite, descris de o bombă aruncată în anumite condiții. Dacă nu bate vânt, bomba aruncată se află de-a lungul curbei AP; de ce așa – am explicat mai sus. Cu un vânt bun, bomba este dusă înainte și se mișcă. de-a lungul curbei AG. Cu un vânt în contra de putere moderată, bomba cade de-a lungul curbei AD dacă vântul deasupra și dedesubt este același; dacă, așa cum se întâmplă adesea, vântul de dedesubt are o direcție opusă vântului de sus (deasupra - vântul în față, dedesubt - vântul din spate) , curba de cădere își schimbă aspectul și ia forma de linie A E.

Figura 2. O sarcină aruncată dintr-un avion zburător nu cade pe verticală, ci de-a lungul unei curbe.

Figura 3. Calea de-a lungul căreia cad bombele aruncate dintr-un avion. AR - pe vreme calmă; AG - cu vânt în spate, AD - cu vânt în fața, AE - cu vânt în față deasupra și cu vânt în spate dedesubt.

cale ferată non-stop

Când stai pe un peron staționar și un tren de curierat trece în grabă pe lângă ea, atunci sări în mașină în mișcare, desigur, este dificil. Dar imaginați-vă că și platforma de sub dvs. se mișcă, de altfel, cu aceeași viteză și în aceeași direcție cu trenul. Îți va fi greu atunci să intri în mașină?

Deloc: vei intra la fel de calm ca și când mașina ar sta pe loc. Deoarece atât dvs., cât și trenul vă deplasați în aceeași direcție cu aceeași viteză, atunci trenul este complet în repaus în raport cu dvs. Adevărat, roțile lui se întorc, dar vi se va părea că se întorc pe loc. Strict vorbind, toate acele obiecte pe care de obicei le considerăm nemișcate - de exemplu, un tren care stă în gară - se deplasează cu noi în jurul axei globului și în jurul Soarelui; totuși, în practică, putem ignora această mișcare, deoarece nu ne interferează câtuși de puțin.

În consecință, este destul de de imaginat să se aranjeze astfel încât trenul, trecând pe lângă gări, să primească și să debarcă pasagerii cu viteză maximă, fără oprire. Aranjamente de acest fel sunt adesea aranjate la expoziții pentru a permite publicului să-și vadă rapid și convenabil obiectivele turistice răspândite pe o zonă largă. Punctele extreme ale zonei expoziționale, parcă bandă nesfârșită, sunt legate prin cale ferată; pasagerii pot intra și ieși din vagoane în orice moment și în orice loc la viteza maximă a trenului.

Acest dispozitiv curios este prezentat în desenele însoțitoare. Pe fig. 4 litere A și B marchează stațiile extreme. Fiecare stație are o platformă fixă ​​circulară înconjurată de un disc inelar rotativ mare. În jurul discurilor rotative ale ambelor stații, este ocolită o frânghie, de care sunt atașate mașinile. Acum urmăriți ce se întâmplă când discul se învârte. Vagoanele rulează în jurul discurilor cu aceeași viteză cu care se rotesc marginile lor exterioare; în consecință, călătorii pot trece de pe discuri la vagoane fără cel mai mic pericol, sau, dimpotrivă, pot părăsi trenul. Ieșind din mașină, pasagerul merge de-a lungul discului rotativ până în centrul cercului până ajunge pe o platformă fixă; și nu este dificil să se deplaseze de la marginea interioară a discului mobil la platforma fixă, deoarece aici, cu o rază mică a cercului, viteza circumferențială este de asemenea foarte mică). Ajuns la platforma fixă ​​internă, pasagerul trebuie doar să traverseze podul până la sol în afara căii ferate (Fig. 5).

Figura 4. Schema căii ferate non-stop între stațiile A și B. Dispozitivul stației este prezentat în figura următoare.

Figura 5. Gară non-stop.

Absența opririlor frecvente oferă o economie uriașă de timp și consum de energie. În tramvaiele orașului, de exemplu, majoritatea timpul și aproape două treimi din toată energia este cheltuită pentru accelerarea treptată a mișcării la părăsirea stației și pentru încetinirea la oprire).

În gări, chiar și platformele mobile speciale ar putea fi renunțate pentru a primi și debarca pasagerii cu viteza maximă a trenului. Imaginați-vă un tren de curierat care trece pe lângă o stație staționară obișnuită; vrem să accepte noi pasageri aici fără oprire. Lăsați acești pasageri să-și ia locurile deocamdată într-un alt tren care stă pe o linie paralelă și lăsați acest tren să înceapă să avanseze, dezvoltând aceeași viteză ca și curierul. Când ambele trenuri sunt unul lângă celălalt, ele vor fi nemișcate unul față de celălalt: este suficient să aruncați poduri care să lege vagoanele ambelor trenuri, iar pasagerii trenului auxiliar se vor putea transfera în siguranță la curier. Opririle în stații vor deveni, după cum vezi, de prisos.

Mișcarea trotuarelor

Pe principiul relativității mișcării se bazează și un alt dispozitiv, care până acum a fost folosit doar la expoziții: așa-numitele „trotuare în mișcare”. Pentru prima dată au fost realizate la o expoziție din Chicago în 1893, apoi la Expoziția Mondială de la Paris din 1900. Iată un desen al unui astfel de dispozitiv (Fig. 6). Vedeți cinci trotuare închise mișcându-se printr-un mecanism special unul în celălalt la viteze diferite.

Cea mai extremă bandă merge destul de încet - cu o viteză de numai 5 km pe oră; aceasta este viteza obișnuită a unui pieton și nu este dificil să intri pe o bandă atât de lent. Alături de ea, în interior, circulă a doua bandă, cu o viteză de 10 km pe oră. Ar fi periculos să sari pe el direct de pe o stradă staționară, dar nu costă nimic să sari pe el de pe prima pagină. Într-adevăr: în raport cu această primă fâșie, târându-se cu o viteză de 5 km, a doua, alergând cu o viteză de 10 km pe oră, face doar 5 km pe oră; înseamnă că este la fel de ușor să treci de la primul la al doilea ca și de la pământ la primul. A treia bandă se deplasează deja cu o viteză de 15 km pe oră, dar, desigur, nu este dificil să treci pe ea de pe a doua bandă. Este la fel de ușor să treci de pe a treia bandă pe următoarea, a patra, alergând cu o viteză de 20 km/h și, în sfârșit, de la ea la a cincea, grăbindu-se deja cu o viteză de 25 km/h. Această a cincea bandă duce pasagerul în punctul de care are nevoie; de aici, deplasându-se succesiv înapoi din fâșie în fâșie, aterizează pe terenul imobil.

Figura 6. Trotuare în mișcare.

lege dură

Niciuna dintre cele trei legi fundamentale ale mecanicii nu este probabil la fel de nedumerită precum celebra „a treia lege a lui Newton” – legea acțiunii și reacției. Toată lumea o știe, ei știu să o aplice corect chiar și în alte cazuri, și totuși puțini sunt eliberați de unele ambiguități în înțelegerea lui. Poate, cititorule, ai avut norocul să-l înțelegi imediat - dar, mărturisesc, l-am înțeles pe deplin la numai zece ani de la prima cunoștință cu el.

Vorbind cu diferite persoane, am fost convins de mai multe ori că majoritatea este gata să recunoască corectitudinea acestei legi doar cu rezerve semnificative. Ei admit de bunăvoie că este adevărat pentru corpurile staționare, dar nu înțeleg cum poate fi aplicat la interacțiunea corpurilor în mișcare... Acțiunea, spune legea, este întotdeauna egală și opusă reacției. Aceasta înseamnă că dacă calul trage căruța, atunci căruța trage calul înapoi cu aceeași forță. Dar atunci căruciorul trebuie să rămână pe loc: de ce se mișcă oricum? De ce aceste forțe nu se echilibrează între ele dacă sunt egale?

Acestea sunt nedumeririle obișnuite legate de această lege. Deci legea este greșită? Nu, el este cu siguranță adevărat; pur și simplu înțelegem greșit. Forțele nu se echilibrează între ele pur și simplu pentru că sunt aplicate unor corpuri diferite: unul - căruței, celălalt - calului. Forțele sunt egale, da, dar aceleași forțe produc întotdeauna aceleași efecte? Forțele egale oferă aceleași accelerații tuturor corpurilor? Acțiunea unei forțe asupra unui corp nu depinde de corp, de mărimea „rezistenței” pe care corpul însuși o oferă forței?

Dacă te gândești bine, devine clar de ce calul trage căruța, deși căruța o trage înapoi cu aceeași forță. Forța care acționează asupra căruței și forța care acționează asupra calului sunt egale în fiecare moment; dar din moment ce căruța se mișcă liber pe roți, iar calul se sprijină pe pământ, este clar de ce căruța se rostogolește spre cal. Gândiți-vă și la faptul că dacă căruciorul nu a rezistat forta motrice cai, atunci... s-ar putea lipsi de un cal: cel mai mult putere slabă ar fi trebuit să pună căruciorul în mișcare. Calul este apoi necesar pentru a depăși opoziția căruței.

Toate acestea ar fi mai bine înțelese și mai puțin nedumerite dacă legea ar fi exprimată nu în forma scurtă obișnuită: „acțiunea este egală cu reacția”, ci, de exemplu, astfel: „forța care reacționează este egală cu forța care acționează. " La urma urmei, aici doar forțele sunt egale, în timp ce acțiunile (dacă înțelegem, așa cum se înțelege de obicei, prin „acțiunea unei forțe” mișcarea unui corp) sunt de obicei diferite, deoarece forțele sunt aplicate unor corpuri diferite.

La fel când gheață polară a strâns corpul Chelyuskin, cu părțile laterale apăsate pe gheață cu aceeași forță. Catastrofa s-a produs deoarece gheața puternică a fost capabilă să reziste la o asemenea presiune fără să se prăbușească; carena vasului, deși oțel, dar nu un corp solid, a cedat acestei forțe, a fost zdrobită și zdrobită. (Mai multe detalii despre cauzele fizice ale morții lui „Chelyuskin” sunt descrise mai târziu, într-un articol separat, la p. 44).

Chiar și căderea corpurilor se supune cu strictețe legii contracarării. Un măr cade pe Pământ pentru că este atras de glob; dar cu exact aceeași forță, mărul atrage întreaga noastră planetă spre sine. Strict vorbind, mărul și Pământul cad unul peste altul, dar viteza acestei căderi este diferită pentru măr și pentru Pământ. Forțe egale de atracție reciprocă conferă mărului o accelerație de 10 m/sec2 și globul- de câte ori mai puțin decât de câte ori masa Pământului depășește masa unui măr. Desigur, masa globului este de un număr incredibil de ori mai mare decât masa unui măr și, prin urmare, Pământul primește o mișcare atât de neglijabilă încât poate fi considerat practic egal cu zero. De aceea spunem că mărul cade pe Pământ, în loc să spunem: „mărul și Pământul cad unul peste altul”).

De ce a murit eroul Svyatogor?

Îți amintești povestea populară despre Svyatogor Bogatyr, care a decis să ridice Pământul? Arhimede, conform legendei, era, de asemenea, gata să facă aceeași ispravă și a cerut un punct de sprijin pentru pârghia sa. Dar Svyatogor era puternic chiar și fără pârghie. Căuta doar ceva de care să se apuce, ceva de care să aplice mâini eroice. „Cum aș găsi forța, așa că aș ridica întregul Pământ!” S-a prezentat oportunitatea: eroul a găsit la pământ o „geantă” care „nu se va ascunde, nu se va plia, nu se va ridica”.

