Питання 1: Чому прилад для вимірювання тиску називається барометр. В яких одиницях він проградуирован?
Барометр (грец. Baros - тяжкість, тиск і metreo - вимірюю) - прилад для вимірювання атмосферного тиску.
Першим атмосферний тиск поміряв італійський вчений Еванджеліста Торрічеллі в 1643 році. Розвиваючи вчення Галілея, Торрічеллі після довгих досліджень, довів, що повітря має вагу, і тиск атмосфери врівноважується стовпом води в 32 фути, або 10,3. Він пішов в своїх дослідженнях ще далі і пізніше винайшов прилад для вимірювання атмосферного тиску - барометр.
Атмосферний тиск - тиск атмосферного повітря на що знаходяться в ньому предмети і на земну поверхню. У кожній точці атмосфери атмосферний тиск дорівнює вазі вищерозміщеного стовпа повітря з основою, рівним одиниці площі.
Відповідно до міжнародної системи одиниць (система СІ) основною одиницею для вимірювання атмосферного тиску є гектопаскалях (гПа), проте, в обслуговуванні ряду організацій дозволяється застосовувати старі одиниці: миллибар (мб) і міліметр ртутного стовпа (мм рт. Ст.). Міліметр ртутного стовпа (мм рт. Ст .. mm Hg) - позасистемна одиниця виміру тиску, що дорівнює / 760 ≈ 133, Па; іноді називається "торр" (російське позначення - Торре. міжнародне - Torr) в честь Е. Торрічеллі.
Походження цієї одиниці пов'язано зі способом виміру атмосферного тиску за допомогою барометра, в якому тиск врівноважується стовпчиком рідини. В якості рідини часто використовується ртуть, оскільки у неї дуже висока щільність (≈13 600 кг / м³) та низький тиск насиченої пари при кімнатній температурі.
Атмосферний тиск на рівні моря становить приблизно 760 мм рт. ст. Стандартне атмосферний тиск прийнято рівним (точно) 760 мм рт. ст. або Па, звідси випливає визначення міліметра ртутного стовпа (/ 760 Па). Раніше використовувалося дещо інше визначення: тиск стовпа ртуті висотою 1 мм і щільністю 13,5951 × 103 кг / м³ при прискоренні вільного падіння 9, м / с?. Різниця між цими двома визначеннями становить 0,%.
Міліметри ртутного стовпа використовуються, наприклад, у вакуумній техніці, в метеорологічних зведеннях і при вимірюванні кров'яного тиску. Само собою, ніхто не використовує прилад Торрічеллі для вимірювання таких низьких тисків. Для вимірювання низьких тисків використовують інші прилади, наприклад, вакуумметр.
Іноді використовуються міліметри водяного стовпа (1 ммрт. Ст. = 13,5951 ммвод. Ст.). У США і Канаді також використовується одиниця вимірювання "дюйм ртутного стовпа" (позначення - inHg). 1 inHg = 3,386389 кПа при 0 ° C.
Питання 2: Яка фізична величина вимірювалася в «Терміт»? Який одиницею замінили «Терміт» зараз?
Термия (від грец. Therme - тепло) - застаріла, що вийшла з ужитку одиниця кількості теплоти, що дорівнює кількості теплоти, необхідного для нагрівання 1 т води від 14,5 до 15,5 ° С.
До кінця 18 століття теплоту вважали матеріальною субстанцією, вважаючи, що температура тіла визначається кількістю міститься в ньому "калоріческой рідини", або "теплорода". Пізніше Б. Румфорд, Дж. Джоуль і інші фізики того часу шляхом дотепних дослідів і міркувань спростували "калорическую" теорію, довівши, що теплота невагома і її можна отримувати в будь-яких кількостях просто за рахунок механічного руху. Теплота сама по собі не є речовиною - це всього лише енергія руху його атомів або молекул. Саме такого розуміння теплоти дотримується сучасна фізика. Теплота являє собою одну з форм енергії, а тому повинна вимірюватися в одиницях енергії. У міжнародній системі (СІ - Системі Інтернаціональній) одиницею енергії є джоуль (Дж). 1 Т. = 4,1855 * 106 Дж = 4,1855 МДж.
Допускається також застосування позасистемних одиниць кількості теплоти - калорій: міжнародна калорія дорівнює 4,1868 Дж, термохімічна калорія - 4,1840 Дж. У зарубіжних лабораторіях результати досліджень часто висловлюють з допомогою так званої 15-градусної калорії, що дорівнює 4,1855 Дж.
Питання 3: Який з манометрів дошкульніше: ртутний або водяний? Чому?
Манометр - (від грец. Manos - рідкісний, нещільний та metreo - вимірюю), манометри потрібні для вимірювання тиску рідин, газів і парів. Є кілька видів манометрів: для визначення абсолютного тиску, який починається від нуля (повного вакууму); надлишкового тиску, т. е. перевищення тиску над атмосферним; різниці двох тисків, різних від атмосферного (диференціальні манометри, або діфманометри).
