Сейчас мы говорили о том, что всякая жидкость, освобожденная от
действия тяжести, принимает свою естественную форму – шарообразную. Если
вспомните сказанное раньше о невесомости падающего тела и примете в
расчет, что в самом начале падения можно пренебречь ничтожным
сопротивлением воздуха [Дождевые капли опускаются ускоренно только в
самом начале падения; уже примерно ко второй половине первой секунды
падения устанавливается равномерное движение: все капли,
уравновешивается силой сопротивления воздуха, которая возрастает с
ростом скорости капли.], то сообразите, что падающие порции жидкости
также должны принимать форму шаров. И действительно, падающие капли
дождя имеют форму шариков. Дробинки – не что иное, как застывшие капли
расплавленного свинца, который при заводском способе изготовления
заставляют падать каплями с большой высоты в холодную воду: там они
затвердевают в форме совершенно правильных шариков.
Мы привыкли думать, что жидкости не имеют никакой собственной формы.
Это неверно. Естественная форма всякой жидкости – шар. Обычно сила
тяжести мешает жидкости принимать эту форму, и жидкость либо растекается
тонким слоем, если разлита без сосуда, либо же принимает форму сосуда,
если налита в него. Находясь внутри другой жидкости такого же удельного
веса, жидкость по закону Архимеда "теряет” свой вес: она словно ничего
не весит, тяжесть на нее не действует – и тогда жидкость принимает свою
естественную, шарообразную форму.
Прованское масло плавает в воде, но тонет в спирте. Можно поэтому
приготовить такую смесь из воды и спирта, в которой масло не тонет и не
всплывает. Введя в эту смесь немного масла посредством шприца, мы увидим
странную вещь: масло собирается в большую круглую каплю, которая не
вплывает и не тонет, а висит неподвижно [Чтобы форма шара не казалась
искаженной, нужно производить опыт в сосуде с плоскими стенками (или в
сосуде любой формы, но поставленном внутри наполненного водой сосуда с
плоскими стенками)].
Рис. Масло внутри сосуда с разбавленным спиртом собирается в шар, который не тонет и не всплывает (опыт Плато).
На рис. вы видите тяжелую цепь, перекинутую через колеса так, что
правая ее половина при всяком положении должна быть длиннее левой.
Следовательно, – рассуждал изобретатель, – она должна перевешивать и
безостановочно падать вниз, приводя в движение весь механизм. Так ли
это?
Безнадежная погоня за "вечным” двигателем многих людей сделала
глубоко несчастными. Я знал рабочего, тратившего все свои заработки и
сбережения на изготовление модели "вечного” двигателя и дошедшего
вследствие этого до полной нищеты. Он сделался жертвой своей
неосуществимой идеи. Полуодетый, всегда голодный, он просил у всех дать
ему средства для постройки "окончательной модели”, которая уже
"непременно будет двигаться”. Грустно было сознавать, что этот человек
подвергался лишениям единственно лишь вследствие плохого знания
элементарных основ физики.
О "вечном двигателе”, "вечном движении” часто говорят и в прямом и в
переносном смысле слова, но не все отдают себе отчет, что, собственно,
надо подразумевать под этим выражением. Вечный двигатель – это такой
воображаемый механизм, который безостановочно движет сам себя и, кроме
того, совершает еще какую-нибудь полезную работу (например, поднимает
груз). Такого механизма никто построить не смог, хотя по пытки изобрести
его делались уже давно. Бесплодность этих попыток привела к твердому
убеждению в невозможности вечного двигателя и к установлению закона
сохранения энергии – фундаментального утверждения современной науки. Что
касается вечного движения, то под этим выражением подразумевается
непрекращающееся движение без совершения работы.
Как быть, если нужно, не разбивая скорлупы, определить, сварено яйцо
или же оно сырое? Знание механики поможет вам с успехом выйти из этого
маленького затруднения.
Дело в том, что яйца вареные и сырые вращаются не одинаковым образом.