Dacă Svyatogor ar fi cunoscut legea acțiunii și a reacției, și-ar fi dat seama că forța sa eroică, aplicată pe pământ, ar provoca o forță de contracarare egală și, prin urmare, la fel de colosală, care l-ar putea trage în pământ.

În orice caz, din epopee reiese clar că observația oamenilor a remarcat de mult opoziția exercitată de pământ atunci când se bazează pe el. Oamenii au aplicat inconștient legea reacției cu milenii înainte ca Newton să o proclame pentru prima dată în cartea sa nemuritoare " Fundamente matematice filozofia naturală” (adică fizica).

Este posibil să te deplasezi fără sprijin?

Când mergem, împingem cu picioarele de la sol sau de pe podea; pe podea foarte netedă sau pe gheață de care piciorul nu poate împinge, este imposibil să mergi. La deplasare, locomotiva este respinsă de roțile „motoare” de pe șine: dacă șinele sunt lubrifiate cu ulei, locomotiva va rămâne pe loc. Uneori chiar (în condiții de gheață) pentru a muta trenul de la locul său, șinele din fața roților motrice ale locomotivei sunt stropite cu nisip dintr-un dispozitiv special. Când roțile și șinele (în primele zile ale căilor ferate) au fost făcute angrenate, se presupunea că roțile ar trebui să se respingă de șine. Barca cu aburi este respinsă din apă de lamele roții sau elicei de la bord. Avionul este respins din aer și cu ajutorul unui șurub - o elice. Într-un cuvânt, în orice mediu se mișcă un obiect, se bazează pe el atunci când se mișcă. Dar poate un corp să înceapă să se miște fără niciun sprijin în afara lui?

S-ar părea că a strădui să efectuați o astfel de mișcare este același lucru cu a încerca să vă ridicați de păr. După cum știți, doar baronul Munchausen a reușit până acum o astfel de încercare. Între timp, tocmai această mișcare presupusă imposibilă apare adesea în fața ochilor noștri. Este adevărat că corpul nu se poate pune în mișcare complet prin forțe interne, dar poate face o parte din materie să se miște într-o direcție, restul în direcția opusă. De câte ori ați văzut o rachetă zburătoare, dar v-ați gândit la întrebarea: de ce zboară? În rachetă, avem un exemplu clar al tipului de mișcare care ne interesează acum.

De ce decolează o rachetă?

Chiar și printre oamenii care au studiat fizica, se întâmplă adesea să audă o explicație complet falsă a zborului unei rachete: zboară pentru că este respinsă de gazele sale, formate în timpul arderii prafului de pușcă din ea, din aer. Așa credeau pe vremuri (rachetele sunt o invenție veche). Cu toate acestea, dacă o rachetă ar fi lansată într-un spațiu fără aer, ea nu ar zbura mai rău și chiar mai bine decât în ​​aer. Adevăratul motiv al mișcării rachetei este complet diferit. Revoluționarul din primul martie, Kibalcici, a afirmat-o foarte clar și simplu în nota sa de sinucidere despre mașina zburătoare pe care a inventat-o. Explicând structura rachetelor de luptă, el a scris:

„Într-un cilindru de tablă, închis la o bază și deschis la cealaltă, se introduce etanș un cilindru de praf de pușcă comprimat, având un gol sub formă de canal de-a lungul axei. Arderea prafului de pușcă începe de la suprafața acestui canal și se extinde pe o anumită perioadă de timp la suprafața exterioară a prafului de pușcă presat; gazele formate în timpul arderii produc presiune în toate direcțiile; dar presiunile laterale ale gazelor se echilibrează reciproc, în timp ce presiunea de pe fundul carcasei de tablă de praf de pușcă, neechilibrată de presiunea opusă (deoarece gazele au o ieșire liberă în această direcție), împinge racheta înainte.

Aici se întâmplă același lucru ca și când se trage un tun: proiectilul zboară înainte, iar tunul însuși este respins înapoi. Amintiți-vă de „recul” al unei arme și al oricărei arme de foc în general! Dacă tunul ar atârna în aer, fără să se sprijine de nimic, după tragere s-ar deplasa înapoi cu o anumită viteză, care este de atâtea ori mai mică decât viteza proiectilului, de câte ori proiectilul este mai ușor decât tunul în sine. În romanul științifico-fantastic al lui Jules Verne „Upside Down”, americanii au plănuit chiar să folosească forța de recul a unui tun gigantic pentru a duce la îndeplinire o întreprindere grandioasă – „îndreptarea axei pământului”.

O rachetă este același tun, doar că nu aruncă obuze, ci gaze pulbere. Din același motiv, se rotește și așa-numita „roată chinezească”, pe care probabil s-a întâmplat să o admirați atunci când aranjați artificii: când praful de pușcă arde în tuburile atașate la roată, gazele curg într-o direcție, tuburile în sine (și cu ei roata) obține mișcarea opusă. În esență, aceasta este doar o modificare a unui dispozitiv fizic binecunoscut - roata Segner.

Este interesant de observat că înainte de inventarea bărcii cu aburi, a existat un proiect pentru un vas mecanic bazat pe același început; alimentarea cu apă a navei trebuia să fie aruncată folosind o pompă puternică de presiune în pupa; ca urmare, nava a trebuit să avanseze, la fel ca acele cutii de tablă plutitoare care sunt disponibile pentru a demonstra principiul luat în considerare în sălile de fizică din școli. Acest proiect (propus de Ramsey) nu a fost implementat, dar a jucat rol cunoscutîn invenția bărcii cu aburi, așa cum l-a îndemnat pe Fulton la ideea sa.

Figura 7. Cea mai veche mașină cu abur (turbină) atribuită lui Heron din Alexandria (sec. II î.Hr.).

Figura 8. Mașină cu abur atribuită lui Newton.

Figura 9. Jucărie cu abur din hârtie și coji de ouă. Combustibilul este alcool turnat într-un degetar. Aburul care iese din deschiderea „cazanului de abur” (un ou suflat) face ca vaporul să navigheze în direcția opusă.

Mai știm că cea mai veche mașină cu abur, inventată de Heron din Alexandria încă din secolul al II-lea î.Hr., a fost construită după același principiu: aburul dintr-un cazan (Fig. 7) curgea printr-un tub într-o bilă montată pe axă orizontală; apoi curgând din tuburile cu manivelă, aburul a împins aceste tuburi în direcția opusă, iar bila a început să se rotească. Din păcate, turbina cu abur eroină în antichitate a rămas doar o jucărie curioasă, deoarece ieftinitatea muncii sclavilor nu a încurajat pe nimeni la utilizarea practică a mașinilor. Dar principiul în sine nu a fost abandonat de tehnologie: în vremea noastră este folosit în construcția de turbine cu reacție.

Newton - autorul legii acțiunii și reacției - este creditat cu unul dintre cele mai vechi proiecte ale unei mașini cu abur, bazat pe același principiu: aburul dintr-un cazan pus pe roți scapă într-o direcție, iar cazanul în sine se rostogolește în sens invers din cauza reculului (Fig. 8) .

Mașinile-rachetă, despre experimentele cu care în 1928 scriau mult în ziare și reviste, sunt o modificare modernă a căruciorului newtonian.

Pentru iubitorii de măiestrie, iată un desen al unui abur de hârtie, de asemenea foarte asemănător cu căruciorul lui Newton: într-un cazan de abur dintr-un ou gol, încălzit de o vată înmuiată în alcool într-un degetar, se formează abur; scăpând într-un jet într-o direcție, forțează întregul vapor cu aburi să se miște în direcția opusă. Pentru construirea acestei jucării instructive, totuși, sunt necesare mâini foarte pricepute.

Cum se mișcă o sepie?

Va fi ciudat să auzi că nu sunt puține ființe vii pentru care imaginarul „a se ridica de păr” este modul obișnuit de a le muta în apă.

Figura 10. Mișcarea de înot a unei sepie.

Sepia și, în general, majoritatea cefalopodelor se mișcă în apă în acest fel: ei duc apa în cavitatea branhiale prin fanta laterală și o pâlnie specială în fața corpului, apoi aruncă viguros un curent de apă prin pâlnia menționată. ; in acelasi timp, conform legii contracararii, ei primesc un impuls invers, suficient pentru a inota destul de repede cu partea din spate a corpului inainte. Sepia poate, totuși, să direcționeze tubul pâlniei în lateral sau în spate și, strângând rapid apa din el, să se miște în orice direcție.

De aceea se bazează și mișcarea meduzei: prin contractarea mușchilor, ea împinge apa de sub corpul ei în formă de clopot, primind o împingere în sens opus. Salpii, larvele de libelule și alte animale acvatice folosesc o tehnică similară atunci când se deplasează. Și încă ne îndoim dacă era posibil să ne mișcăm așa!

Ce poate fi mai tentant decât să părăsești globul și să călătorești prin vastul univers, să zbori de la Pământ la Lună, de la o planetă la alta? Câte romane fantastice s-au scris pe această temă! Cine nu ne-a dus într-o călătorie imaginară prin corpurile cerești! Voltaire în Micromegas, Jules Verne în O călătorie pe Lună și Hector Servadacus, Wells în Primii oameni de pe Lună și mulți imitatori ai lor au făcut cele mai interesante călătorii pe corpuri cereşti, - desigur, în vise.

Chiar nu există nicio modalitate de a realiza acest vechi vis? Sunt cu adevărat irealizabile toate proiectele spirituale descrise cu o asemenea plauzibilitate tentantă în romane? În viitor, vom vorbi mai mult despre proiecte fantastice de călătorie interplanetară; acum să facem cunoștință cu proiectul real al unor astfel de zboruri, propus mai întâi de compatriotul nostru K. E. Tsiolkovsky.

Poți zbura pe Lună cu avionul? Bineînțeles că nu: avioanele și aeronavele se mișcă doar pentru că se sprijină de aer, îl resping și nu există aer între Pământ și Lună. În spațiul mondial, în general, nu există un mediu suficient de dens pe care să se poată baza o „navă interplanetară”. Aceasta înseamnă că este necesar să se inventeze un astfel de aparat care să se poată mișca și să fie controlat fără a se baza pe nimic.

Suntem deja familiarizați cu un proiectil similar sub formă de jucărie - cu o rachetă. De ce să nu faci o rachetă uriașă, cu o cameră specială pentru oameni, provizii de hrană, rezervoare de aer și orice altceva? Imaginează-ți ce poartă oamenii într-o rachetă cu ei stoc mare substanțe combustibile Pot direcționa expirarea gazelor explozive în orice direcție. Veți obține o adevărată navă cerească controlabilă pe care puteți naviga în oceanul spațiului mondial, puteți zbura către Lună, către planete... Pasagerii vor putea, prin controlul exploziilor, să mărească viteza acestei aeronave interplanetare cu ajutorul gradualitatea necesară pentru ca creșterea vitezei să fie inofensivă pentru ei. Dacă doresc să coboare pe o planetă, își pot întoarce nava să reducă treptat viteza proiectilului și, prin urmare, să slăbească căderea. În cele din urmă, pasagerii se vor putea întoarce pe Pământ în același mod.

Figura 11. Proiectul unui dirijabil interplanetar dispus ca o rachetă.

Să ne amintim cât de curând aviația și-a făcut primele cuceriri timide. Și acum - avioanele zboară deja sus în aer, munții, deșerturile, continentele, oceanele zboară peste. Poate că „astronomia” va avea aceeași înflorire magnifică în două sau trei decenii? Atunci o persoană va rupe lanțurile invizibile care l-au legat de planeta sa natală atât de mult timp și se va repezi în întinderea nemărginită a universului.

Capitolul doi

FORTA. LOC DE MUNCA. FRECARE.