Ми знаємо, що тиск рідини на дно посудини прямо пропорційно висоті стовпа і щільності рідини. У разі рівного розподілу тисків висота стовпа рідини з більшою щільністю буде менше висоти рідини з меншою щільністю. Щільність ртуті більше щільності води майже в 13,6 разів. Отже, на різницю тисків в 1 мм рт. ст. доводиться 13,6 мм водяного стовпа. Саме тому водяний манометр більш чутливий. Тому низький тиск вимірюється водяними манометрами, середнє - ртутними манометрами, а від 1 атмосфери і високе - пружинними манометрами.
Питання 4: В очікуванні прибуття царського поїзда градоначальник наказав прикрасити платформу і натерти рейки салом, щоб вони блищали. Як, по-вашому, не перестарався він?
Сало - це жир, жир - це мастило, мастило - це ковзання, ковзання - це зупинка поїзда абсолютно не там, де планувалося, а набагато далі.
Гальма і гальмівне обладнання служать для зменшення швидкості руху поїзда або його зупинки. У поїздах 19 століття воно було тільки фрикційне з пневматичним приводом, тобто засноване на дії сили тертя між гальмівними колодками і обертовими колесами. Істотним фактором ефективності гальмування поїзда є також зчеплення між колесами і рейками: погане зчеплення, що часто має місце, наприклад, в сезон листопада, може привести до виникнення проковзування і проїзду заборонного сигналу. При натирання рейок салом відбулося зменшення зчеплення коліс і рейок, і поїзд не зміг загальмувати в потрібному місці. Добре, якщо ділянка, який натерли, був набагато коротше поїзда, тоді поїзд гальмував би колесами, які ще не «засалено». Засобом підвищення коефіцієнта зчеплення, яке було відомо ще машиністам паровозів, є посипання рейок піском. Так що, сподіваємося, що царський поїзд не сильно далеко поїхав від перону, але градоначальнику і його підлеглим явно дісталося по повній програмі за незнання законів фізики!
Ми не знайшли інформації відбувалася історія, описана в питанні, в дійсності. Але виявили багато статей про те, як подібним способом партизани боролися з фашистами: «Знаєш, як мій дідусь в партизанському загоні поїзда німецькі під укіс пускав, коли у нього вибухівки не було? Скручували по рейці з кожного боку і клали їх поруч, паралельно шляхах, сантиметрах в десяти від полотна, відразу й не помітиш. А рейки за кілометр від цього розриву мазали звичайним салом. Машиніст якщо і помічав розрив, загальмувати вже не міг, паровоз перекидався під укіс і тягнув за собою все вагони ».
Також нас вкрай вразило, наскільки ж багато в Інтернеті міститься повідомлень про те, як хтось в дитинстві з простого пустощів мазав рейки салом і тим самим порушував рух потягів.
В даний час на поїздах застосовують найрізноманітніші типи гальм: пневматичні та електричні, автоматичні і неавтоматичні, вантажні та пасажирські, нежорсткі і напівтверді і т. Д. При екстреної зупинки поїзда приводяться в дію електродинамічний, пневматичний і рейковий електромагнітний гальма з одночасною посипкою піску на рейки і опусканням підвагонної мережі. Але і в наш час відбуваються аварії з поїздами через слизькі рейок.
Питання 5: Коли рушає довгий поїзд, локомотив спочатку дає задній хід. Навіщо це робиться?
Поїзд - в сучасному понятті, це сформований і зчеплений состав, що складається з декількох вагонів, з одним або декількома діючими локомотивами чи моторними вагонами, що приводять його в рух, і має встановлені сигнали (звукові і видимі), які позначають його голову і хвіст.
Будь-які вагони незалежно від їх призначення і конструкції мають такі загальні елементи:
· Ходову частину, що сприймає навантаження від вагона і забезпечує його безпечне і плавний рух;
· Раму, що сприймає навантаження від кузова разом з вантажем і передавальну на ходову частину вертикальну та горизонтальну зусилля, діючі на вагон;
· Кузов, призначений для розміщення в ньому пасажирів або вантажів;
· Гальма і гальмівне обладнання, що забезпечують умень-шення швидкості руху або зупинку поїзда;
· Ударно-тягові прилади, що служать для зчеплення вагонів між собою і з локомотивом і ослаблення розтягують і стискають зусиль, що передаються від локомотива і від одного вагона іншому.
Якщо машиніст локомотива спробує відразу різко почати рух поїзда вперед, коли зчіпки вагонів натягнуті, то може виявитися, що він не зрушить з місця, так як сумарна сила тертя спокою, що діє з боку рейок на всі колеса складу, перевищить силу ковзання ведучих коліс локомотива, створювану осями і має протилежний зміст. Тому спочатку необхідно подати поїзд назад, послабивши тим самим натяг сцепок, і тільки після цього приводити в рух вагони послідовно, один за іншим, а потім, так само по черзі, починати їх рух вперед.
Використані матеріали та література:
14. Ілюстрації: «Натюрморд з барометром» Поліна Балашова, листівка 19 століття «Після купання», «Еванжеліста Торічеллі» гравюра, «Поїзд на Царскосельской залізниці» Тюмлінг, «Потяг до шляху» І. Левітан.