Этим и можно воспользоваться для разрешения нашей задачи. Испытуемое
яйцо кладут на плоскую тарелку и двумя пальцами сообщают ему
вращательное движение. Сваренное (особенно вкрутую) яйцо
вращается при этом заметно быстрее и дольше сырого. Последнее трудно
даже заставить вращаться; между тем круто сваренное яйцо вертится так
быстро, что очертания его сливаются для глаз в белый сплющенный
эллипсоид и оно может само встать на острый конец.
Почему на простом табурете сидеть жестко, в то время как на стуле,
тоже деревянном, нисколько не жестко? Почему мягко лежать в веревочном
гамаке, который сплетен из довольно твердых шнурков? Почему не жестко
лежать на проволочной сетке, устраиваемой в кроватях взамен пружинных
матрасов?
Нетрудно догадаться. Сидение простого табурета плоско; наше тело
соприкасается с ним лишь по небольшой поверхности, на которой и
сосредоточивается вся тяжесть туловища. У стула же сиденье вогнутое; оно
соприкасается с телом по большей поверхности;
Задумывались ли вы над вопросом: отчего игла так легко пронизывает
предмет насквозь? Отчего сукно или картон легко проткнуть тонкой иглой и
трудно пробить тупым гвоздем? В обоих случаях действует, казалось бы,
одинаковая сила.
Сила одинакова, но давление все же не одинаково. В первом случае вся
сила сосредоточивается на острие иглы; во втором – та же сила
распределяется на большую площадь конца гвоздя; следовательно, давление
иглы гораздо больше, нежели давление тупого стержня при одном и том же
усилии наших рук.
Рис. Предплечье С человека – рычаг второго рода.
Что важнее для правильного взвешивания: весы или гири?
Вы ошибаетесь, если думаете, что одинаково важно и то и другое: можно
правильно взвесить и не имея верных весов, когда под рукой есть верные
гири. Существует несколько способов верно взвешивать на неверных весах.
Рассмотрим из них два.
Заметили ли вы, какое странное ощущение испытываете вы в тот момент,
когда начинаете спускаться на лифте? Ненормальная легкость, вроде той,
какую испытывает человек, летящий в пропасть… Это – не что иное, как
ощущение невесомости: в первый момент движения, когда пол под вашими
ногами уже опускается, а вы сами не успели еще приобрести той же
скорости, тело ваше почти не давит на пол и, следовательно, весьма мало
весит. Проходит мгновение, и странное ощущение прекращается; ваше тело,
стремясь падать быстрее, чем равномерно движущийся лифт, давит на его
пол и, значит, снова приобретает свой полный вес.
Сила, с какой тела притягиваются земным шаром, убывает по мере
возвышения над земной поверхностью. Если бы мы подняли килограммовую
гирю на высоту 6400 км, т. е. удалили ее от центра земного шара на два
его радиуса, то сила притяжения ослабела бы в 22, т. е. в 4 раза, и гиря
на пружинном безмене вытянула бы всего 250 г вместо 1000. Согласно
закону тяготения земной шар притягивает внешние тела так, как если бы
вся его масса сосредоточена была в центре, а сила этого притяжения
убывает обратно квадрату расстояния. В нашем случае расстояние гири от
центра Земли удвоилось, и оттого притяжение ослабело в 22, т. е.
вчетверо. Удалив гирю на 12800 км от земной поверхности, т. е. на
тройное расстояние от центра Земли, мы ослабили бы притяжение в 32, т.
е. в 9 раз; 1000– граммовая гиря весила бы тогда всего 111 г, и т. д.
Естественно рождается мысль, что, углубляясь с гирей в недра Земли, т.
е. приближая тело к центру нашей планеты, мы должны наблюдать усиление
притяжения: гиря в глубине Земли должна весить больше. Эта догадка
неверна: с углублением в Землю тела не увеличиваются в весе, а,
напротив, уменьшаются.