Problema legata de lebada, raci si stiuca

Povestea cum „o lebădă, un rac și o știucă au luat o încărcătură de bagaje” este cunoscută de toată lumea. Dar aproape nimeni nu a încercat să ia în considerare această fabulă din punctul de vedere al mecanicii. Rezultatul nu seamănă deloc cu concluzia fabulistului Krylov.

În fața noastră este o problemă mecanică pentru adăugarea mai multor forțe care acționează în unghi una față de alta. Direcția forțelor este definită în fabulă după cum urmează:

... Lebada se sparge în nori,

Racii se dă înapoi, iar știuca trage în apă.

Aceasta înseamnă (Fig. 12) că o singură forță, împingerea lebedei, este îndreptată în sus; altul, împingere de știucă (OV), - lateral; al treilea, împingerea cancerului (OS), - spate. Să nu uităm că există o a patra forță - greutatea căruciorului, care este îndreptată vertical în jos. fabula spune că „căruța este încă acolo”, cu alte cuvinte, că rezultanta tuturor forțelor aplicate căruciorului este zero.

E chiar asa? Vom vedea. Lebada care se repezi spre nori nu interferează cu munca racilor și a știucii, chiar îi ajută: împingerea lebedei, îndreptată împotriva gravitației, reduce frecarea roților pe sol și pe axă, uşurând astfel greutatea vagonului și poate chiar echilibrarea completă a acestuia - la urma urmei, încărcătura este mică („bagajele ar părea ușoare pentru ei”). Lăsând pentru simplitate ultimul caz, vedem ca raman doar doua forte: impingerea racului si impingerea stiucii. Despre direcția acestor forțe, se spune că „cancerul se mișcă înapoi, iar știuca trage în apă”. Este de la sine înțeles că apa nu era în fața vagonului, ci undeva pe lateral (muncitorii Krylov nu s-au adunat să scufunde căruța!). Aceasta înseamnă că forțele cancerului și ale știucii sunt îndreptate într-un unghi unul față de celălalt. Dacă forțele aplicate nu se află pe o singură linie dreaptă, atunci rezultanta lor nu poate fi egală cu zero.

Figura 12. Problema lebedei, racului și știucii lui Krylov, rezolvată după regulile mecanicii. Rezultatul (OD) ar trebui să ducă căruța în râu.

Acționând conform regulilor mecanicii, construim un paralelogram pe ambele forțe OB și OS, diagonala sa OD dă direcția și mărimea rezultantei. Este clar că această forță rezultată trebuie să mute căruciorul de la locul său, mai ales că greutatea sa este echilibrată total sau parțial de împingerea lebedei. O altă întrebare - în ce direcție se va mișca căruciorul: înainte, înapoi sau lateral? Depinde deja de raportul forțelor și de mărimea unghiului dintre ele.

Cititorii care au ceva practică în adăugarea și descompunerea forțelor își vor da seama cu ușurință chiar și în cazul în care forța lebedei nu echilibrează greutatea vagonului; se vor convinge că nici atunci căruţa nu poate rămâne nemişcată. Într-o singură condiție, căruciorul nu se poate deplasa sub acțiunea acestor trei forțe: dacă frecarea la osiile sale și pe suprafața drumului este mai mare decât eforturile aplicate. Dar acest lucru nu este în concordanță cu afirmația că „sarcina le-ar părea și ușoară”.

În orice caz, Krylov nu a putut afirma cu încredere că „căruciorul încă nu se mișcă”, că „lucrurile sunt încă acolo”. Acest lucru, însă, nu schimbă sensul fabulei.

Spre deosebire de Krylov

Tocmai am văzut că regula de zi cu zi a lui Krylov: „când nu există un acord între tovarăși, afacerile lor nu vor merge bine” - nu este întotdeauna aplicabilă în mecanică. Forțele pot fi direcționate în mai multe direcții și, în ciuda acestui fapt, dau un anumit rezultat.

Puțini oameni știu că muncitorii harnici - furnicile, pe care același Krylov i-a lăudat ca muncitori exemplari, lucrează împreună tocmai după metoda ridiculizată de fabulist. Și lucrurile merg bine pentru ei în general. Salvează din nou legea adunării forțelor. Urmărind cu atenție furnicile în timpul muncii lor, veți vedea în curând că cooperarea lor rezonabilă este doar aparentă: de fapt, fiecare furnică lucrează pentru sine, deloc gândindu-se să-i ajute pe alții.

Iată cum descrie un zoolog munca furnicilor:

"În cazul în care un prada mare trage din senin o duzină de furnici, apoi toate acţionează la fel, şi se obţine aparenţa de cooperare. Dar aici prada - de exemplu, o omidă - s-a prins de vreun obstacol, de o tulpină de iarbă, de o pietricică. Nu poți trage mai departe înainte, trebuie să mergi în jur. Și aici se dezvăluie clar că fiecare furnică, în felul ei și fără a se conforma vreunui camarazi, încearcă să facă față obstacolului (Fig. 13 și 14). Unul trage la dreapta, celălalt la stânga; unul împinge înainte, celălalt trage înapoi. Se deplasează din loc în loc, apucă omida în alt loc și fiecare împinge sau trage în felul său. Când se întâmplă ca forțele muncitorilor să se dezvolte în așa fel încât patru furnici să miște omida într-o direcție și șase în cealaltă, atunci omida se mișcă în cele din urmă tocmai în direcția acestor șase furnici, în ciuda opoziției. din patru.

Să dăm (împrumutat de la un alt cercetător) un alt exemplu instructiv care ilustrează clar această cooperare imaginară a furnicilor. Pe fig. 15 prezintă o bucată dreptunghiulară de brânză pe care 25 de furnici au apucat-o. Brânza s-a deplasat încet în direcția indicată de săgeata A și s-ar putea crede că rândul din față al furnicilor trage povara spre sine, rangul din spate o împinge înainte, în timp ce furnicile laterale le ajută pe amândouă. Cu toate acestea, nu este cazul, ceea ce este ușor de verificat: separați întregul rang din spate cu un cuțit - povara se va târa mult mai repede! Este clar că aceste 11 furnici trăgeau înapoi, nu înainte: fiecare dintre ele a încercat să întoarcă povara astfel încât, mișcându-se înapoi, să o târască în cuib. Aceasta înseamnă că furnicile din spate nu numai că nu le-au ajutat pe cele din față, dar au intervenit cu zel cu ele, distrugându-le eforturile. Pentru a târî această bucată de brânză ar fi suficiente eforturile a doar patru furnici, însă inconsecvența acțiunilor duce la faptul că 25 de furnici trag povara.

Figura 13. Cum trag furnicile o omidă.

Figura 14. Cum furnicile trag prada. Săgețile arată direcția eforturilor furnicilor individuale.

Figura 15. Cum încearcă furnicile să tragă o bucată de brânză pe un furnicar situat în direcția săgeții A.

Această caracteristică a acțiunilor comune ale furnicilor a fost observată de mult de Mark Twain. Vorbind despre întâlnirea a două furnici, dintre care una a găsit un picior de lăcustă, el spune: „Ei iau piciorul la ambele capete și trag cu toată puterea înăuntru. părți opuse. Ambii văd că ceva nu este în regulă, dar nu pot înțelege ce. Încep certuri reciproce; disputa se transformă într-o luptă... Reconcilierea are loc, iar munca comună și lipsită de sens începe din nou, iar un tovarăș rănit într-o luptă este doar o piedică. Încercând din toate puterile, un tovarăș sănătos târăște povara, și odată cu ea și prietenul rănit, care, în loc să cedeze prada, se atârnă de ea. În glumă, Twain aruncă remarca perfect corectă că „o furnică funcționează bine doar atunci când este observată de un naturalist fără experiență care trage concluzii greșite”.

Este ușor să spargi o coajă de ou?

În listă întrebări filozofice, peste care chibzuitul Kifa Mokievici din Suflete moarte și-a nedumerit capul înțelept, a existat o astfel de problemă: „Ei bine, dacă s-a născut un elefant într-un ou, pentru că coaja, ceaiul, ar fi foarte groasă, nu vei sparge. cu un tun; trebuie să inventezi niște arme de foc noi.”

Filosoful Gogolian ar fi fost probabil destul de uimit dacă ar fi aflat că chiar și o coajă de ou obișnuită, în ciuda subtilității sale, este departe de a fi, de asemenea, un lucru delicat. Zdrobirea unui ou între palme, apăsând pe capete, nu este atât de ușoară; este nevoie de un efort considerabil pentru a sparge coaja în astfel de condiții.

O astfel de rezistență extraordinară a cojii de ou depinde numai de forma sa convexă și este explicată în același mod ca rezistența tuturor tipurilor de bolți și arcade.

Pe fig. 17 arată o mică boltă de piatră deasupra ferestrei. Sarcina S (adică greutatea părților de deasupra zidăriei), apăsând pe piatra din mijloc în formă de pană a bolții, apasă în jos cu o forță indicată de săgeata A din figură. Dar piatra nu se poate deplasa în jos din cauza forma sa în formă de pană; se apasă doar pe pietrele vecine. În acest caz, forța A se descompune după regula paralelogramului în două forțe, indicate prin săgețile C și B; ele sunt echilibrate de rezistența pietrelor adiacente, care la rândul lor sunt cuprinse între cele adiacente. Astfel, forța care apasă asupra bolții din exterior nu o poate distruge. Pe de altă parte, este relativ ușor să-l distrugi printr-o forță care acționează din interior. Aceasta este o greșeală, deoarece forma în formă de pană a pietrelor, care le împiedică să coboare, nu le împiedică deloc să se ridice.

Figura 16. Pentru a sparge oul în această poziție, este necesară o forță considerabilă.

Figura 17. Motivul rezistenței bolții.

Coaja de ou este aceeași boltă, doar solidă. Sub presiunea din exterior, nu se prăbușește atât de ușor pe cât s-ar aștepta de la un material atât de fragil. Puteți pune o masă destul de grea cu picioare pe patru ouă crude - și acestea nu vor fi zdrobite (pentru stabilitate este necesar să se prevadă ouăle cu prelungiri din gips la capete; gipsul se lipește ușor de coji de var).

Acum înțelegi de ce mama găină nu trebuie să se teamă să rupă coaja oului cu greutatea corpului. Și, în același timp, un pui slab, dorind să iasă din temnița naturală, străpunge ușor coaja din interior cu ciocul.

Rupând cu ușurință coaja unui ou cu un impact lateral al unei lingurițe, nici măcar nu bănuim cât de puternic este atunci când presiunea acționează asupra lui în condiții naturale și cu ce armură fiabilă a protejat creatura vie care se dezvolta în ea.

Forța misterioasă a becurilor electrice, aparent atât de delicată și fragilă, este explicată în același mod ca și puterea unei coji de ou. Puterea lor va deveni și mai izbitoare dacă ne amintim că multe dintre ele (gobite, nu umplute cu gaz) sunt aproape complet goale și nimic din interior nu contracarează presiunea aerului exterior. Iar presiunea aerului pe un bec electric este considerabilă: cu un diametru de 10 cm, becul este strâns pe ambele părți cu o forță de peste 75 kg (greutate umană). Experiența arată că un bec gol poate rezista chiar și de 2,5 ori mai multă presiune.

Navigand impotriva vantului

Este greu de imaginat cum navele cu pânze pot merge „împotriva vântului” – sau, după spusele marinarilor, merg „haulate”. Adevărat, un marinar vă va spune că nu puteți naviga direct în vânt, dar vă puteți deplasa doar sub unghi ascutit spre direcția vântului. Dar acest unghi este mic - aproximativ un sfert de unghi drept - și pare, poate, la fel de neînțeles: dacă să navighezi direct împotriva vântului sau la un unghi de 22 ° față de acesta.

