Яков Перельман - Живой учебник геометрии

Этим приемом можно снимать не только маршруты, но и участки с несложными очертаниями, обходя его с планшетом вдоль границы. Съемка будет произведена более точно, если при этом пользоваться не планшетом, который держат в руках, а доской, устанавливаемой на треноге (такой столик называется м е н з у л о й). Перенося доску с места на место, ее располагают («ориентируют» не по компасу, а приводят, помощью линейки, начерченные на ней линии в положение, параллельное соответствующим линиям местности. Ход работы ясен из чертежа 123.

Пусть наша речка извивается, как показано на черт. 124. Начинаем с того, что провешиваем близ ее берега магистраль АВ. Через каждые 5 или 10 метров вбиваем в землю колышек: из этих точек и из концов магистрали восста-новляем перпендикуляры (можно на глаз), и помощник измеряет длину этих перпендикуляров (можно шагами).

Затем провешиваем вторую магистраль ВС и с ней повторяем то же самое.

Чтобы иметь возможность построить угол между обеими магистралями, измеряем расстояние между двумя колышками М и N . Так как нам известно и расстояние этих колышков от точки В , то в треугольнике MBN мы знаем длину каждой из его трех сторон. Поэтому нам нетрудно будет начертить на плане этот треугольник. Чертя план, мы изобразим сначала магистраль АВ и отметим на ней положение колышков. Потом начертим треугольник MBN . Продолжив сторону BN , отложим на ней длину магистрали ВС и отметим на ней колышки. Таким образом мы и начертим обе магистрали под надлежащим углом одна к другой.

Но мы прервали наше измерение речки. Дойдя до точки С , провешиваем магистраль СЕ и измеряем расстояние между колышками О и Р , чтобы иметь возможность построить угол С . Таким же образом поступаем у поворота Е и т. д.

Ведя измерения, вы зарисовываете на черновом наброске все измеренные вами расстояния и записываете возле каждой линии ее длину. Зарисовывая магистральные линии, отмечая их длину и расстояния между колышками, вы одновременно (или ваш помощник) набрасываете на глаз очертания берегов (наиболее крупные извилины) и отмечаете длину перпендикуляров, к магистральным линиям.

По этим наброскам и записям расстояний нетрудно изобразить на плане один берег реки. А зная ширину речки, можно изобразить и линию противоположного берега.

Подобным образом можно снять на план также и дорогу, – вообще любой извилистый контур.

Чтобы измерить ширину речки, не переправляясь на другой берег, а оставаясь все время на одном берегу, можно поступать следующим образом.

На противоположном берегу реки (черт. 125) намечаем какой-нибудь предмет А , хорошо видимый с этого берега На этом берегу провешиваем вдоль берега прямую линию ВС и с помощью эккера отыскиваем на этой линии точку D так, чтобы линия AD была перпендикулярна к ВС . От точки D отмеряем два раза кряду какую-нибудь длину, например, 10 метров, и отмечаем концы ее вехами: расстояние DE и EG пусть равны 10 метрам. От точки G провешиваем помощью эккера линию GH под прямым углом к ВС . Идя по этой линии, отыскиваем: на ней такую точку K , глядя из которой веха Е кажется покрывающей точку А . Другими словами, веха, установленная в точке К , должна быть по одной прямой с точками Е и А . Нахождением этой точки наша работа кончается: расстояние GK равно расстоянию AD . Чтобы узнать теперь ширину реки, остается, только вычесть из полученной длины небольшое расстояние от точки D до берега.

Когда план реки сделан, вы, чтобы иметь о реке полное представление, можете еще определить количество воды, протекающей в ней в одну секунду, – то, что называется «расходом» воды: в реке.

Для этого понадобится сделать некоторые измерения и расчеты, которыми мы сейчас и займемся.

Для простоты проделаем сначала это не с речкой, а с канавой. Прежде всего измерим скорость течения в ней воды. Для этого отмерим вдоль нее какую-нибудь длину – например 20 метров – и у концов промеренной линии воткнем по шесту. Став у того шеста, который выше по течению, бросим в воду какой-нибудь поплавок (закупоренную пустую бутылку с вложенным в нее листком белой бумаги), заметив этот момент по часам с секундной стрелкой. Затем, перебежав к переднему шесту, подстережем момент, когда поплавок поравняется с ним. Измерение скорости закончено; остается лишь ее вычислить. Положим, расстояние в 20 метров поплавок проплыл в 50 секунд; значит, в одну секунду вода проносила его на 20: 50, т. е. на 0,4 м, или на 40 см.

Скорость, которую мы таким образом получаем, не есть, строго говоря, та с р е д н я я скорость, с какою движутся водяные частицы в канаве: это скорость н а и б о л ь ш а я. Ведь поплавок плыл по поверхности волы, а здесь вода проносится быстрее, чем у дна или боков канавы, где она трется о землю и замедляет этим свое течение. Однако, разница получается небольшая, и в данном случае мы можем не принимать ее в соображение.

Итак, мы узнали, с какою скоростью движутся частицы воды, текущей в канаве. Чтобы определить число протекающих мимо нас литров воды, нужно еще определить поперечную водяную площадь, или то, что называется площадью «живого сечения» канавы, – величину DABС (черт. 126). Если сечение канавы прямоугольное, то для вычисления площади живого сечения достаточно измерить ширину канавы и глубину воды в ней. Пусть ширина канавы 0,75 метра, а глубина воды 25 см, т. е. 0,25 метра. Тогда площадь живого сечения этой канавы равна

0,75 ? 0,25=0,19 кв. м.

Нетрудно сообразить, что при скорости 0,4 метра через такое сечение ежесекундно проносится

0,19 ? 0,4 = 0,076 куб. м = 76 литров.

Мы узнали, что мимо нас ежесекундно протекает в канаве 76 литров воды.

Если стенки канавы не отвесны, а наклонны, то живое сечение ее имеет форму не прямоугольника, а трапеции DABC , (черт. 126). Чтобы определить площадь DABC , нужно измерить, кроме глубины, еще расстояние DС и АВ . Найдя полусумму DC и АВ , умножаем ее на глубину канавы (т. е. на высоту трапеции). Пусть DС = 1 метру, АВ = 0,75 м, а глубина по-прежнему 0,25 м. Тогда площадь живого сечения канавы равна

0,5 ? [1 + 0,76] ? 0,25 = 0,22 кв. м.