стр. 34
Спіймати бойову кулю руками
Під час першої світової війни, як повідомляли газети, з французьким льотчиком стався абсолютно незвичайний випадок. Літаючи на висоті двох кілометрів, льотчик помітив, що біля його особи рухається якийсь дрібний предмет. Думаючи, що це комаха, льотчик швидко схопив його рукою. Уявіть здивування льотчика, коли виявилося, що він зловив. німецьку бойову кулю!
Чи не правда, це нагадує вигадки легендарного барона Мюнхгаузена, нібито ловівшего гарматні ядра руками?
А тим часом в повідомленні про льотчика, зловити кулю, немає нічого неможливого.
Куля ж не весь час рухається зі своєю початковою швидкістю 800-900 м в секунду. Через опір повітря вона поступово уповільнює свій політ і до кінця шляху - на вильоті - робить лише кілька десятків метрів в секунду. А таку швидкість розвиває і літак. Значить, легко може статися, що куля і літак матимуть однакову швидкість: по відношенню до льотчика куля буде нерухома або буде рухатися ледь помітно. Нічого не буде коштувати тоді схопити її рукою, - особливо в рукавичці, тому що куля, що рухається в повітрі, сильно розігрівається.
Кавун-бомба
Якщо за певних умов куля може стати нешкідливою, то можливий і зворотний випадок: "мирне тіло", кинуте з незначною швидкістю, зробить руйнівну дію. Під час автомобільного пробігу Ленінград - Тифліс (1924 р) селяни кавказьких селищ вітали проносяться повз них автомобілі, кидаючи пасажирам кавуни, дині, яблука. Дія цих невинних подарунків виявлялося зовсім не приємним: кавуни та дині вдавлювали, зминали і ламали кузов машини, а яблука, потрапивши в пасажира, завдавали серйозні каліцтва. Причина зрозуміла: власна швидкість автомобіля складалася зі швидкістю кинутого кавуна або яблука і перетворювала їх в небезпечні, руйнівні снаряди. Неважко розрахувати, що куля масою 10 г має таку ж енергією руху, як кавун в 4 кг, кинутий в автомобіль, який мчить зі швидкістю 120 км на годину *. Пробивну дію кавуна при таких умовах не може, однак, зрівнятися з дією куля, так як кавун не володіє її твердістю.
Мал. 19. Кавун, кинутий назустріч швидко мчить автомобілю, перетворюється на "бомбу"
Коли розвинеться швидкісна авіація в верхніх шарах атмосфери (в стратосфері) і літаки будуть мати швидкість близько 3000 км на годину, т. Е. Швидкість куль, льотчикам доведеться мати справу з явищами, що нагадують розглянуте зараз. А саме, кожен предмет, що попадається на шляху такого літака, перетвориться для нього в руйнівний снаряд **. Наштовхнутися на жменю куль, просто упущені з іншого літака, навіть, чи не летить назустріч, буде все одно що піддатися обстрілу з кулемета: падаючі кулі ударятся про літак з такою ж силою, з якою вп'ялися б в цю машину кулі з кулемета. Так як відносні швидкості в обох випадках однакові (літак і куля зближуються зі швидкістю близько 800 м в секунду), то руйнівні наслідки зіткнень будуть однакові.
Навпаки, якщо куля летить слідом літаку, що несуть з рівною швидкістю, то для льотчика вона, як ми вже знаємо, нешкідлива.
Тим, що тіла, що рухаються з майже однаковою швидкістю в одному напрямі, приходять в зіткнення без удару, майстерно скористався в 1935 р машиніст Борщів, прийнявши рухомий склад з 36 вагонів на свій потяг без удару і тим запобігши залізничну катастрофу. Сталося це на Південній залізниці, на перегоні ялинників - Вільшанка, при наступних обставинах. Попереду поїзда, який вів Борщів, йшов інший. За браком парів передній поїзд зупинився; його машиніст з паровозом і декількома вагонами відправився вперед, на станцію, залишивши інші 36 вагонів на шляху. Вагони, під які не було підкладено черевиків, покотилися під ухил назад зі швидкістю 15 км на годину, погрожуючи налетіти на поїзд Борщів. Помітивши небезпеку, спритний машиніст зупинив свій потяг і повів його назад, поступово розвинувши швидкість також 15 км на годину. Завдяки такому маневру йому вдалося весь 36-вагонний склад прийняти на свій потяг без найменшого ушкодження.