De fapt, totuși, acest lucru nu este indiferent și acum vom explica cum este posibil să te deplasezi către el într-un unghi ușor prin forța vântului. În primul rând, luați în considerare modul în care vântul acționează asupra vela în general, adică unde împinge vela atunci când suflă pe ea. Probabil crezi că vântul împinge întotdeauna vela în direcția în care bate. Dar nu este așa: oriunde bate vântul, împinge vela perpendicular pe planul velei. Într-adevăr: lăsați vântul să bată în direcția indicată de săgețile din Fig. optsprezece; linia AB reprezintă vela. Deoarece vântul împinge uniform pe întreaga suprafață a velei, înlocuim presiunea vântului cu forța R aplicată la mijlocul velei. Descompunem această forță în două: forța Q, perpendiculară pe pânză și forța P, îndreptată de-a lungul acesteia (Fig. 18, dreapta). Ultima forță împinge vela nicăieri, deoarece frecarea vântului pe pânză este neglijabilă. Rămâne o forță Q care împinge vela în unghi drept față de ea.

Știind acest lucru, putem înțelege cu ușurință cum o navă cu pânze poate merge într-un unghi ascuțit în vânt. Fie linia KK (Fig. 19) să reprezinte linia chilei navei. Vântul bate într-un unghi ascuțit față de această linie în direcția indicată de rândul de săgeți. Linia AB reprezintă vela; este plasat astfel încât planul său să traverseze unghiul dintre direcția chilei și direcția vântului. Urmați în fig. 19 pentru descompunerea forțelor. Reprezentăm presiunea vântului asupra velei prin forța Q, care, știm, ar trebui să fie perpendiculară pe vela. Descompunem această forță în două: forța R, perpendiculară pe chilă și forța S, îndreptată înainte de-a lungul liniei chilei navei. Deoarece mișcarea navei în direcția R întâlnește o rezistență puternică la apă (chila în interior bărci de navigat devine foarte adânc), atunci forța R este aproape complet echilibrată de rezistența apei. Rămâne o singură forță S, care, după cum vezi, este îndreptată înainte și, prin urmare, mișcă nava într-un unghi, parcă spre vânt. De obicei, această mișcare este efectuată în zig-zag, așa cum se arată în Fig. 20. În limbajul marinarilor, o astfel de mișcare a vasului se numește „virura” în sensul restrâns al cuvântului.

Figura 18. Vântul împinge vela întotdeauna în unghi drept față de planul său.

Figura 19. Cum poți naviga împotriva vântului.

Figura 20. Virajul unei nave cu pânze.

Arhimede ar putea ridica Pământul?

„Dă-mi un punct de sprijin și voi ridica Pământul!” - o astfel de exclamație este atribuită de lege lui Arhimede, strălucitul mecanic al antichității, care a descoperit legile pârghiei.

Figura 21. „Arhimede ridică Pământul cu o pârghie”. Gravură din cartea lui Varignon (1787) despre mecanică.

„Odată, Arhimede, citim din Plutarh, i-a scris regelui siracusan Hieron, căruia îi era rudă și prieten, că cu această forță orice încărcătură poate fi mutată. Fascinat de puterea dovezilor, el a adăugat că, dacă ar fi existat un alt Pământ, el, trecând pe el, ne-ar fi mutat locul.

Arhimede știa că nu există o astfel de sarcină care să nu poată fi ridicată cu cea mai slabă forță, dacă folosești o pârghie: trebuie doar să aplici această forță pe un braț foarte lung al pârghiei și să forțezi brațul scurt să acționeze asupra sarcinii. . Prin urmare, s-a gândit că apăsând pe brațul extrem de lung al pârghiei, este posibilă ridicarea unei sarcini cu forța mâinilor, a cărei masă este egală cu masa globului.

Dar dacă marele mecanic al antichității ar fi știut cât de enormă este masa pământului, probabil că s-ar fi abținut de la exclamația sa mândră. Imaginați-vă pentru o clipă că lui Arhimede i s-a dat acel „celălalt Pământ”, acel punct de sprijin pe care îl căuta; imaginează-ți în continuare că a făcut o pârghie de lungimea necesară. Știi cât i-ar lua să ridice o sarcină egală ca masă cu globul cu cel puțin un centimetru? Cel puțin treizeci de mii de miliarde de ani!

Într-adevăr. Masa Pământului este cunoscută de astronomi; un corp cu o asemenea masă ar cântări pe Pământ număr rotund 6.000.000.000.000.000.000.000 de tone.

Dacă o persoană poate ridica direct doar 60 kg, atunci pentru a „ridică Pământul”, va trebui să-și pună mâinile pe brațul lung, care este de 100.000.000.000.000.000.000.000 de ori mai mare decât cel scurt!

Un calcul simplu te va convinge că, în timp ce capătul brațului scurt se ridică cu 1 cm, celălalt capăt va descrie un arc uriaș în univers de 1000.000.000.000.000.000 km.

Un drum atât de neînchipuit de lung ar trebui să treacă prin mâna lui Arhimede, sprijinit de pârghie, pentru a „ridica Pământul” cu doar un centimetru! Cât timp va dura pentru asta? Dacă presupunem că Arhimede a fost capabil să ridice o încărcătură de 60 kg la o înălțime de 1 m într-o secundă (capacitate de lucru de aproape un cai putere întreg!), atunci va dura 1000.000.000.000.000.000.000 de secunde pentru a „ridica Pământul” cu 1. cm, sau treizeci de mii de miliarde de ani! Pentru toată viața lui lungă, Arhimede, apăsând pe pârghie, nu ar fi „ridicat Pământul” nici măcar cu grosimea celui mai subțire păr...

Niciun truc al unui inventator genial nu l-ar fi ajutat să scurteze vizibil această perioadă. „Regula de aur a mecanicii” prevede că, pe orice mașină, un câștig în forță este însoțit inevitabil de o pierdere corespunzătoare în lungimea călătoriei, adică în timp. Chiar dacă Arhimede a adus viteza mâinii sale la cea mai mare viteză posibilă în natură - până la 300.000 km pe secundă (viteza luminii), atunci chiar și cu o astfel de presupunere fantastică, el ar „ridica Pământul” cu 1 cm numai după zece milioane de ani de muncă.

Omul puternic al lui Jules Verne și formula lui Euler

Îți amintești de atletul-puternic al lui Jules Verne, Matif? „Un cap magnific, proporțional cu creșterea gigantică; piept, asemănător cu blana de fierar; picioare - ca niște bușteni buni, mâini - adevărate unelte de ridicare, cu pumnii ca niște ciocane... „Probabil, din isprăvile acestui om puternic descris în romanul „Matthias Sapdorf“, vă amintiți de incidentul uimitor cu nava Trabokolo, când noștri gigant, prin puterea mâinilor puternice a întârziat coborârea întregii nave.

Iată cum descrie romancierul această ispravă:

„Nava, deja eliberată de recuzita care o sprijineau pe laterale, era gata să fie lansată. A fost suficient să luăm acostele pentru ca nava să înceapă să alunece în jos. Deja o jumătate de duzină de dulgheri erau ocupați sub chila navei. Publicul a urmărit operația cu o curiozitate vie. În acel moment, ocolind marginea de coastă, a apărut un iaht de agrement. Pentru a intra în port, iahtul trebuia să treacă prin fața șantierului naval unde se pregătea lansarea Trabocolo-ului, iar de îndată ce aceasta a dat semnalul a fost necesar, pentru a evita orice accidente, să întârzie coborâre pentru a reveni la lucru după trecerea iahtului în canal. Dacă navele - una stând în față, cealaltă se mișcă cu mare viteză - s-ar fi ciocnit, iahtul ar fi pierit.

Muncitorii au încetat să ciocănească. Toți ochii erau ațintiți asupra corabiei grațioase, ale cărei pânze albe păreau aurite în razele oblice ale Soarelui. Curând, iahtul s-a trezit chiar vizavi de șantierul naval, unde o mulțime de o mie de oameni curioși a înghețat. Deodată s-a auzit un strigăt de groază: „Trabokolo” s-a legănat și s-a pus în mișcare chiar în momentul în care iahtul s-a întors spre el tribord! Ambele nave erau gata să se ciocnească; nu a existat nici timp, nici ocazie pentru a preveni această ciocnire. „Trabokolo” a alunecat rapid în jos pe pantă... Fumul alb, care a apărut ca urmare a frecării, s-a învârtit în fața prova, în timp ce pupa era deja scufundată în apa golfului (nava cobora prima pupa. - Da. P.).

Dintr-o dată apare un bărbat, apucă acostele agățate în fața Trabokolo și încearcă să-l țină în brațe, aplecându-se la pământ. Într-un minut, înfășoară liniile de acostare pe o țeavă de fier bătută în pământ și, cu riscul de a fi strivit, ține frânghia în mâini cu o forță supraomenească timp de 10 secunde. În cele din urmă linia de acostare se rupe. Dar aceste 10 secunde au fost suficiente: „Trabokolo”, plonjând în apă, a atins doar puțin iahtul și a înaintat.

Iahtul a fost salvat. Cât despre persoana căreia nimeni nici măcar nu a avut timp să vină în ajutor - totul s-a întâmplat atât de repede și de neașteptat - a fost Matifu.

Mecanica învață că atunci când o frânghie înfășurată în jurul unui piedestal alunecă, forța de frecare atinge o valoare mare. Cu cât numărul de spire ale frânghiei este mai mare, cu atât frecarea este mai mare; regula creșterii frecării este astfel încât, odată cu creșterea numărului de rotații într-o progresie aritmetică, frecarea crește într-o progresie geometrică. Prin urmare, chiar copil slab, ținând capătul liber al frânghiei, înfășurat de 3 - 4 ori pe un ax fix, poate echilibra o forță uriașă.

La digurile fluviului cu aburi, adolescenții folosesc această tehnică pentru a opri aburii care se apropie de digurile cu o sută de pasageri. Nu puterea fenomenală a mâinilor lor îi ajută, ci frecarea frânghiei pe grămadă.

Celebrul matematician al secolului al XVIII-lea, Euler, a stabilit dependența forței de frecare de numărul de rotații ale frânghiei în jurul grămezii. Pentru cei cărora nu le este frică limbaj comprimat expresii algebrice, prezentăm această formulă Euler instructivă:

Aici F este forța împotriva căreia este îndreptat efortul nostru f. Litera e indică numărul 2.718 ... (baza logaritmi naturali), k - coeficientul de frecare dintre frânghie și suport. Litera a denotă „unghiul de înfășurare”, adică raportul dintre lungimea arcului acoperit de frânghie și raza acestui arc.

Să aplicăm formula în cazul descris de Jules Verne. Rezultatul va fi uimitor. Forța F în acest caz este forța de împingere a navei care alunecă de-a lungul docului. Se cunoaște greutatea navei din roman: 50 de tone. Fie panta alunecului de 0,1; atunci nu toată greutatea navei a acționat asupra frânghiei, ci 0,1 din aceasta, adică 5 tone, sau 5000 kg.

înlocuind toate aceste valori în formula Euler de mai sus, obținem ecuația

Necunoscuta f (adică, cantitatea de forță necesară) poate fi determinată din această ecuație folosind logaritmi:

Lg 5000 = lg f + 2n lg 2,72, de unde f = 9,3 kg.

Așadar, pentru a realiza isprava, a fost suficient ca uriașul să tragă de frânghie cu o forță de doar 10 kilograme!