Если при известных условиях пуля может стать безвредной, то возможен и
обратный случай: "мирное тело”, брошенное с незна
чительной скоростью,
произведет разрушительное действие. Во время автомобильного пробега
Ленинград – Тифлис (в 1924 г.) крестьяне кавказских селений
приветствовали проносящиеся мимо них автомобили, кидая пассажирам
арбузы, дыни, яблоки. Действие этих невинных подарков оказывалось вовсе
не приятным: арбузы и дыни вдавливали, сминали и ломали кузов машины, а
яблоки, попав в пассажира, причиняли серьезные увечья. Причина понятна:
собственная скорость автомобиля складывалась со скоростью брошенного
арбуза или яблока и превращала их в опасные, разрушительные снаряды.
Нетрудно рассчитать, что пуля в 10 г весом обладает такой же энергией
движения, как арбуз в 4 кг, брошенный в автомобиль, который мчится со
скоростью 120 км в час, Пробивное действие арбуза при таких условиях не
может, однако, сравниться с действием пули, так как арбуз не обладает ее
твердостью.
Во время империалистической войны, как сообщали газеты, с французским
летчиком произошел совершенно необыкновенный случай. Летая на высоте
двух километров, летчик заметил, что близ его лица движется какой-то
мелкий предмет. Думая, что это насекомое, летчик проворно схватил его
рукой. Представьте изумление летчика, когда оказалось, что он поймал…
германскую боевую пулю!
Не правда ли, это напоминает россказни легендарного барона Мюнхгаузена, будто бы ловившего пушечные ядра руками?
Если я скажу вам: "Сейчас вы сядете на стул так, что не сможете
встать, хотя и не будете привязаны”, вы примете это, конечно, за шутку.
Хорошо. Сядьте же так, как сидит человек, изображенный на рис., т. е.
держа туловище отвесно и не пододвигая ног под сиденье стула. А теперь
попробуйте встать, не меняя положения ног и не нагибая корпуса вперед.
Прикрепите сбоку к ободу тележного колеса (или к шине велосипедного)
цветную бумажку и наблюдайте за ней во время движения телеги (или
велосипеда). Вы заметите странное явление: пока бумажка находится в
нижней части катящегося колеса, она видна довольно отчетливо; в верхней
же части она мелькает так быстро, что вы не успеваете ее разглядеть.
В парижских газетах появилось однажды объявление, обещавшее каждому
за 25 сантимов указать способ путешествовать дешево и притом без
малейшего утомления. Нашлись легковерные, которые прислали требуемые 25
сантимов. В ответ каждый из них получил по почте письмо следующего
содержания:
"Оставайтесь, гражданин, спокойно в своей кровати и помните, что Земля
наша вертится. На параллели Парижа – 49-й – вы пробегаете каждые сутки
более 25 000 км. А если вы любите живописные виды, откиньте оконную
занавеску и восхищайтесь картиной звездного неба”.
Для нас, привыкших мерить время на свою человеческую мерку, тысячная
доля секунды равнозначна нулю. Такие промежутки времени лишь недавно
стали встречаться в нашей практике. Когда время определяли по высоте
Солнца или длине тени, то не могло быть речи о точности даже до минуты;
люди считали минуту слишком ничтожной величиной, чтобы стоило ее
измерять. Древний человек жил такой неторопливой жизнью, что на его
часах – солнечных, водяных, песочных – не было особых делений для минут.
Только с начала XVIII века стала появляться на циферблате минутная
стрелка. А с начала XIX века появилась и секундная стрелка.
Можно ли в 8 часов утра вылететь из Владивостока и в 8 часов утра
того же дня прилететь в Москву? Вопрос этот вовсе не лишен смысла. Да,
можно. Чтобы понять этот ответ, нужно только вспомнить, что разница
между поясным временем Владивостока и Москвы составляет девять часов. И
если самолет сможет пройти расстояние между Владивостоком и Москвой за
это время, то он прибудет в Москву в час своего вылета из Владивостока.
Повторить этот опыт сложно. Нужна достаточно тяжелая доска с гладким,
полированным дном. И скатерть нужна гладкая, скользкая, из шелковой или
льняной ткани.
Но если у тебя есть деревянная шахматная доска или просто гладкий стол, ты можешь проделать похожие опыты с шашками.