Нарешті, на тому ж принципі заснований прилад, за допомогою якого зручно писати в рухомому потязі. Писати в вагоні на ходу поїзда важко тому, що поштовхи на стиках рейок передаються папері і кінчика олівця не одночасно. Якщо влаштувати так, щоб папір і олівець отримували струс в один і той же час, вони один щодо одного будуть в спокої і лист на ходу поїзда не складе ніяких труднощів.
Мал. 20. Пристосування, що дозволяє зручно писати в рухомій поїзді.
Це і досягається завдяки приладу, зображеному на рис. 20. Рука з олівцем пристібається до дощечці а, що може пересуватися в пазах по планці b; остання в свою чергу може переміщатися в пазах дощечки, що лежить на столику у вагоні. Рука, як бачимо, досить рухома, щоби писати букву за буквою, рядок за рядком; разом з тим кожен поштовх, одержуваний папером на дощечці, в той же самий момент і з такою ж силою передається руці, що тримає олівець. При таких умовах лист на ходу поїзда стає настільки ж зручним, як і в нерухомому вагоні; заважає лише те, що погляд ковзає по папері ривками, так як голова і рука отримують поштовхи не одночасно.
стр. 119
Таємнича вертушка
З тонкої цигаркового паперу виріжте прямоугольнічек. Перегніть його по середнім лініях і знову розправте: ви будете знати, де центр ваги такої фігури. Покладіть тепер папірець на вістрі стирчить голки так, щоб голка підпирала її якраз в цій точці.
Папірець залишиться в рівновазі: вона подпёрта в центрі ваги 1. Але від найменшого подиху вона почне обертатися на вістрі.
Pис. 81. Чому папірець обертається?
Поки прилад не може виявити нічого таємничого. Але наблизьте до нього руку, як показано на рис. 81; наближайте обережно, щоб папірець не була зметена струмом повітря. Ви побачите дивну річ: папірець почне обертатися 2. спочатку повільно, потім все швидше. Відсуньте руку - обертання припиниться. Наблизьте - знову почнеться.
Це загадкове обертання один час - в сімдесятих роках минулого століття - давало багатьом привід думати, що тіло наше володіє якимись надприродними властивостями. Любителі містичного знаходили в цьому досвіді підтвердження своїм туманним навчань про що виходить із людського тіла таємничу силу. Тим часом причина цілком природна і дуже проста: повітря, нагріте знизу вашою рукою, піднімається вгору і, наголошуючи на папірець, змушує її обертатися, подібно всім відомої спіральної "змійці" над лампою, тому що, перегинаючи папірець, ви додали її частинам легкий ухил .
Уважний спостерігач може помітити, що описана вертушка обертається в певному напрямку - від зап'ястя, уздовж долоні, до пальців. Це можна пояснити різницею температур названих частин руки: кінці пальців завжди холодніше, ніж долоню; тому поблизу долоні утворюється більш сильний висхідний потік повітря, який напирає на папірець сильніше, ніж потік, що породжується теплотою пальців 3.
стр. 150
Чому і переломлення світла?
Те, що при переході з одного середовища в іншу промінь світла заломлюється, багатьом видається дивним капризом природи. Здається незрозумілим, чому світло, не зберігає в новому середовищі початкового свого напрямку, а обирає ламаний шлях. Хто так думає, той, ймовірно, із задоволенням дізнається, що промінь світла зазнає, по суті, те ж саме, що відбувається і з марширують колоною бійців, що перетинає кордон між грунтом, зручною для ходьби, і грунтом незручною. Ось що писав про атом фізик минулого століття Д. Гершель:
"Уявіть собі загін солдатів, що йде по місцевості, розділеною прямий кордоном на дві смуги, з яких одна гладка, рівна і зручна для ходьби, інша - грудкувата, скрутна, так що ходьба по ній не може відбуватися настільки швидко. Припустимо понад те, що фронт загону складає кут з прикордонною лінією між двома смугами, так що солдати досягають цієї межі в повному обсязі одночасно, а послідовно один за іншим. Тоді кожен солдат, переступивши межу, опиниться на грунті, по якій він не може більше порухатися так швидко, як до того часу. Він не зможе вже триматися на одній лінії з іншою частиною шеренги, ще знаходиться на кращій грунті, і буде від неї відставати з кожною секундою все більше. Так як кожен солдат, досягаючи кордону, відчуває однакову утруднення в ходьбі, то, якщо солдати не порушать ладу, що не розсіються, а будуть продовжувати марширувати правильної колоною, вся та частина колони, яка переступила межу, буде неминуче відставати від решти і складе з нею тому тупий кут в точці перетину кордону. І так як необхідність ходити в ногу, не перебиваючи дороги один одному, змусить кожного солдата крокувати прямо перед собою, під прямим кутом до нового фронту, то шлях, який він пройде по переході кордону, буде, по-перше, перпендикулярний до нового фронту, а по-друге, так ставитися до того шляху, який був би пройдений в разі відсутності уповільнення, як нова швидкість до колишньої ".
