Яков Перельман - Юный физик в пионерском лагере

«Кинь соломинку в круги волн и наблюдай, как она беспрестанно качается, но не подвигается. То же происходит и с водою в волне: волна убегает от места, где она зародилась, хотя сама вода не перемещается. Морские волны похожи на те, которые порождаются ветром на ниве: мы видим их движение, хотя колосья не сходят с места».

Поучительно проделать и другой опыт, о котором рассказывает тот же ученый:

«В обширную и спокойную гладь воды брось одновременно два камешка на некотором расстоянии один от другого. Ты увидишь, что вокруг мест, куда упали камни, образуются две группы круговых волн; разбегаясь, они встречаются между собой — и тогда круги каждой группы проникают одни сквозь другие».

Чтобы заставить уплывший в озере мяч приблизиться к берегу, дети стараются иногда закинуть в воду позади мяча камень: они ожидают, что разбегающиеся волны принесут на себе мяч. Зная сказанное выше, вы не повторите этой ошибки.

Когда в тихую погоду вы смотрите издали на озеро, оно блестит, как зеркало. Вблизи же поверхность воды не блестит; если вода чистая, то удается даже различать предметы на дне. Особенно хорошо видны подводные предметы, когда смотришь с лодки прямо вниз. Отчего же озеро издали блестит, а вблизи блеска нет?

В глаз человека, стоящего далеко от озера, попадают солнечные лучи, отбрасываемые водной поверхностью под небольшим углом к ней. Когда же смотрят на воду сверху вниз, в глаз проникают лучи, отбрасываемые почти отвесно. Физика учит, что лучей, отлого отбрасываемых, заметно больше, чем рассеиваемых круто. Поэтому в первом случае лучи, посылаемые подводными предметами, теряются в лучах, обильно отбрасываемых водной поверхностью. Во втором случае слабые лучи, рассеиваемые водной гладью, не мешают глазу различить то, что находится под водой.

Вы поймете теперь, почему подводные лодки выслеживаются с самолетов.

Вопрос: Когда озеро блестит сильнее — при высоком стоянии солнца или при низком?

Весло, косо погруженное в воду, получает странный вид: оно кажется переломанным. Этот обман зрения зависит от того, что при смотрении сверху через воду подводные предметы кажутся поднятыми выше своего действительного положения. Поэтому весло, погруженное в воду наклонно, видно нам сломанным; если же держать его в воде отвесно, оно кажется укороченным.

По той же причине озеро или речка, когда с лодки видно их дно, кажутся нам мельче, чем в действительности: дно водоема приподнимается. Прямо под лодкой это кажущееся поднятие составляет примерно четвертую долю истинной глубины; вдали от лодки дно водоема кажется поднятым еще больше.

Кто не подозревает об этом обмане зрения и, беспечно доверившись глазам, прыгнет в воду, тот может жестоко поплатиться за свое незнание. Думая погрузиться в воду по шею, он неожиданно может очутиться погруженным с головой.

Вслушайтесь в шум леса: вы различите шелест листвы, свистящие вздохи соснового бора, глухой ропот дубовой рощи. Отчего происходят эти звуки?

Шелест слышится только в лиственном лесу: при ветре листья трутся один о другой, порождая шелестящий звук.

Сложнее объяснение других шумов леса. Когда ветер, т. е. поток воздуха, набегает на тонкую ветку, на черешок листа или хвоинку, то по сторонам преграды возникают маленькие воздушные вихри. Они движутся вперед, правильно, один за другим, и вызывают колебания воздуха; уши наши воспринимают такие колебания как звук. Тон лесного шума тем выше, чем тоньше препятствие; вот почему лиственный лес шумит иначе, чем хвойный. Звук, порождаемый отдельной веточкой или хвоинкой, едва слышен: но от слияния множества таких слабых звуков получается громкий шум леса.

Шумит не только лес: трава тоже издает звук при ветре. Вы можете услышать этот шум, если ляжете на высохшую траву, состоящую из тонких стебельков: слышится посвистывание высокого тона.

(Всем знакомое гудение телефонных проводов имеет ту же причину).

Следите внимательно за далеким паровозом, когда он дает свисток. Вы видите струйку пара, появившуюся над паровозом; значит, свисток работает; он должен породить свист, но в первый момент вы не слышите никакого звука: он не успел еще до вас добежать. Лишь спустя одну-две секунды — смотря по расстоянию до паровоза — ухо ваше услышит свист: звук достиг до вас.

Это показывает, что звук бежит через воздух гораздо медленнее, чем свет. Измерено, что звук пробегает в воздухе около 330 метров в секунду; свет же движется в миллион раз быстрее. Если паровоз от вас в 500 метрах, то струйку пара вы видите в тот самый момент, когда она выпускается, звук же свистка приходит с опозданием в 1 1∕ 2секунды (500 : 330 = около 1 1∕ 2).

Интересное явление можно заметить, глядя издали на работу дровосека. Топор опускается, ударяя по стволу, но звук раздается лишь тогда, когда топор поднят для нового удара. После того, что было здесь сказано, вы сможете сами разгадать причину этого странного явления.

Какие наблюдения можно сделать, слушая эхо? Пусть вы стоите на открытом месте, а метрах в 35 от вас — стена леса. Вы хлопнули в ладоши; через сколько времени донесется эхо? Рассчитаем: до леса 35 метров, да столько же обратно; значит, звук должен пробежать 70 метров. Вы уже знаете, что звук пробегает 330 метров в секунду; на пробег 70 метров ему понадобится 1∕ 5сек. За этот промежуток времени отрывистый звук хлопка успевает замереть; эхо поэтому не сливается с породившим его звуком, оба звука слышатся раздельно. Такие короткие односложные слова, как «да», «нет», произносятся менее, чем в 1∕ 5сек. Поэтому односложное эхо можно ясно слышать, находясь всего в 30–40 метрах от преграды.

Вы сами рассчитаете теперь, что эхо двусложное («ура», «ого») хорошо слышно, когда преграда удалена от вас не менее, чем на 70 метров. А чтобы услышать эхо трехсложное («ба-ра-бан», «фан-фа-ра»), надо стоять не ближе сотни метров от преграды.