Să nu credeți că această cifră - 10 kg - este doar teoretică și că va fi nevoie de mult mai mult efort în realitate. Dimpotrivă, rezultatul nostru este chiar exagerat: cu o frânghie de cânepă și o grămadă de lemn, când coeficientul de frecare k este mai mare, efortul necesar este ridicol de neglijabil. Dacă doar frânghia ar fi suficient de puternică și ar putea rezista la tensiune, atunci chiar și un copil slab ar putea, prin înfășurarea frânghiei de 3-4 ori, nu numai să repete isprava eroului Jules Verne, dar și să-l depășească.

Ce determină rezistența nodurilor?

LA viata de zi cu zi noi, fără să ne bănuim, profităm adesea de beneficiile pe care ni le arată formula lui Euler. Ce este un nod, dacă nu o sfoară înfășurată în jurul unei role, al cărui rol în acest caz este jucat de o altă parte a aceleiași sfori? Rezistența tuturor tipurilor de noduri - obișnuite, „foișor”, „marin”, cravate, arcuri etc. - depinde numai de frecare, care aici se înmulțește de multe ori datorită faptului că șnurul se înfășoară în jurul său, ca un frânghie în jurul unei borduri. Acest lucru este ușor de verificat urmând îndoiturile dantelei în nod. Cu cât sunt mai multe îndoituri de mai multe ori sfoara se înfășoară în jurul său - cu cât „unghiul de înfășurare” este mai mare și, prin urmare, cu atât nodul este mai puternic.

Inconștient, croitorul profită de aceeași împrejurare atunci când coase un nasture. El înfășoară firul de multe ori în jurul zonei de materie capturată de cusătură și apoi o rupe; dacă numai firul este puternic, butonul nu se va desprinde. Aici se aplică regula deja cunoscută nouă: odată cu creșterea numărului de rotații ale firului într-o progresie aritmetică, rezistența de coasere crește într-o progresie geometrică.

Dacă nu ar exista frecare, nu am putea folosi nasturi: firele s-ar desfășura sub greutatea lor și nasturii s-ar desprinde.

Dacă nu ar exista frecare

Vedeți cât de diversă și uneori neașteptate sunt frecări în mediul din jurul nostru. Fricțiunea intervine și, în plus, foarte semnificativă, acolo unde nici măcar nu suntem conștienți de ea. Dacă frecarea ar dispărea brusc din lume, multe fenomene obișnuite s-ar desfășura într-un mod complet diferit.

Scrie foarte colorat despre rolul frecării fizician francez Guillaume:

„Cu toții s-a întâmplat să ieșim în condiții de gheață: cât de mult efort ne-a luat să nu cădem, câte mișcări ridicole a trebuit să facem pentru a rezista! Acest lucru ne obligă să recunoaștem că de obicei pământul pe care mergem are o proprietate prețioasă care ne menține echilibrați fără prea mult efort. Același gând se întâmplă și atunci când mergem cu bicicleta pe trotuar alunecos sau când un cal alunecă pe asfalt și cade. Studiind astfel de fenomene, ajungem la descoperirea consecințelor la care duce frecarea. Inginerii se străduiesc să o elimine în mașini cât mai mult posibil - și o fac bine. În mecanica aplicată, se vorbește despre frecare ca fiind un fenomen extrem de nedorit, și pe bună dreptate, dar numai într-o zonă îngustă, specială. În toate celelalte cazuri, trebuie să fim recunoscători frecării: ne permite să mergem, să stăm și să lucrăm fără teamă că cărțile și cerneala vor cădea pe podea, că masa va aluneca până când se lovește de un colț sau pixul va aluneca de pe podea. degete.

Frecarea este un fenomen atât de comun încât, cu rare excepții, nu trebuie să apelăm la el pentru ajutor: ne vine de la sine.

Frecarea contribuie la stabilitate. Tâmplarii nivelează podeaua astfel încât mesele și scaunele să rămână acolo unde sunt. Vasele, farfurii, pahare, așezate pe masă, rămân nemișcate fără prea mare grijă din partea noastră, cu excepția cazului în care carcasa se află pe navă în timpul rulării.

Imaginați-vă că frecarea poate fi eliminată complet. Atunci niciun corp, fie că este de dimensiunea unui bloc de piatră sau mic ca nisipul, nu se va sprijini vreodată unul pe altul: totul va aluneca și se va rostogoli până când va fi la același nivel. Dacă nu ar exista frecare, Pământul ar fi o minge fără denivelări, ca un lichid.

La aceasta putem adăuga că, în absența frecării, cuiele și șuruburile ar aluneca din pereți, nici un singur lucru nu ar putea fi ținut în mână, niciun vârtej nu s-ar opri vreodată, niciun sunet nu s-ar opri, ci ar răsuna la nesfârșit, răsunând neîncetat. , de exemplu , din pereții camerei.

O lecție obiect care ne convinge de marea importanță a frecării ne este dată de fiecare dată de lapoviță. Prinși de ea pe stradă, ne trezim neputincioși și suntem mereu în pericol să cădem. Iată un extras instructiv din ziar (decembrie 1927):

„Londra 21. Din cauza înghețului intens, traficul stradal și tramvaiul din Londra este vizibil dificil. Aproximativ 1.400 de persoane au fost internate în spitale cu brațe, picioare rupte etc.

Figura 22. Top - sanie încărcată pe un drum înghețat; doi cai transportă 70 de tone de marfă. Mai jos este un drum înghețat; Un camion; B - derapaj; C - zapada compactata; D - fundația de pământ a drumului.

„Într-o coliziune în apropiere de Hyde Park, trei mașini și două vagoane de tramvai au fost complet distruse din cauza unei explozii de benzină...”

„Paris, 21 de ani. Gheața neagră din Paris și suburbiile sale a provocat numeroase accidente...”

Cu toate acestea, frecarea neglijabilă pe gheață poate fi utilizată cu succes din punct de vedere tehnic. Săniile deja obișnuite servesc drept exemplu. Acest lucru este și mai bine evidențiat de așa-numitele drumuri de gheață, care au fost amenajate pentru îndepărtarea lemnului de pe locul de tăiere la calea ferata sau la punctele de fuziune. Pe un astfel de drum (Fig. 22), care are șine de gheață netede, doi cai trag o sanie încărcată cu 70 de tone de bușteni.

Cauza fizică a dezastrului Chelyuskin

Din ceea ce s-a spus acum, nu ar trebui să săriți la concluzia că frecarea cu gheața este neglijabilă în toate circumstanțele. Chiar și la temperaturi apropiate de zero, frecarea cu gheața este adesea destul de semnificativă. În legătură cu munca spărgătoarelor de gheață, a fost studiată cu atenție frecarea gheții mărilor polare față de placarea de oțel a navei. S-a dovedit că este neașteptat de mare, nu mai puțin decât frecarea fierului pe fier: coeficientul de frecare al noilor placari de oțel pe gheață este de 0,2.

Pentru a înțelege semnificația acestei cifre pentru nave atunci când navighează în gheață, să ne uităm la Fig. 23; înfățișează direcția forțelor care acționează la bordul MN al navei atunci când gheața este împinsă. Forța de presiune a gheții Р este descompusă în două forțe: R, perpendiculară pe placă și F, îndreptată tangențial pe placă. Unghiul dintre P și R este egal cu unghiul a al pantei laterale față de verticală. Forța Q de frecare a gheții împotriva laturii este egală cu forța R înmulțită cu coeficientul de frecare, adică cu 0,2; avem: Q = 0,2R. Dacă forța de frecare Q este mai mică decât F, aceasta din urmă trage gheața sub apă; gheața alunecă de-a lungul lateralului, neavând timp să dăuneze navei. Dacă forța Q este mai mare decât F, frecarea interferează cu alunecarea bancului de gheață, iar gheața, la presiune prelungită, poate zdrobi și împinge placa.

Figura 23. „Chelyuskin”, purtat în gheață. De jos: Forțele care acționează la bordul MN al navei din cauza presiunii gheții.

Când a făcut Q'F? Este ușor să vezi asta

prin urmare, trebuie să existe o inegalitate:

și deoarece Q \u003d 0,2R, atunci inegalitatea Q "F duce la alta:

0,2R „R tg a, sau tg a” 0,2.

Conform tabelelor, căutăm un unghi a cărui tangentă este 0,2; este egal cu 11°. Prin urmare, Q „F când a” 11°. Aceasta determină ce înclinare a părților laterale ale navei față de verticală asigură o navigație sigură în gheață: înclinarea trebuie să fie de cel puțin 11 °.

Să ne întoarcem acum la moartea lui Chelyuskin. Această navă, nu un spărgător de gheață, a trecut cu succes de tot nordul traseu maritim, dar în strâmtoarea Bering a fost prins în gheață.

Gheața a dus Chelyuskin departe spre nord și l-a zdrobit (în februarie 1934). Şederea eroică de două luni a Chelyuskins pe slot de gheaţă şi salvarea lor de către piloţi eroi a fost păstrată în memoria multora. Iată o descriere a dezastrului în sine:

„Metalul puternic al carenei nu a trecut imediat”, a raportat la radio șeful expediției, O. Yu. Schmidt. - S-a văzut cum slipul de gheață a fost apăsat în lateral și cum foile de înveliș de deasupra lui s-au bombat, îndoindu-se spre exterior. Gheața și-a continuat avansul lent, dar irezistibil. Foile de fier umflate ale placajului carenei au fost rupte la cusătură. Niturile au zburat cu o crăpătură. Într-o clipă, babordul navei a fost smuls de la prova până la capătul de la pupa al punții...”

După ce s-a spus în acest articol, cauza fizică a dezastrului ar trebui să fie clară pentru cititor.

De aici rezultă consecințe practice: în construcția de nave destinate navigației în gheață, este necesar să se acorde laturilor panta lor adecvată, și anume nu mai puțin de 11 °.

stick de autoechilibrare

Puneți un bețișor neted pe degetele arătătoare ale mâinilor întinse, așa cum se arată în fig. 24. Acum mișcă-ți degetele unul spre celălalt până când se unesc strâns. lucru ciudat! Se va dovedi că în această poziție finală bastonul nu se răsturnează, ci își menține echilibrul. Experimentul îl faci de multe ori, schimbând poziția inițială a degetelor, dar rezultatul este întotdeauna același: stick-ul este echilibrat. Dacă înlocuiți bățul cu o riglă de desen, un baston cu cap, o tac de biliard, o perie de podea, veți observa aceeași caracteristică. Care este indiciul finalului neașteptat? În primul rând, următorul lucru este clar: din moment ce bastonul este echilibrat pe degetele atașate, este clar că degetele au convergit sub centrul de greutate al bastonului (corpul rămâne în echilibru dacă linia de plumb trasă din centrul gravitația trece în limitele suportului).

Când degetele sunt despărțite, sarcina mai mare cade pe degetul care este mai aproape de centrul de greutate al bastonului. Odată cu presiunea, frecarea crește și ea: un deget mai aproape de centrul de greutate experimentează mai multă frecare decât unul aflat la distanță. Prin urmare, degetul aproape de centrul de greutate nu alunecă sub baston; mișcă întotdeauna doar degetul care este mai departe de acest punct. De îndată ce degetul în mișcare este mai aproape de centrul de greutate decât celălalt, degetele își schimbă rolurile; acest schimb are loc de mai multe ori până când degetele se unesc strâns. Si din moment ce doar unul dintre degete se misca de fiecare data, si anume cel care se afla mai departe de centrul de greutate, este firesc ca in pozitia finala ambele degete sa converga sub centrul de greutate al batului.

Figura 24. Experiență cu o riglă. În dreapta este sfârșitul experimentului.

Figura 25. Același experiment cu o perie de podea. De ce cântarul este dezechilibrat?

Înainte de a termina acest experiment, repetă-l cu o perie de podea (Fig. 25, mai sus) și pune-ți această întrebare; dacă tăiați peria în locul în care este susținută de degete și puneți ambele părți pe scari diferite (Fig. 25, mai jos), atunci ce cană va trage - cu un băț sau cu o perie?