Ви можете відтворити наочне подобу заломлення світла у себе на столі. Накрийте половину столу скатертиною (рис. 108) і, злегка нахиливши стіл, змусьте скочуватися по ньому пару роликів, наглухо посаджених на загальну вісь (наприклад, від зламаного дитячого паровоза або іншої іграшки). Якщо напрямок руху коліс і край скатертини складають прямий кут, заломлення шляху не відбувається. Ви маєте в цьому випадку ілюстрацію оптичного правила: промінь, перпендикулярний до площини розділу середовищ, що не заломлюється. При напрямку, похилому до краю скатертини, шлях коліс ізламивается на цьому краю, т. Е. На кордоні між середовищами з різною швидкістю руху в них. Легко помітити, що при переході з частини столу, де швидкість руху більше (непокрита частина), в ту частину, де швидкість менше (скатертину), напрямок шляху ( "промінь") наближається до "перпендикуляру падіння". У зворотному випадку спостерігається віддалення від цього перпендикуляра.
Мал. 108. Досвід, що пояснює заломлення світла.
З цього можна, між іншим, почерпнути важливу вказівку, що розкриває сутність даного явища, а саме, що заломлення обумовлено розходженням швидкості світла в обох середовищах. Чим більше різниця в швидкості, то більша переломлення; так званий "показник заломлення", що характеризує величину зламу променів, є не що інше, як відношення цих швидкостей. Коли ви читаєте, що показник заломлення при переході з повітря в воду є 4/3, то ви разом з тим дізнаєтеся, що світло рухається в повітрі приблизно в 1,3 рази швидше, ніж у воді.
А в зв'язку з цим знаходиться і інша повчальна особливість поширення світла. Якщо в разі відображення світловий промінь слід найкоротшим шляхом, то в разі заломлення він обирає якнайшвидший шлях: ніяке інше напрямок не призводить промінь так скоро до "місця призначення", як цей зламаний шлях.
Примітки:
* А імпульс кавуна (в системі координат, пов'язаної з автомобілем) на порядок більше імпульсу кулі:
** Зіткнення літаків з птахами, що призводять іноді до катастроф, - одна з проблем сучасної авіації. Про пернатих "бомбах" докладно написано в оповіданні "Пілот, бережися птахів!" (Див. Акімушкін І. Примхи природи.- М. Думка, 1981).
1 Через те, що у вертушки є складки (тобто вона не плоска), геометричний центр (центр симетрії) не збігається з центром ваги, який знаходиться поза папірці. Тому, строго кажучи, слід писати так:
"Перегніть листок по середнім лініях і знову розправте, залишивши невеликі злами на складках: ви будете знати, де знаходиться геометричний центр вашої фігури (центр симетрії).
... Папірець залишиться в рівновазі: її центр ваги і точка опори знаходяться на одній вертикалі, причому, як буває завжди при стійкому рівновазі, центр ваги папірці нижче точки опори. Але від найменшого подиху папірець почне обертатися на вістрі ".
2 Якщо обертання чомусь не спостерігається, то, найімовірніше, ви взяли занадто товсту і важку папірець для цього експерименту. Спробуйте приготувати іншу вертушку.
3 Можна помітити також, що при підвищеній температурі вертушка рухається швидше. Цьому повчального прилад, колись багатьох бентежить, було свого часу присвячено навіть невелике фізико-фізіологічне дослідження, почуте в Московському медичному суспільстві в 1876 р (Нечаєв Н.П. Обертання легких тел дією тепла руки).