Александр Харс - Я познаю мир. Естествознание

Давление воздуха заставляет вращаться крылья мельниц, благодаря этой силе летают самолеты. Давление газов обеспечивает взлет космического корабля. Ветер, возникающий благодаря этой силе, надувает паруса яхт, стирает с лица Земли дома, перемещает облака.

Разве может воздух оказывать давление? Мы не замечаем воздуха вокруг нас, он кажется таким легким, что мы чувствуем его, лишь

Давление газов обеспечивает взлет ракеты, давление воздуха заставляет вращаться лопасти мельницы, а ветер, возникающий благодаря этой силе, надувает паруса когда дует ветер или мы бежим изо всех сил. Воздух – не предмет. Есть ли у воздуха вес? Если воздух оказывает давление, как мы можем его измерить?

Что такое пустая чашка, пустая кастрюля, пустой бассейн? Мы говорим, что все это сосуды, где ничего нет – они ничем не заполнены. Воздух, заполняющий их, мы не учитываем. Но если погрузить стакан в воду, удерживая его вверх донышком, вода не поднимается внутрь стакана. Теперь, не вынимая руку из воды, перевернем стакан. Пузырь вырывается на поверхность, и только после этого стакан оказывается со всех сторон окруженным водой. Воздух занимает пространство вокруг нас, в том числе стакан, твою комнату, твой дом. Воздух имеет вес: если взвесить колбу с

воздухом, она окажется тяжелее, чем та же колба, из которой откачали воздух. Только откачав воздух, мы можем с уверенностью заявить – этот сосуд действительно пустой, в нем безвоздушное пространство – вакуум.

Опыт со стаканом

Существует ли на самом деле атмосферное давление, о котором часто говорят в прогнозах погоды? Ни я, ни ты не ощущаем, что над каждым из нас находится многокилометровый столб воздуха. Есть способ убедиться в том, что воздух оказывает давление на все предметы, находящиеся на Земле. При помощи стакана и емкости с водой можно обнаружить, что если стакан, заполненный водой, медленно вынимать из воды вверх донышком, вода не будет выливаться до тех пор, пока край стакана не покажется над водой.

Еще более удивительные вещи происходят, если накрыть бумагой стакан, заполненный до краев водой, и перевернуть его, аккуратно придерживая лист. Теперь бумагу можно не придерживать, она не упадет и вода не выльется. Если, опустошив через соломинку коробочку с соком или молоком, мы продолжаем втягивать в себя воздух, то мы таким образом откачиваем его из этой емкости. Под действием атмосферного давления стенки коробочки будут прогибаться внутрь, а сама она – сжиматься.

Эти эксперименты доказывают, что атмосферное давление существует и воздух имеет вес. Кроме того, путешествие на самолете, быстрая езда по горным дорогам или в скоростном лифте вызывает эффект «заложенных ушей». Каждый, кто испытывал это, может служить живым доказательством того, что давление не только существует, но и изменяется с глубиной или высотой.

Существует довольно много полезных приборов и механизмов, в которых используется давление: всевозможные насосы, пылесос, воздушные тормоза.

Если положить на край стола две книги, на них – лист бумаги, а потом подуть так, чтобы воздушный поток проходил между книгами, листом и поверхностью стола, можно обнаружить, что лист начинает прогибаться к столу. Чем больше скорость потока, тем меньше давление на стенки, поэтому чем сильнее ты дуешь, тем сильнее прогибается бумага.

У самолета есть двигатель, который разгоняет самолет. Это может быть пропеллер, турбина или реактивный двигатель. Почему же на взлетной полосе самолет в какой–то момент отрывается от земли и взлетает? Дело в том, что крылья самолета снизу более или менее плоские, а сверху – выпуклые. Воздух, набегающий на крыло рассекается его краем, часть воздуха обтекает крыло сверху, а часть снизу. Так как путь поверх крыла оказывается длиннее пути, который воздух должен пройти вдоль нижней более плоской поверхности, скорость воздуха, проносящегося над крылом больше, чем под ним. Значит, на крыло снизу оказывается большее давление, чем сверху. Эта сила поднимает самолет и удерживает его в воздухе.

Схема обтекания воздухом крыла самолета

Если положить на землю мешок, привязать к нему две веревки и тянуть за одну на север, а за другую на запад, то мешок начнет двигаться к северо–западу.

Если яхта движется благодаря ветру, надувающему ее паруса, кажется невероятным, что она может двигаться в сторону, откуда дует ветер. Тем не менее каждый, кто хотя бы раз плавал на парусном судне, знает, что это вполне возможно. Парус, прогибаемый ветром, действует подобно крылу самолета. Скорость движения воздуха с выпуклой стороны оказывается выше, чем со стороны вогнутой, и толкает парус, а значит лодку, в направлении выпуклости паруса. Длинный подводный киль не дает лодке смещаться вбок и обеспечивает движение яхты в сторону набегающего ветра, хотя, конечно, плыть под парусом прямо против ветра невозможно.

Схема движения яхты против ветра

Каждый, кто начинает разбираться в физических явлениях, постоянно сталкивается со словом «сила». Мы знаем, что каждое действие имеет причину. Для объяснения причин тех или иных явлений мы используем слово «сила».

Силы разные, они всюду. Порой что–то можно сделать гораздо быстрее и с меньшими затратами сил, если прежде как следует подумать. Чем больше ты будешь знать об этом, тем больше у тебя шансов выиграть футбольный матч, доплыть до берега или не попасть в аварию.

Итак, сила – это толчок или тяга. Сила вызывает или прекращает движение, меняет скорость движения, меняет форму тела. Все вокруг находится под действием каких–то сил. Все, что находится на Земле, существует под действием силы тяжести. Если нет силы, которая могла бы удержать предмет над землей, он обязательно упадет вниз.

Часто на один и тот же предмет одновременно действует несколько сил. Это может привести к тому, что, несмотря на приложение сил, предмет никуда не двинется, что было доказано Лебедем, Раком и Щукой из басни Крылова. Если нужно тащить лодку вверх по течению вдвоем, можно привязать к носу лодки две веревки, и каждый возьмет себе одну из них. Если это небольшая речка среди лугов, и веревки не будут путаться, можно пойти по разным берегам. В результате действий каждого из бурлаков лодка должна была бы пристать к берегу, но так как ее тянут с двух сторон, лодка движется вперед. Чем длиннее веревки, тем меньше усилий будет потрачено впустую.