S-ar părea că, deoarece ambele părți ale periei s-au echilibrat una pe cealaltă pe degete, ar trebui să fie echilibrate și pe cântar. În realitate, o ceașcă cu o perie va trage. Motivul nu este greu de ghicit, dacă ținem cont că atunci când peria era echilibrată pe degete, greutățile ambelor părți au fost aplicate pe brațele de pârghie inegale; în cazul balanțelor, aceleași forțe sunt aplicate la capetele unei pârghii cu braț egal.

Pentru „Pavilionul Științei Divertismentului” din Parcul Cultural Leningrad, am comandat un set de bețe cu diferite poziții ale centrului de greutate; bastoanele erau separate în două părți de obicei inegale chiar în locul unde se afla centrul de greutate. Punând aceste părți pe cântar, vizitatorii au fost surprinși să vadă că partea scurtă este mai grea decât cea lungă.

Capitolul trei

SENS GIRATORIU.

De ce nu cade topul?

Dintre miile de oameni care s-au jucat cu topul în copilărie, nu mulți vor putea răspunde corect la această întrebare. Cum, de fapt, să explici faptul că un spinning top, așezat vertical sau chiar oblic, nu se răsturnează, contrar tuturor așteptărilor? Ce forță îl ține într-o poziție atât de aparent instabilă? Nu acționează gravitația asupra lui?

Există o interacțiune foarte curioasă a forțelor aici. Teoria vârfului nu este simplă și nu vom aprofunda în ea. Să subliniem doar motivul principal pentru care vârful rotativ nu cade.

Pe fig. 26 prezintă un vârf care se rotește în direcția săgeților. Acordați atenție părții A a jantei și părții B, opuse acesteia. Partea A tinde să se îndepărteze de tine, partea B spre tine. Urmărește acum ce mișcare primesc aceste părți atunci când înclini axa vârfului spre tine. Cu această împingere, forțați partea A să se miște în sus, partea B să se miște în jos; ambele părți primesc o împingere în unghi drept față de lor propria mișcare. Dar, deoarece viteza circumferențială a părților discului este foarte mare în timpul rotației rapide a vârfului, viteza nesemnificativă raportată de tine, însumată cu viteza circulară mare a punctului, dă rezultatul, foarte apropiat de acesta circular. , iar mișcarea vârfului aproape nu se schimbă. De aici rezultă clar de ce vârful, parcă, rezistă încercării de a-l răsturna. Cu cât partea superioară este mai masivă și cu cât se rotește mai repede, cu atât rezistă mai mult la răsturnarea.

Figura 26. De ce nu cade vârful?

Figura 27. O barotă, fiind aruncată, păstrează direcția inițială a axei sale.

Esența acestei explicații este direct legată de legea inerției. Fiecare particulă a vârfului se mișcă într-un cerc într-un plan perpendicular pe axa de rotație. Conform legii inerției, particula tinde în fiecare moment să meargă de la cerc la o linie dreaptă tangentă la cerc. Dar fiecare tangentă se află în același plan cu cercul însuși; prin urmare, fiecare particulă tinde să se miște în așa fel încât să rămână întotdeauna într-un plan perpendicular pe axa de rotație. Rezultă că toate planurile din vârf, perpendiculare pe axa de rotație, tind să-și mențină poziția în spațiu și, prin urmare, perpendiculara comună pe ele, adică axa de rotație însăși, tinde să-și mențină direcția.

Nu vom lua în considerare toate mișcările vârfului care apar atunci când o forță străină acționează asupra acestuia. Acest lucru ar necesita explicații prea detaliate, care, poate, vor părea plictisitoare. Am vrut doar să explic motivul dorinței oricărui corp rotativ de a păstra neschimbată direcția axei de rotație.

Această proprietate este utilizată pe scară largă tehnologie moderna. Pe nave și aeronave sunt instalate diverse dispozitive giroscopice (pe baza proprietății unui vârf) - busole, stabilizatoare etc.

Takovo utilizare benefică simple, s-ar părea, jucării.

Arta jonglerilor

Multe trucuri uimitoare ale programului variat al jonglerilor se bazează și pe proprietatea corpurilor care se rotesc de a menține direcția axei de rotație. Permiteți-mi să citez dintr-o carte fascinantă a fizicianului englez Prof. Topul lui John Perry.

Figura 28. Cum zboară o monedă cu o rotire.

Figura 29. O monedă aruncată fără rotire cade într-o poziție aleatorie.

Figura 30. O pălărie aruncată este mai ușor de prins dacă i s-a dat rotație în jurul axei.

„Odată am arătat câteva dintre experimentele mele în fața unui public care bea cafea și fuma tutun în incinta magnifică a sălii de concerte Victoria din Londra. Am încercat să-mi interesez ascultătorii cât am putut și am vorbit despre faptul că unui inel plat trebuie să i se rotească dacă se dorește să fie aruncat astfel încât să se poată indica în prealabil unde va cădea; ei procedează la fel dacă vor să arunce cuiva o pălărie pentru ca acesta să prindă acest obiect cu un băț. Vă puteți baza întotdeauna pe rezistența pe care o exercită un corp în rotație atunci când direcția axei sale este schimbată. Am continuat să le explic ascultătorilor mei că, odată ce botul unui tun a fost lustruit fără probleme, nu se poate conta niciodată pe acuratețea vederii; ca urmare, acum se fac butoaie striate, adică sunt tăiate interior boturile tunului sunt niște șanțuri spiralate în care cad proeminențele ghiulei sau proiectilului, astfel încât acesta din urmă trebuie să primească mișcare de rotație atunci când forța exploziei prafului de pușcă îl face să se miște de-a lungul canalului tunului. Datorită acestui fapt, proiectilul părăsește tunul cu o mișcare de rotație precis definită.

Asta a fost tot ce am putut face în timpul acestei prelegeri, deoarece nu sunt priceput să arunc pălării sau discuri. Dar după ce mi-am terminat prelegerea, pe scenă au apărut doi jongleri - și nu mi-aș putea dori o ilustrare mai bună a legilor menționate mai sus decât cea oferită de fiecare truc individual executat de acești doi artiști. S-au aruncat unul la altul pălării care se învârtesc, cercuri, farfurii, umbrele... Unul dintre jongleri a aruncat în aer. întreaga linie cuțite, le-a prins iar și iar le-a aruncat cu mare precizie; publicul meu, auzind tocmai explicația acestor fenomene, s-a bucurat de plăcere; ea a observat rotația pe care jonglerul o dădea fiecărui cuțit, eliberându-l din mâini pentru ca el să știe cu siguranță în ce poziție avea să se întoarcă din nou cuțitul la el. Am fost apoi uimit că aproape fără excepție trucurile de jongla arătate în acea seară reprezentau o ilustrare a principiului de mai sus.

O nouă soluție la problema lui Columb

Columb și-a rezolvat faimoasa problemă a modului de a pune un ou prea simplu: și-a rupt coaja. O astfel de decizie, în esență, este greșită: după ce a rupt coaja oului, Columb și-a schimbat forma și, prin urmare, a pus nu un ou, ci un alt corp; pentru că întreaga esență a sarcinii este în formă de ou: prin schimbarea formei, înlocuim oul cu un alt corp. Columb a dat soluția nu pentru corpul pentru care a fost căutată.

Figura 31. Rezolvarea problemei lui Columb: oul se rotește stând pe capăt.

Între timp, este posibil să rezolvăm problema marelui navigator fără a schimba cât de cât forma oului, dacă folosim proprietatea vârfului; pentru a face acest lucru, este suficient doar să puneți oul în mișcare de rotație în jurul axei sale lungi și, fără să se răstoarne, va sta ceva timp pe un contondent sau chiar pe un capăt ascuțit. Cum se face acest lucru - arată Figura: oului i se face o mișcare de rotație cu degetele. Când îți scoți mâinile, vei vedea că oul continuă să se rotească în poziție verticală o perioadă de timp: problema este rezolvată.

Pentru experiment, cu siguranță trebuie să luați ouă fierte. Această restricție nu contrazice condițiile problemei lui Columb: după ce a propus-o, Columb a luat imediat oul de la masă și, probabil, nu au fost servite ouă crude la masă. Cu greu vei putea face un ou crud să se învârtească vertical, deoarece masa lichidă internă este în acest caz o frână. Acesta, apropo, este o modalitate simplă de a distinge ouăle crude de cele fierte tari - un truc cunoscut de multe gospodine.

Greutatea „distrusă”.

„Apa nu se revarsă dintr-un vas care se rotește - nu se revarsă nici măcar atunci când vasul este răsturnat, deoarece rotația interferează cu acest lucru”, scria Aristotel în urmă cu două mii de ani. Pe fig. 32 descrie această experiență spectaculoasă, care, fără îndoială, este familiară pentru mulți: rotind o găleată cu apă suficient de repede, așa cum se arată în figură, reușiți ca apa să nu se reverse nici măcar în acea parte a drumului în care este răsucită găleata. cu susul în jos.

În viața de zi cu zi, se obișnuiește explicarea acestui fenomen prin „forță centrifugă”, înțelegând prin aceasta acea forță imaginară care se presupune că se aplică corpului și provoacă dorința acestuia de a se îndepărta de centrul de rotație. Această forță nu există: efortul specificat nu este altceva decât o manifestare a inerției și orice mișcare prin inerție se realizează fără participarea forței. În fizică, forța centrifugă este înțeleasă ca ceva diferit, și anume, forța reală cu care un corp în rotație trage firul care îl ține sau apasă pe traseul său curbiliniu. Această forță se aplică nu unui corp în mișcare, ci unui obstacol care îl împiedică să se deplaseze în linie dreaptă: pe un fir, pe șinele de pe o secțiune curbă a căii etc.

Revenind la rotația găleții, să încercăm să înțelegem motivul acestui fenomen, fără a recurge la conceptul ambiguu " forța centrifugă". Să ne punem întrebarea: unde va merge șuvoiul de apă dacă se face o gaură în peretele găleții? Dacă nu ar exista gravitația, jetul de apă prin inerție ar merge de-a lungul tangentei AK la cercul AB (Fig. 32). Gravitația, pe de altă parte, face ca jetul să scadă și să descrie o curbă (parabola AP). Dacă viteza circumferenţială este suficient de mare, această curbă va fi situată în afara cercului AB. Jetul ne dezvăluie calea de-a lungul căreia, atunci când găleata se rotește, apa s-ar deplasa dacă găleata care apăsa pe ea nu ar interveni. Acum este clar că apa nu tinde deloc să se miște vertical în jos și, prin urmare, nu se toarnă din găleată. S-ar putea turna din ea numai dacă găleata ar fi întoarsă cu o gaură în direcția de rotație.

Figura 32. De ce nu se revarsă apă dintr-o găleată rotativă?

Calculați acum viteza cu care găleata trebuie să fie rotită în acest experiment, astfel încât apa din ea să nu se reverse. Această viteză trebuie să fie astfel încât accelerația centripetă a găleții care se rotește să nu fie mai mică decât accelerația gravitației: atunci calea de-a lungul căreia apa tinde să se miște va fi în afara cercului descris de găleată, iar apa nu va rămâne în urmă găleată oriunde. Formula de calcul a accelerației centripete W este următoarea;

unde v este viteza circumferențială, R este raza traseului circular. Deoarece accelerația gravitației pe suprafața pământului este g = 9,8 m/sec2, avem inegalitatea v2/R" = 9,8. Dacă punem R egal cu 70 cm, atunci

Capacitatea unui lichid de a fi presat pe pereții unui vas în care se rotește în jurul unei axe orizontale este folosită în tehnologie pentru așa-numita turnare centrifugă. În acest caz, este esențial ca lichidul neomogen să fie stratificat în funcție de greutatea specifică: componentele mai grele sunt situate mai departe de axa de rotație, cele ușoare ocupă un loc mai aproape de axă. Ca rezultat, toate gazele conținute în metalul topit și care formează așa-numitele „cochilii” din turnare sunt eliberate din metal în partea interioară, goală, a turnării. Produsele realizate în acest fel sunt dense și lipsite de coji. Turnarea centrifugală este mai ieftină decât turnarea prin injecție convențională și nu necesită echipamente sofisticate.

