Наталья Сердцева - 99 секретов науки

До Ньютона считалось, что для продолжения движения необходимо постоянное применение силы. Если прекратить грести веслами, лодка не будет плыть дальше, если, стоя на самокате, перестать отталкиваться, он никуда не поедет. Ньютон же заговорил об инерции. В первом законе речь идет о теле, которое изначально находилось в равномерном прямолинейном движении. Если его не трогать и не мешать ему, движение продолжится. В земной реальности телу обычно что-то мешает, хотя бы сила трения, заставляющая его замедляться. Зато планеты движутся вокруг Солнца в строгом соответствии с первым законом, ведь трения в космосе нет.

Представьте такую ситуацию: осень, опавшая листва, вы несетесь в автомобиле по дороге. Что в этой ситуации произойдет с красивыми желтыми листьями, усеявшими асфальт? Те, кто отличаются наблюдательностью, замечали: сухие листья не просто разлетаются в разные стороны, они закручиваются в вихри, как будто танцуют осенний вальс. Эти вихри – не что иное, как турбулентные завихрения, возникающие из-за сопротивления воздуха. Точно такие же вихри образуются при падении тела с большой высоты.

Когда тело падает, оно, в соответствии с законами механики Ньютона, должно набирать ускорение – двигаться все быстрее и быстрее. Так и происходит в безвоздушной среде. В земной атмосфере или в любой другой среде, обладающей сопротивлением, все несколько иначе. Падающее тело сталкивается с молекулами воздуха и в процессе падения как бы раздвигает их. Возникает аэродинамическое сопротивление, которое еще называют вязким торможением. Чем сильнее увеличивается скорость падающего тела, тем больше ему сопротивляется воздух. Если падение длительное, то в какой-то момент эти две силы приходят в равновесие, и тогда ускоренное падение становится равномерным. Тело больше не ускоряется, оно продолжает падать с одинаковой скоростью.

Парашютисты, постоянно испытывающие на себе действие этих двух сил, знают предел скорости, которого они могут достичь до раскрытия парашюта. Если они падают, раскинув руки, как морская звезда, то максимальная скорость может составить 190 км/ч. Если же ныряют «рыбкой», то она увеличивается до 240 км/ч. Почему такая разница? Об обтекаемости тел слышали все, нетрудно догадаться, что здесь дело именно в этом. Тело обтекаемой формы встречает меньше противодействия воздуха, если же тело имеет поверхности, увеличивающие сопротивление, то вокруг него образуются завихрения, и оно замедляется.

В начале 60-х годов ХХ века основатель компании Intel Гордон Мур озвучил такой закон: объем памяти производимых компьютеров удваивается каждые два года. Сначала коллеги отнеслись к этому скептически, но впоследствии заметили, что закон не только работает, но и распространяется на другие показатели – скорость процессора, размер микросхем и т. п. Каждые два года компьютеры становились в два раза совершеннее!

Хоть закон и работал, но было трудно поверить, что удвоение будет продолжаться. В те времена, когда процессор занимал целую комнату, никто не мог представить, что миллионы различных элементов умной машины поместятся на площади, равной почтовой марке. Но это произошло. В последние годы закон Мура даже ускорился, исследователи заметили: двукратное улучшение происходит каждые полтора года.

Можно ли расплавить металлическую ложку, просто взяв ее в руку? Можно, если металл, из которого она изготовлена, – галлий. На вид эта ложка будет совершенно обычной: галлий имеет серебристо-белый цвет. Но свойства у этого легкого металла сильно отличаются от тех металлических сплавов, которые используются для изготовления столовых приборов.

Температура плавления галлия 29,76 °C, а нормальная температура человеческого тела 36,6. Ладонь, правда, немного холоднее, но все равно ее тепла достаточно, чтобы галлий размягчился, деформировался и потек. В твердом состоянии галлий хрупок, как стекло, его можно разбить, а тонкую пластинку даже сломать руками. При нагревании до высоких температур (500 °C) этот вроде бы безобидный металл становится очень агрессивным и разъедает практически любые вещества.

Существует версия, что одна из причин поражения армии Наполеона в России – то, что оловянные пуговицы на мундирах солдат неожиданно рассыпались в труху. Мало того, что ходить в расстегнутой одежде на морозе было холодно, сам этот факт напугал и деморализовал армию. Это, скорее всего, легенда, но есть множество правдивых историй, связанных с внезапной порчей олова.

Что же за напасть поражает вроде бы прочный металл? Голландский физик Эрнст Коэн назвал эту «болезнь» оловянной чумой. Он доказал, что при температуре ниже 13,2 °C обычное олово спонтанным образом переходит в другое состояние и становится серым оловом, которое имеет очень хрупкую структуру. Что интересно, эта «болезнь» заразна: если «больное» изделие будет контактировать со здоровым, последнее тоже начнет разрушаться.

Среди химиков пользуется популярностью анекдотическая история о том, как некие немецкие ученые в конце XIX века решили синтезировать в своей лаборатории немного тиоацетона. Они надели маски и начали эксперимент. Опыт удался, тиоацетон был получен, ученые радовались.

А в городе тем временем началась паника из-за распространившегося неизвестно откуда отвратительного запаха. Он был настолько мерзким, что у людей начиналась рвота, некоторые теряли сознание. Власти приняли решение об эвакуации. Вот они удивились, когда выяснилось, что причина всех несчастий – пара граммов химического вещества!

Тиоацетон – признанный король неприятных запахов, его присутствие просто невозможно вынести человеку с нормальным обонянием. Больше ничем выдающимся это вещество не отличается, оно вполне обычно.

При помощи газа гелия всегда можно создать веселую непринужденную атмосферу. Если вдохнуть немного гелия из воздушного шара, то с голосом произойдут забавные изменения: он станет тонким и крякающим. Почему же гелий меняет голос? Все дело в скорости звука. В гелии звук распространяется быстрее, чем в воздухе. Частота колебаний увеличивается, голос звучит в более высоких тонах.