Джирл Уокер - Новый физический фейерверк

Кондит собирался совершить путешествие в одиночку, взяв с собой воду, еду, два фонаря и аптечку первой помощи. О том, как сориентироваться и найти Венеру в космосе, он не беспокоился. Он решил, что нацелит на нее свой аппарат, когда оторвется от Земли. Добравшись до Венеры, он планировал раскрыть восьмиметровый парашют, который должен был замедлить его спуск на планету. Как именно он собирался возвращаться, не вполне ясно, но если бы на Венере не оказалось пищи и воды, он не стал бы там задерживаться.

В день тестовых испытаний Кондит забрался в свой аппарат и включил двигатель: он думал подняться примерно на 400 м, просто чтобы проверить аппарат. Огромные языки пламени и клубы дыма вырвались из стальных трубок, но аппарат не тронулся с места. Кондит прибавил газа, пламя стало таким огромным, что все движение на улице остановилось — зеваки с интересом наблюдали за происходящим. Но аппарат так и не поднялся. Кондит не сдался и продолжал попытки взлететь, пока не кончилось топливо.

Он так и не добрался до Венеры, иначе вы бы уже знали эту историю.

Когда вырезаешь стамеской узор на дереве или мягком камне, какую колотушку выбрать — деревянную или стальную? А если нужно вытесать что-то из более твердого камня, например гранита? Почему забивать гвоздь в дерево лучше стальным молотком, а не деревянным?

ОТВЕТ •Если материал мягкий и требуется лишь небольшое усилие, чтобы стамеска вошла в него, желательно передать ей как можно больше энергии. В этом случае деревянная колотушка подходит лучше (удар колотушкой — неупругий). Хотя она воздействует на стамеску, а следовательно, и на материал, со сравнительно небольшой силой, зато передает б о льшую часть энергии. Если же материал более твердый, прорубить его труднее, и для этого потребуется б о льшая сила. Стальной молоток для этой цели подойдет лучше — он воздействует на стамеску с большей силой, так как его масса больше и он отскакивает от стамески. Удар стального молотка по стамеске упругий, что означает, что ей от него передается мало энергии — б о льшая часть остается в молотке.

И для забивания гвоздей, конечно, выбирают стальной молоток. Если ударить по гвоздю деревянной колотушкой, то, когда она коснется шляпки гвоздя, ее поверхность деформируется, на что уйдет часть ее же энергии.

Обычная скороварка представляет собой кастрюлю с герметично закрывающейся крышкой. В крышке имеется рабочий клапан — трубка со свободно закрепленным цилиндром, на боку у которого три отверстия разного диаметра. Чтобы установить в скороварке требуемое давление, выбираем на цилиндре соответствующее отверстие. Как все это работает — ведь вес цилиндра не меняется от того, какое отверстие мы выбираем?

ОТВЕТ •Пар, образовавшийся в кастрюле, с силой давит вверх — в противоположном весу цилиндра направлении. Давление, которое поддерживается в скороварке, примерно равно давлению, необходимому для открытия клапана. Когда давление в скороварке слишком велико, оно поднимает цилиндр и лишний пар выходит через отверстие, так что давление в скороварке возвращается к желаемому уровню. Если вы выбрали отверстие большого диаметра, вес цилиндра распределяется по большей площади сечения, поэтому давление, необходимое для того, чтобы цилиндр поднялся и началось стравливание пара, меньше. Отверстие небольшого диаметра обеспечивает большее давление в скороварке.

Поместите концы линейки на свои указательные пальцы, положенные на край стола. Начните одновременно сдвигать пальцы друг к другу. Равномерно ли движутся пальцы? Нет, под линейкой скользит то один палец, то другой, и пока пальцы не сойдутся в ее середине, они будут чередоваться несколько раз. Почему?

ОТВЕТ •Исходные условия на концах линейки кажутся одинаковыми, хотя на самом деле это не так. Неизбежно вы двигаете одним, скажем правым, пальцем сильнее, преодолевая трение покоя между ним и линейкой, так что он первым начинает скользить под линейкой. Теперь уже трение, сопротивление которого ему приходится преодолевать, — трение скольжения , и оно меньше, чем трение покоя между линейкой и левым пальцем. Но по мере того, как правый палец движется к середине, вес той части линейки, которая остается за ним, увеличивается, следовательно, растут давление на палец и сила трения скольжения, пока она не начнет превосходить силу трения покоя, действующую на левый палец. Тогда правый палец останавливается, и начинает скользить левый палец. Но вскоре за левым пальцем остается такой большой вес, что он останавливается, и опять начинает двигаться правый палец. Эти циклы повторяются до тех пор, пока пальцы не встретятся где-то на середине линейки [23].

Харрисбург, Пенсильвания, 13 июня 1978 года. Школьники и преподаватели решили установить мировой рекорд по перетягиванию каната. Участвовали около 2200 человек. Тянули плетеный нейлоновый канат длиной 600 м, способный выдержать нагрузку 57 000 Н (5800 кг). Однако вскоре после начала соревнования веревка лопнула. Стоявшие впереди, ближе к середине каната, ослабили хватку, но стоявшие сзади продолжали тянуть, и канат быстро проскользнул через руки некоторых ребят. Четверо из них получили серьезные травмы пальцев.

Предположим, вы настроили прицел снайперской винтовки на определенное расстояние в пределах дальности стрельбы. Допустим, вы находитесь на склоне и цель расположена выше или ниже именно на таком расстоянии от вас. Когда вы выстрелите по цели, не меняя настроек прицела, поразит ли пуля цель, пролетит ли она выше или ниже цели?

ОТВЕТ •Вас, наверное, это удивит, но пули пролетят выше цели и если мишень находится выше по склону, и если ниже. Чтобы скорректировать прицел, нужно умножить расстояние до цели на косинус угла наклона склона по отношению к горизонтали. Чтобы убедиться в правильности ответа, представьте, что вы стреляете вертикально вверх или вертикально вниз. В этом случае ошибка прицеливания будет равна нулю.

Если автомобиль с механической коробкой передач стоит на скользкой дороге, на какой скорости ему лучше трогаться с места — на первой или на второй?

ОТВЕТ •Поскольку дорога скользкая, трение шин мало и шины начнут проскальзывать уже при небольших усилиях. Чтобы избежать проскальзывания, вначале нужно к колесам приложить лишь небольшой момент внешних сил. Вы можете включить первую передачу и плавно и осторожно отпускать сцепление. Либо включить вторую передачу, чтобы уменьшить крутящий момент.