Tu ești Galileo

Pentru iubitorii de senzații puternice, uneori se organizează un divertisment foarte ciudat - așa-numitul „leagăn al naibii”. A fost o astfel de leagăn în Leningrad. Nu a trebuit să mă apropii eu de el și, prin urmare, voi oferi aici descrierea sa din colecția de distracție științifică a lui Fedo:

„Leagănul este suspendat de o bară puternică orizontală, aruncată peste cameră altitudine cunoscută deasupra podelei. Când toată lumea este așezată, însoțitorul special desemnat încuie ușa de la intrare, scoate tabla care a servit la intrare și, declarând că acum va oferi publicului posibilitatea de a face o mică călătorie aeriană, începe să balanseze ușor leagănul. . După aceea, se așează pe spate și se leagăn, ca un cocher pe spate, sau iese cu totul din sală.

Între timp, leagănele devin din ce în ce mai mari; ea se ridică aparent la înălțimea barei transversale, apoi trece dincolo de ea, din ce în ce mai sus, și în cele din urmă descrie un cerc complet. Mișcarea se accelerează din ce în ce mai vizibil, iar swingerii, deși în cea mai mare parte deja preveniți, experimentează o senzație neîndoielnică de balansare și mișcare rapidă; li se pare că se năpustesc cu capul în jos în spațiu, încât se apucă involuntar de spătarul scaunelor pentru a nu cădea.

Dar aici domeniul de aplicare începe să scadă; leaganul nu se mai ridica la inaltimea barei transversale, iar dupa inca cateva secunde se opreste complet.

Figura 33. Schema dispozitivului „leagănul diavolului”.

Pe cota reală, leagănul a rămas nemișcat tot timpul în timp ce experimentul a continuat, iar sala însăși, cu ajutorul unui mecanism foarte simplu, a întors axa orizontală pe lângă public. alt fel mobilierul este atașat de podeaua sau pereții holului; lampa, lipită de masă, astfel încât să pară ușor răsturnată, este formată dintr-un bec electric cu incandescență ascuns sub un capac mare. Însoțitorul, care, aparent, balansa leagănul, dându-i împingeri ușoare, în esență, le-a conformat vibrațiilor ușoare ale sălii și doar s-a prefăcut că leagăn. Întreaga situație contribuie la succesul complet al înșelăciunii.

Secretul iluziei, după cum puteți vedea, este ridicol de simplu. Și totuși, dacă acum, știind deja care e treaba, te-ai găsi pe „leagănul diavolului”, ai ceda inevitabil înșelăciunii. Aceasta este puterea iluziei!

Îți amintești poezia lui Pușkin „Mișcarea”?

Nu există nicio mișcare, - spuse înțeleptul cu barbă.

Dacă unei platforme rotative i se oferă o astfel de curbură încât la o anumită viteză suprafața ei să fie în fiecare punct perpendicular pe cel rezultat, atunci o persoană așezată pe podea va simți în toate punctele sale ca pe plan orizontal. Calculul matematic a constatat că o astfel de suprafață curbată este suprafața unui corp geometric special - un paraboloid. Se poate obține prin rotirea rapidă a unui pahar plin pe jumătate cu apă în jurul unei axe verticale: apoi apa urcă pe margini, se scufundă în centru, iar suprafața sa ia forma unui paraboloid.

Daca in loc de apa se toarna ceara topita intr-un pahar si rotatia continua pana ce ceara se raceste, atunci suprafata ei intarita ne va da forma exacta a unui paraboloid. La o anumită viteză de rotație, o astfel de suprafață este, parcă, orizontală pentru corpurile grele: o minge așezată în orice punct pe ea nu se rostogolește în jos, ci rămâne la acest nivel (Fig. 36).

Acum va fi ușor de înțeles structura mingii „fermecate”.

Partea inferioară a acesteia (Fig. 37) este o platformă rotativă mare, căreia îi este dată curbura unui paraboloid. Deși rotirea este extrem de lină datorită mecanismului ascuns sub platformă, totuși oamenii de pe platformă s-ar simți amețiți dacă obiectele din jur nu s-ar mișca cu ele; pentru a împiedica observatorul să detecteze mișcarea, platforma este plasată în interiorul unei bile mari cu pereți opaci, care se rotește cu aceeași viteză ca și platforma în sine.

Figura 36. Dacă acest pahar este rotit cu o viteză suficientă, atunci mingea nu se va rostogoli în jos.

Figura 37. Minge „Vrăjită” (secțiune).

Acesta este dispozitivul acestui carusel, care poartă numele sferei „vrăjite” sau „magice”. Ce experimentezi când ești pe platforma din interiorul sferei? Când se rotește, podeaua de sub picioarele tale este orizontală, indiferent dacă te afli pe axa în care podeaua este cu adevărat orizontală sau la marginea în care este înclinată la 45°. Ochii văd clar concavitatea, în timp ce senzația musculară indică faptul că există un loc plan sub tine.

Indicațiile ambelor simțuri se contrazic în cel mai ascuțit mod. Dacă te muți de la un capăt la altul al platformei, ți se va părea că toată mingea uriașă, cu ușurința unui balon de săpun, s-a rostogolit în cealaltă parte sub greutatea corpului tău: până la urmă, la orice punct în care simți că te afli într-un plan orizontal. Și poziția celorlalți oameni care stau oblic pe platformă trebuie să ți se pară extrem de neobișnuită: ți se va părea literalmente că oamenii merg pe pereți ca muștele (Fig. 39).

Apa turnată pe podeaua unei sfere fermecate s-ar răspândi într-un strat uniform de-a lungul suprafeței curbe. Oamenilor li s-ar părea că apa de aici stă în fața lor ca un zid înclinat.

Ideile obișnuite despre legile gravitației par a fi anulate în această minge uimitoare, iar noi suntem transportați în lumea fabuloasă a miracolelor...

Pilotul experimentează senzații similare la viraje. Deci, dacă zboară cu o viteză de 200 km pe oră de-a lungul unei curbe cu o rază de 500 m, atunci pământul ar trebui să i se pară ridicat și înclinat cu 16 °.

Figura 38. Poziția adevărată a oamenilor în interiorul mingii „fermecate”.

Figura 39. Poziția care este prezentată fiecăruia dintre cei doi vizitatori.

Figura 40. Laborator rotativ – poziție reală.

Figura 41. Poziția aparentă a aceluiași laborator rotativ.

În Germania, în orașul Göttingen, a fost construit pentru cercetare științifică un laborator rotativ similar. Aceasta (Fig. 40) este o cameră cilindrică cu o lungime de 3 m, care se rotește cu o viteză de până la 50 de rotații pe secundă. Întrucât podeaua camerei este plată, în timpul rotației, observatorului care stătea lângă perete i se pare că camera s-a rezemat, iar el însuși stătea înclinat pe un perete înclinat (Fig. 41).

telescop lichid

Cea mai bună formă pentru oglinda unui telescop reflectorizant este parabolică, adică exact forma pe care o ia de la sine suprafața unui lichid dintr-un vas rotativ. Proiectanții de telescoape fac eforturi mari pentru a modela oglinda într-o astfel de formă. Realizarea unei oglinzi pentru un telescop durează ani de zile. fizician american Lemnul a ocolit aceste dificultăți prin amenajarea unei oglinzi lichide: rotind mercurul într-un vas larg, a obținut o suprafață parabolică ideală care ar putea juca rolul unei oglinzi, deoarece mercurul reflectă bine razele de lumină. Telescopul lui Wood a fost instalat într-o fântână de mică adâncime.

Dezavantajul telescopului este insa ca cel mai mic soc sifoneaza suprafata oglinzii lichide si distorsioneaza imaginea, precum si faptul ca o oglinda orizontala face posibila vizualizarea directa doar a acelor corpuri de iluminat aflate la zenit.

"Bucla al naibii"

S-ar putea să fii familiarizat cu trucul amețitor de bicicletă desfășurat uneori la circ: un biciclist se plimbă în buclă de jos în sus și descrie un cerc complet, în ciuda faptului că trebuie să meargă cu capul în jos pe partea superioară a cercului. În arenă, o potecă de lemn este aranjată sub forma unei bucle cu una sau mai multe bucle, așa cum se arată în figura noastră 42. Artistul coboară pe o bicicletă de-a lungul părții înclinate a buclei, apoi decolează rapid pe calul său de oțel. sus, de-a lungul părții sale circulare, face o întoarcere completă, literalmente în jos cu capul și se mișcă în siguranță până la pământ.

Figura 42. „La naiba”. Stânga jos - schema pentru calcul.

Acest truc derutant cu bicicleta pare publicului culmea artei acrobatice. Publicul nedumerit se întreabă nedumerit: ce forță misterioasă îl ține pe temerul cu susul în jos? Cei neîncrezători sunt gata să suspecteze o înșelăciune inteligentă aici, dar între timp nu există nimic supranatural în truc. Se explică în întregime prin legile mecanicii. O minge de biliard aruncată pe această cale ar face același lucru, fără mai puțin succes. Există „bucle al naibii” în miniatură în sălile de fizică ale școlii.

Sfârșitul perioadei de încercare gratuită.

Dacă crezi că fizica este un subiect plictisitor și inutil, atunci te înșeli profund. Al nostru fizică distractivă El vă va spune de ce o pasăre așezată pe un fir de alimentare nu moare din cauza șocului electric, iar o persoană care a căzut în nisipuri mișcătoare nu se poate îneca în ele. Veți afla dacă într-adevăr nu există doi fulgi de nea identici în natură și dacă Einstein a fost un învins la școală.

10 fapte amuzante din lumea fizicii

Acum vom răspunde la întrebările care preocupă mulți oameni.

De ce un șofer de tren dă înapoi înainte de a pleca?

Motivul pentru aceasta este forța de frecare statică, sub influența căreia vagoanele stau nemișcate. Dacă locomotiva pur și simplu se deplasează înainte, este posibil să nu miște trenul. Prin urmare, le împinge ușor înapoi, reducând forța de frecare statică la zero, apoi le dă accelerație, dar în cealaltă direcție.

Există fulgi de nea identici?

Majoritatea surselor susțin că în natură nu există fulgi de zăpadă identici, deoarece mai mulți factori influențează formarea lor simultan: umiditatea și temperatura aerului, precum și traseul de zbor al zăpezii. Cu toate acestea, fizica distractivă spune: puteți crea doi fulgi de zăpadă cu aceeași configurație.

Acest lucru a fost confirmat experimental de cercetătorul Karl Liebbrecht. După ce a creat condiții absolut identice în laborator, a obținut două identice în exterior cristal de zăpadă. Adevărat, trebuie menționat că rețeaua lor cristalină era încă diferită.

Unde este cel mai mare rezervor de apă din sistemul solar?

Nu ghici niciodată! Cea mai voluminoasă stocare a resurselor de apă din sistemul nostru este Soarele. Apa este sub formă de abur. Cea mai mare concentrație a sa este observată în locurile pe care le numim „pete de pe Soare”. Oamenii de știință au calculat chiar că în aceste regiuni temperatura este cu o mie și jumătate de grade mai mică decât în ​​restul stelei noastre fierbinți.

