Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2006 № 05

МАЛЕНЬКАЯ МОЛНИЯ

В следующий вечер брат взял три стакана, погрел их возле печки, затем поставил на стол и накрыл сверху подносом, который тоже сначала погрел немного у печки.

— Что это будет? — любопытствовал я. — Ведь надо ставить стаканы на поднос, а не поднос на стаканы!

— Погоди! Будет опыт с маленькой молнией.

Брат пустил в дело нашу «электрическую машину», попросту говоря, стал растирать на печке газету. Натерев, он сложил газетный лист вдвое и снова начал растирать. Затем, отлепив его от печки, проворно положил на поднос.

— Потрогай-ка поднос — не очень холоден?

Не подозревая подвоха, я протянул к подносу руку — и отдернул назад: что-то щелкнуло и больно кольнуло мне палец. Брат рассмеялся.

Ну, каково? Тебя ударила молния. А треск слышал? Это ведь был маленький гром.

Брат загасил свет.

— Теперь молчание и внимание!

Треск — и яркая беловато-синяя искра в полспички длиною проскочила между краем подноса и ключом.

— Видел молнию? Слышал гром?

Брат передал мне ключ и, сняв газету, предложил извлечь «молнию» из подноса.

— Без газеты разве будет искра?

— Попробуй.

Не успел я донести ключ до края подноса, как увидел искру, яркую, широкую. Вторично положил брат газету на поднос, и я снова извлек искру, на этот раз уже послабее.

Десятки раз клал он на поднос и поднимал с подноса газету (не натирая ее вновь на печке), и всякий раз я извлекал искру, все более и более слабую.

— Искры длились бы дольше, если бы я брал газету не прямо руками, а за шелковые нити или ленточки. Тогда у нас получился бы настоящий физический прибор — «электрофор».

— Это самый интересный опыт! — воскликнул я…

Если потянуть этого зверька за хвост, он зажужжит и поползет вперед. Примечательно, что лапки его не сделают при этом ни единого движения. Кажется, будто внутри возникает какая-то сила, позволяющая ему двигаться, не отталкиваясь и не опираясь на что-либо. Под влиянием механизмов подобного рода в технике возник миф о безопорном движении.

Когда мы идем, едем, плывем или летим, то отталкиваемся от земли, воды или воздуха. Ракета летит, отбрасывая поток газов. Но есть немало случаев, когда кажется, что движение совершается как бы под влиянием только внутренних сил, без отбрасывания массы или опоры на что-либо. Например, раскачиваясь на скейтборде, можно довольно быстро ехать, казалось бы, практически не отталкиваясь от дороги. Точно так же можно раскачать лодку, и она поплывет без весел.

Так нельзя ли создать устройство, которое не только бы двигалось в горизонтальном направлении, но и летало без всякой опоры на окружающую среду? В отличие от ракеты оно бы, не отбрасывая массы, легко поднималось бы на любую высоту, даже покидало Землю и достигало других планет. Космонавтика стала бы делом простым и дешевым.

Такое устройство должно двигаться под действием сил инерции перемещающихся в нем масс. Поэтому его называют безопорным движителем, или инерциоидом.

Механика доказывает, что система тел (а таковым является любое устройство) не может переместить свой центр масс только за счет действующих внутри ее сил. Но не противоречит ли это опыту? К сожалению, нет.

Когда мы рывками вперед-назад заставляем двигаться лодку или скейтборд, то рывок в одну сторону делаем с большей скоростью, чем в другую. Между тем сопротивление между водою и лодкой или трение качения колес по асфальту зависят от скорости. При большой скорости они выше, чем при маленькой. Таким образом, мы, того не замечая, отталкиваемся от окружающей среды. Никакого безопорного движения здесь нет.

В расчете на получение безопорного движения делались инерциоиды весьма замысловатой конструкции, которые даже показывали небольшое снижение веса. Но при внимательном и точном изучении выяснялось, что все эти устройства действуют за счет взаимодействия с окружающей средой.

Однако существуют инерциоиды, которые вовсе не рассчитаны на нарушение законов природы. Они движутся за счет создающейся в них вибрации, опираясь на окружающую среду. Один из них — игрушечный зверек, рассказом о котором мы начали эту статью.

Внутри его вращается неуравновешенный груз, создающий сильную вибрацию. Ось вращения маховика расположена наклонно. В момент, когда груз, вращаясь, окажется позади, тело переместится вперед и вверх, а лапки зверька на мгновения оторвутся от стола. Но центр масс всей системы, как и следует из механики, остается на прежнем месте. Перемещаются лишь центры масс частей системы: груза и тела зверька. Через мгновение после этого тело и лапки вновь коснутся стола.

Когда же груз при своем вращении перейдет вперед, тело зверька, по тому же закону сохранения центра масс, должно бы переместиться назад. Но оно уже опустилось на стол, а значит, начала действовать сила трения. Она-то и не дает зверьку сдвинуться назад.

В простейшем случае этот эффект легко смоделировать, несимметрично насадив на вал моторчика от старой игрушки какой-нибудь грузик (см. рис. 1).

Рис. 1. Демонстрационная модель с электродвигателем.

Укрепите на небольшой дощечке жестяные лапки. С противоположной стороны, посередине, прибейте к ней кусок дерева и прикрутите к нему скотчем моторчик с грузом. Если подключить к нему ток, система начнет вибрировать и поползет. Так же точно ведет себя и наша игрушка. Вообще-то доску с моторчиком можно декорировать под какое-нибудь животное, и получится отличный подарок для малыша. Однако интереснее сделать игрушку заводную.

На рисунке 2 изображена схема механизма, работающего от растяжения резины.

Рис. 2. Модель с резиномоторм.

Потянув за шнурок (хвостик), заранее намотанный на нижнюю катушку, вы тем самым заставите намотаться резиновый жгут на верхнюю катушку. Если хвостик выпустить из рук, то резиновый жгут начнет сматываться. При этом начнет вращаться сидящий на одном валу с ним маховик, связанный при помощи резинового пассика со шкивом, на одной оси с которым укреплен груз. Диаметр этого шкива значительно меньше диаметра маховика. Поэтому получается повышающая передача, и груз вращается очень быстро, а все устройство вибрирует с большой частотой.