Джирл Уокер - Новый физический фейерверк

До тех пор, пока вы находитесь в воде, на вас действует выталкивающая сила, которая делает вас легче. Но когда вы оказываетесь на поверхности, реальный вес вашего тела может остановить вращение. Чтобы этого не случилось, оставайтесь в воде как можно дольше, прижавшись к оси вращения лодки и давая каяку возможность принять исходное положение, а сами продолжайте давить на весло вниз или назад. И только когда каяк встанет на ровный киль, сядьте прямо.

Некоторые каякеры, если их перевернуло, делают так называемый рывок бедрами . Если сделать резкое движение бедрами в направлении, противоположном предполагаемому вращению, каяк будет вынужден повернуться и встать на ровный киль. Этот метод особенно эффективен, когда потеряно весло и вместо него можно использовать только вытянутые руки.

В кёрлинге вращающийся камень , пущенный игроком, скользит по ледяной площадке в направлении мишени — дома. Тяжелый гранитный камень для кёрлинга соприкасается со льдом полосой шириной всего 12,5 см. Траектория его движения сначала прямая, но постепенно начинает искривляться в одну сторону, причем в конце пути кривизна увеличивается. Например, если камень пущен с вращением по часовой стрелке (если смотреть сверху), траектория изгибается вправо. Опытные кёрлеры используют это отклонение, чтобы обойти камень противника, стоящий на пути к мишени. Но почему искривляется траектория камня?

В кёрлинг часто играют на шероховатом льду (специально для этого распыляют воду над площадкой, чтобы получились небольшие бугорки). Возможно, из-за этого траектория камня сильнее искривляется. Многие игроки считают, что если энергично тереть лед перед скользящим камнем, то это удлинит его путь и увеличит отклонение. Чем можно объяснить эти явления?

ОТВЕТ •Отклонение в сторону при скольжении камня (искривление траектории) происходит из-за трения узкой полосы в нижней части камня, которой он касается льда. Но не сухого трения между этой полосой и льдом, а жидкого трения между ней и тонким слоем воды, которая образуется, когда камень трется о лед и тот тает. Величина силы трения вдоль скользящей полосы не одинакова, поскольку трение в каждой точке зависит от скорости этой точки. Если послать камень скользить без закрутки, каждая его точка будет иметь одну и ту же скорость, и величина силы трения будет везде одинаковой. Однако в игре камень обычно закручивают, и комбинация вращения и поступательного движения вперед приводит к тому, что разные точки на скользящей полосе движутся с разными скоростями, и, следовательно, испытывают воздействие разных по величине сил трения. В результате этого неравномерного распределения сил трения, действующих на скользящую полосу, возникает равнодействующая сил, направляющая камень в сторону и искривляющая траекторию. Если камень закручен по часовой стрелке, равнодействующая сил направлена вправо, туда же отклоняется и камень. Неравномерное распределение трения ответственно также и за поведение камня в конце пути: через некоторое время после того, как прекращается движение камня вперед, он начинает вращаться вокруг одной точки, как будто его в этом месте пришпилили.

Роль шероховатой поверхности льда не совсем ясна, а над традицией тереть лед щетками иногда издеваются, а зря. Неровность поверхности может усилить зависимость трения от скорости. Щетки убирают отколовшиеся куски льда, которые мешают движению камня, а также могут частично расплавить лед и тем самым смазать его поверхность на пути движения камня.

Каким образом длинный тяжелый шест помогает канатоходцу удерживать равновесие, особенно если представление идет под открытым небом при умеренно сильном порывистом ветре?

Некоторые номера канатоходцев выглядят по-настоящему рискованными. В 1981 году Стивен Макпик прошел по проволоке, натянутой между пиками горы Цугшпице на границе Австрии и Германии. Часть пути канатоходец проделал на высоте одного километра над землей. В тот же день он прошел вверх по тросу подвесной канатной дороги. Каким-то чудом он смог подняться при уклоне больше 30°.

В 1974 году Филипп Пети прошел по проволоке, натянутой между двумя башнями Всемирного торгового центра в Нью-Йорке на высоте 400 м над землей. Натянул он эту проволоку, прикрепив ее к стреле и выстрелив ею из одной башни в сторону другой. Где-то после семи проходов он был арестован полицией за «переход улицы в неположенном месте». Вероятно, блюстители порядка не смогли найти другой причины остановить его, поскольку законодатели не предусмотрели статьи за незаконное хождение по канату.

ОТВЕТ •Равновесие устанавливается, если центр масс канатоходца в среднем будет располагаться точно над канатом. Тяжелый шест помогает вот в чем: если канатоходец наклонится, скажем, влево, он может сдвинуть шест вправо, тогда общий центр масс канатоходца и шеста удержится точно над канатом. Эти движения должны выполняться быстро — пока канатоходец не наклонился слишком сильно. Легкий шест помогает мало — из-за его небольшой массы сдвигать его пришлось бы слишком далеко, а это опасно.

Почему во время родео [12]удержаться на диком быке или взбрыкивающем мустанге так трудно? Есть ли какой-нибудь секрет, которым владеет опытный наездник и который позволяет усидеть на быке (кроме того, чтобы просто крепко держаться за поводья)?

ОТВЕТ •Посадка наездника зависит от положения быка под ним, а тот может неожиданно рвануть в сторону, понестись, взбрыкнуть или остановиться. При каждом неожиданном движении быка импульс и вращающий момент, действующие на наездника, стремятся скинуть его со спины. Если он просто держится за поводья обеими руками, то может, чтобы не слететь с быка, использовать силу, потянув за поводья, и тем самым остановить движение верхней части своего тела.

Но лучше, если наездник будет держаться за поводья одной рукой, а другую вскинет вверх. При любом неожиданном повороте быка нужно резко махнуть свободной рукой в направлении, противоположном тому, которое навязывает бык. Свободную руку нужно держать высоко поднятой, а не опущенной, чтобы центр ее масс был дальше от центра, вокруг которого наездника может в любой момент закрутить. Только тогда движение свободной руки может по-настоящему помешать повороту более массивной верхней части тела. Если наездник держит в свободной руке большую шляпу, сопротивление воздуха при ее движении может еще больше помешать закручиванию верхней части тела.

Человек, впервые вставший на коньки или ролики, в принципе, делает то же самое, чтобы хоть как-то восстановить равновесие. Когда я впервые встал на роликовые коньки и они пытались уехать из-под меня вперед, я автоматически махал руками, описывая круги назад в вертикальной плоскости (изображая мельницу), чтобы центр масс остался над коньками. Таким образом я все-таки удержал равновесие и не совсем потерял лицо.