Ce invenție a lui Pitagora a fost creată pentru a combate alcoolismul?

Potrivit legendei, Pitagora, pentru a limita folosirea vinului, a făcut o cană care putea fi umplută cu o băutură îmbătătoare doar până la o anumită marcă. A meritat să depășești norma chiar și cu o picătură, iar întregul conținut al cănii s-a scurs. Această invenție se bazează pe legea vaselor comunicante. Canalul curbat din centrul cănii nu permite umplerea acesteia până la refuz, „eliberând” recipientul de tot conținutul în cazul în care nivelul lichidului este deasupra cotului canalului.

Este posibil să transformi apa dintr-un conductor într-un izolator?

Fizica distractivă spune: poți. Conductorii de curent nu sunt moleculele de apă în sine, ci sărurile conținute în ea, sau mai degrabă ionii lor. Dacă sunt îndepărtate, lichidul își va pierde capacitatea de a conduce electricitatea și va deveni un izolator. Cu alte cuvinte, apa distilată este un dielectric.

Cum să supraviețuiești într-un lift în cădere?

Mulți oameni cred: trebuie să sari în momentul în care cabina lovește pământul. Cu toate acestea, această opinie este incorectă, deoarece este imposibil de prezis când va avea loc o aterizare. Prin urmare, fizica distractivă oferă un alt sfat: întinde-te pe spate pe podeaua liftului, încercând să maximizezi zona de contact cu acesta. În acest caz, forța de impact nu va fi direcționată către o parte a corpului, ci va fi distribuită uniform pe întreaga suprafață - acest lucru vă va crește semnificativ șansele de supraviețuire.

De ce o pasăre care stă pe un fir de înaltă tensiune nu moare din cauza șocului electric?

Corpurile păsărilor nu conduc bine electricitatea. Atingând firul cu labele, pasărea creează o conexiune paralelă, dar, deoarece nu este cel mai bun conductor, particulele încărcate nu se mișcă prin el, ci de-a lungul miezurilor cablului. Dar de îndată ce pasărea intră în contact cu un obiect împământat, va muri.

Munții sunt mai aproape de sursa de căldură decât câmpiile, dar pe vârfurile lor este mult mai frig. De ce?

Acest fenomen are o explicație foarte simplă. Atmosfera transparentă trece liber razele soarelui fără a le absorbi energia. Dar solul absoarbe perfect caldura. Din aceasta, aerul se încălzește. Mai mult, cu cât este mai mare densitatea sa, cu atât ține mai bine primit de la sol energie termală. Dar sus, în munți, atmosfera devine rarefiată și, prin urmare, mai puțină căldură „rămâne” în ea.

Nisipurile mișcătoare pot suge?

În filme, există adesea scene în care oamenii „se îneacă” în nisipuri mișcătoare. În viața reală, conform fizicii distractive, acest lucru este imposibil. Nu vei putea ieși singur din mlaștina nisipoasă, pentru că pentru a scoate un singur picior, va trebui să depui atât efort cât este necesar pentru a te ridica. autoturism greutate medie. Dar nici nu te poți îneca, pentru că ai de-a face cu un fluid non-newtonian.

Salvatorii sfătuiesc în astfel de cazuri să nu facă mișcări bruște, să se întindă cu spatele în jos, să îți întindă brațele în lateral și să aștepte ajutor.

Nu există nimic în natură, vezi videoclipul:

Cazuri uimitoare din viața unor fizicieni celebri

Oamenii de știință remarcabili, în cea mai mare parte, sunt fanatici ai domeniului lor, capabili de orice de dragul științei. Deci, de exemplu, Isaac Newton, încercând să explice mecanismul de percepție a luminii de către ochiul uman, nu i-a fost frică să experimenteze pe el însuși. A introdus în ochi o sondă subțire, sculptată din fildeș, apăsând simultan pe partea din spate a globului ocular. Drept urmare, omul de știință a văzut în fața lui cercuri curcubeu și a demonstrat în felul acesta: lumea pe care o vedem nu este altceva decât rezultatul unei presiuni ușoare asupra retinei.

Fizicianul rus Vasily Petrov, care a trăit la începutul secolului al XIX-lea și a studiat electricitatea, a tăiat stratul superior al pielii de pe degete pentru a le crește sensibilitatea. La acel moment, nu existau ampermetre și voltmetre care să poată măsura puterea și puterea curentului, iar omul de știință trebuia să o facă prin atingere.

Reporterul l-a întrebat pe A. Einstein dacă își notează gândurile mari și, dacă o face, atunci unde - într-un caiet, caiet sau fisier special. Einstein s-a uitat la blocnotesul voluminos al reporterului și a spus: „Dragul meu! Gândurile adevărate vin atât de rar în minte încât nu este greu să le amintești.

Însă francezul Jean-Antoine Nollet a preferat să experimenteze pe alții.Efectuarea unui experiment la mijlocul secolului al XVIII-lea pentru a calcula viteza de transmisie curent electric, a legat 200 de călugări cu fire metalice și a trecut tensiune prin ei. Toți participanții la experiment s-au zguduit aproape simultan și Nolle a concluzionat: curentul trece prin fire, ei bine, oh, foarte repede.

Povestea care marele einstein a fost un ratat în copilărie, știe aproape fiecare școlar. Cu toate acestea, de fapt, Albert a studiat foarte bine, iar cunoștințele sale de matematică erau mult mai profunde decât cerea programa școlară.

Când tânărul talent a încercat să intre la Școala Politehnică Superioară, a obținut cel mai mare punctaj în subiecte de profil- matematica si fizica, dar la alte discipline a avut o usoara lipsa. Pe această bază, i s-a refuzat admiterea. Pe anul urmator a arătat Albert rezultate geniale la toate disciplinele, iar la vârsta de 17 ani a devenit student.

Ia-o, spune-le prietenilor tăi!

Citește și pe site-ul nostru:

Afișați mai multe

Nadejda Lifanova
Proiectul „Fizica distractivă”

Proiect pentru copiii preșcolari mai mari

« Fizica distractivă»

Ţintă proiect: Introduceți copiii în știință - fizică, fizic fenomene pe baza activităţii experimentale.

Materialele folosite: fragmente din cărțile lui Akim Milovanov « Fizica pentru copii» , Elena Kachur „Enciclopedia copiilor cu Chevostik "Fascinant fizică» , A Kuznetsova „Conversații dimineața sau fizica pentru copii» , L. L. Sikoruk « Fizica pentru copii» .

Lucrul cu părinții: Implicați părinții în participare activăîn proiect.

Lista experimentelor pe care părinții să le facă acasă copii:

Experiență în determinarea nivelului apei.

Experimentați cu zahărul înghețat „Acadele colorate”.

Forța de frecare în viața de zi cu zi.

Albume pentru desen cu apa.

Faceți un calendar de creștere și greutate a copilului de la naștere până la absolvire proiect.

Implicați copiii în cântărirea alimentelor.

Mobilierul din casă este uniform?

Depășirea greutății în apă — Ne este ușor să înotăm?

Plimbare cu barca.

Privind peștii într-un acvariu.

Confecţionarea şi zborul unui zmeu.

Excursie la planetariu.

Învățați un comportament sigur în viața de zi cu zi atunci când utilizați aparate electrice și la soare.

Plan de lucru pentru octombrie ca parte a proiect« Fizica distractivă»

săptămâni Subiect Sarcini

1 Lecție introductivă : "Ce fizică?» Introduceți copiii în concepte "știința", « fizică» , "oameni de stiinta", oameni de știință celebri fizicienilor. Trezește interesul pentru această știință, dorința de a-i cunoaște legile.

2 „Corpul și materia”. Pentru a oferi copiilor cunoștințe practice pe care toate subiectele în fizica se numește corp, și caracteristicile obiectelor (din ce sunt facute lucrurile)- substanta.

3 „Lichide, gaze și solide”.

Pentru a familiariza copiii cu proprietățile solide, lichide și corpuri gazoase.

4 — De ce bate vântul? Pentru a oferi copiilor cunoștințe practice despre cum se produce vântul.

Planul de lucru din noiembrie

săptămâni Subiect Sarcini

1 „Proprietățile corpurilor solide, lichide și gazoase” Pentru a familiariza copiii cu proprietățile formelor solide, lichide și gazoase.

2 „Aburul este și apă! Sau de ce ploua? Pentru a oferi copiilor cunoștințe practice despre ce este evaporarea. Descrieți ciclul apei în natură.

3 — De ce ninge? Oferiți copiilor cunoștințe practice despre proces congelare. Introduceți molecula de apă.

4 „Este gheața înghețată sau de ce avem nevoie de forță de frecare?” Introduceți copiii în forța de frecare.

plan de lucru decembrie

Sarcini subiect

1

2 „Forțe capilare și miracole colorate” Pentru a familiariza copiii cu forțele capilare ale apei. Pentru a oferi cunoștințe practice despre forțele capilare ale apei.

plan de lucru ianuarie

Sarcini subiect

3 „Secretele gravitației. Greutatea sau legea gravitației universale” "greutatea"și valoarea greutății în fizica – gravitația. Pentru a oferi cunoștințe practice despre greutate și utilizarea acesteia în viața de zi cu zi.

4 „Secretele gravitației. Centrul de greutate". Pentru a oferi copiilor cunoștințe practice despre care este centrul de greutate.

Plan de lucru pentru februarie

Sarcini subiect

1 „Secretele gravitației. Durabilitate". Pentru a oferi copiilor cunoștințe practice despre ce este sustenabilitatea.

2 „Depășirea greutății în apă. hidraulica". Introduceți copiilor conceptul "hidraulica". A da idei practice despre depășirea greutății în apă.

3 „Scăparea greutății în aer”. Pentru a oferi copiilor idei practice despre depășirea greutății în aer.

4 „Scăparea greutății în spațiu”. Pentru a oferi copiilor idei practice despre depășirea greutății în spațiul cosmic.

Planul de lucru din martie

Sarcini subiect

1 „Povestea sunetului vântului” Introduceți copiilor conceptul "sunet".

2 „Sună sau de ce are Bunny urechi lungi?” Pentru a oferi copiilor cunoștințe practice despre semnificația sunetului.

3 „Pe măsură ce apare, va răspunde!”Învățați copiii ce este "ecou". Aflați despre proprietățile sunetului.

4 „Povestea radioului despre curentul electric”. Introduceți copiii în concepte "electricitate", "actual". Introduceți proprietățile curentului.

Planul de lucru din aprilie

Sarcini subiect

1 „Electricitate în casă” Pentru a oferi copiilor cunoștințe practice despre electricitate în viața de zi cu zi, pentru a preda reguli de siguranță atunci când folosesc aparate electrice.

2 „Ce este magnetismul?” Pentru a oferi cunoștințe practice despre magnetismul obiectelor.

3 „Ce este optica? Sau Secretele luminii”. Prezentați copiilor secțiunea fizica – optica. Aflați despre reflectarea luminii.

4 „Sunt întins la soare! Sau de ce purtăm ochelari de soare? Oferiți copiilor cunoștințe practice despre putere lumina soarelui. Învață cum să fii în siguranță la soare.

Rezultat proiect:

1. Trezește un interes cognitiv constant pentru lumea din jurul nostru, natura lucrurilor la copii și părinți.

2. Oferă cunoștințe practice și învață cum să aplici aceste cunoștințe în viață despre apă, greutate, lumină, sunet, electricitate.

Notă: A treia și a patra săptămână din decembrie și prima și a doua săptămână din ianuarie sunt dedicate mini-ului de Anul Nou. proiect„Anul Nou la porți și misterul Crăciunului”.