Джирл Уокер - Новый физический фейерверк

ОТВЕТ •Рассмотрим сначала падение капли на твердую поверхность. В зависимости от обстоятельств капля, ударившаяся о твердую поверхность, может либо разбрызгаться, либо растечься по поверхности (смочить ее) или сначала отскочить от поверхности, а затем разбрызгаться или растечься. При разбрызгивании капли образуется неглубокий, почти круглый слой с короной (приподнятым внешним краем). Когда корона формируется, из нее вылетают мелкие капельки. Образование капелек обусловлено тем, что, когда увеличение размеров короны замедляется, она становится неустойчивой. Одна из волн, возникших на этой стадии и распространяющихся вдоль короны, становится доминирующей, а ее наиболее высокие точки, зубцы короны, отрываются, образуя капельки. На пятнах, оставленных брызгами, часто видны вытянутые языки — следы от зубцов короны. Длина основной волны, приведшей к неустойчивости, приближенно равна длине окружности, ограничивающей разбрызгавшуюся каплю, деленной на число оставшихся языков.

Капля, падающая на поверхность воды, может расплескаться, слиться с поверхностью или парить в непосредственной близости от поверхности. Парящие капли, о которых мы говорили в предыдущей задаче, могут образовываться, только если жидкость капает с очень небольшого расстояния. Если капля падает с большей высоты, она выталкивает из-под себя воду, что приводит к появлению на поверхности воды кратера в форме полусферы. Затем вдоль периметра этого кратера образуется корона. Оседая, корона обрушивается обратно в кратер, и быстро набегающая в центр кратера вода струей выбрасывается вверх. Когда струя достигает максимальной высоты, от нее может оторваться одна или несколько капелек. Наконец струя стихает, и расплескивание заканчивается.

В некоторых случаях края короны смыкаются сверху, образуя купол. Тогда любая струя в центре оказывается внутри купола и поэтому не видна. Если при ударе капли о воду корона не образуется, возникает уходящая вниз воронка, форма которой напоминает лежащий бублик. Внутри этого бублика вода по спирали уходит вниз и поднимается вверх по его внешней поверхности. Воронку можно увидеть, добавив в каплю воды краситель. Капли, отбрасываемые струей в центре кратера, тоже могут привести к образованию воронки. Такую струю легче увидеть, если вода неглубокая и твердая поверхность снизу помогает преобразовать корону в струю в центре. Самая высокая струя образуется в том случае, когда глубина слоя воды равняется радиусу кратера, образованного каплей. (Удивительно: если откачать воздух над слоем воды или заменить его более легким газом, капля может и не расплескаться.)

Бывает, что быстро падающие одна за другой капли отскакивают от поверхности воды. Если первые несколько капель образовали кратер, а следующие за ними капли попали в него именно тогда, когда вода начала затекать в кратер, заполняя его, поток воды может подбросить такие капли вверх.

Капли расплавленного воска, падающие на гладкую поверхность металла, могут расплескиваться наподобие капель воды, но на конечных стадиях процесса они затвердевают. Вокруг расплескавшейся капли воска получается красивый узор, когда капельки отрываются от края кратера или от зубцов короны и затем затвердевают. Интересный рисунок получается и при падении капли расплавленного металла на плоскую металлическую поверхность. Они расплющиваются в лепешку с растекшимися по периметру языками. Некоторые из них отщепляются и становятся отдельными кусочками металла. При увеличении шероховатости поверхности число языков обычно уменьшается, а их ширина увеличивается.

Чтобы определить скорость и размер капли крови, вытекшей из жертвы, криминалисты должны определить не только размер пятна крови, но и количество языков, образовавшихся по периметру пятна. Чем больше скорость, тем языков больше. Однако анализ затруднен тем, что необходимо учитывать характер поверхности, о которую ударяется капля. На более шероховатых поверхностях языки перекрываются, а размер пятна уменьшается. Следовательно, для каталогизации пятен крови, оставшихся на часто встречающихся поверхностях, таких как бетон, бумага или стекло, необходимо провести большое число экспериментов. Если на месте преступления на твердой поверхности была обнаружена кровь, лучше передать в лабораторию кусочек этой поверхности с пятном крови. Там, проводя эксперименты с каплями крови определенного размера, падающими с заданной высоты, можно получить интересующие детектива размер и скорость падения капель для данной поверхности.

Почему в газированной воде, пиве, шампанском и других газированных напитках пузырьки образуются после того, как открыли банку или бутылку? Почему они образуются в основном на внутренней поверхности сосуда, а не в самой жидкости? Почему они растут, двигаясь вверх, и почему (особенно в шампанском) пузырьки образуют шлейф , в котором они следуют друг за другом? Почему в шампанском пузырьки обычно поднимаются быстрее, чем в пиве? Почему, если вымыть стакан жидкостью для мытья посуды и высушить на воздухе, а потом налить в него газированный напиток, образования пузырьков почти не происходит?

Почему, если добавить в стакан только что налитого пива лед или соль, образуется так много пузырьков, что пиво может вылиться из стакана? Почему, если закрытую бутылку с газированным напитком хорошенько встряхнуть, содержимое фонтаном выльется из бутылки, когда вы ее откроете?

Шенди — смесь пива с каким-нибудь безалкогольным напитком, чаще всего с лимонадом или имбирным пивом. Если пиво наливать поверх лимонада, не произойдет ничего достойного внимания. Но если лимонад наливать поверх пива, вырывающиеся пузырьки могут переполнить стакан. В чем же разница?

Почему, если кружочки лайма положить в стакан с пивом, они несколько раз двигаются вверх и вниз? Когда пиво некоторых марок быстро наливают в стакан, почему по бокам стакана образуются двигающиеся вниз слои из пузырьков?

ОТВЕТ •Газированный напиток — жидкость, содержащая большое количество растворенного углекислого газа. Воду насыщают углекислым газом под давлением. Шампанское и пиво насыщаются газом в процессе брожения, но и в этом случае давление в бутылке достаточно велико. В бутылке шампанского оно может в шесть раз превышать нормальное атмосферное давление. (Если открывать бутылку шампанского недостаточно аккуратно, давление выталкивает пробку из бутылки, причем скорость пробки может достигать 50 км/ч. Этого более чем достаточно, чтобы серьезно повредить глаз.) Когда бутылку открывают, из нее выходит газ, давление внутри бутылки уменьшается, и весь углекислый газ уже не может удерживаться в растворе. Он выходит из раствора либо непосредственно через поверхность жидкости (если это возможно), либо образуя пузырьки.