12
Дж. Уокер
Физический фейерверк
Задачи-вопросы, публикуемые ниже, взяты из книги Дж. Уокера «Физический фейерверк», выпущенной недавно издательством «Мир».
Большинство задач связано с различными явлениями природы, встречающимся практическими на каждом шагу. Чтобы ответить на все поставленные вопросы, нужно проведити соответствующие опыты или наблюдения.
Ответы, приведенные в конце журнала, как правило, лишь уточняют задачу или подсказывают путь к ее решению.
- Волшебный пропеллер
Пропеллер на палочке с зарубками — замечательная игрушка, которую вы без труда можете сделать сами. По всей длине одной палочки делаются небольшие поперечные вырезы; на конце ее гвоздиком закрепляется свободно врашающая пропеллер (рис. 1, а). Второй палочки проводят по вырезам.
Взяв палочку с зарубками левой рукой так, чтобы большой палец был обращен к вам, а указательный находился с противоположной стороны палочки, начинайте водить другой палочной взад-перед по зарубкам. Телер прижмите к палочке с зарубками указательный палец. Пропеллер начинает крутиться. Ослабьте нажим указательного пальца и прижмите к палочке большой палец, продолжая при этом водить другой палочной по зарубкам. Пропеллер закрутится в другую сторону.
Показывая этот фокус непосвященным, незаметно нажмите на палочку по очереди то большим, то указательным пальцами: зрители будут поражены неожиданным переменами направления врашения пропелера. Вы же можете давать этому явлению самые фантастические объяснения. Например, говорите, что изменение направления врашения пропелера связано с флуктуациями интенсивности космического излучения.
Первый вопрос, на который предстоит ответить: почему пропеллер вообще крутится? Следующий вопрос: почему направление его врашения зависит от того, с какой стороны вы нажмите на палочку?
Если вам хочет сделать этот фокус позанятнее, укрепите на палочке четыре пропелера (рис. 1, б). Правда, разница тут не велика, потому что все они будут врашаться в одну сторону. И еще одна конструкция: два пропелера укрепляются друг за другом (рис. 1, в). Здесь возможно прямой крутится вправо или влево или, что гораздо интереснее, можно сделать так, чтобы один пропеллер крутился в одну сторону, а другой — в другую.
- Смотанный шланг
Если вы попробете налить воду в шланг, как показано на рисунке 2, то из другого его конца не вылется ни капли. Да и влить вам удastoreм мало. Почему?
Рис. 1.
14
- Вихрь в чашке кофе
Осторожно покрутите ложечкой в чашке с горячим кофе так, чтобы кофе начал равномерно врашаться. Тепер аккуратно тонкой стружкой вливайте в центр чашки холодное молоко. Вы увидите, что там образуется небольшой вихрь. Возможно, вы заметите и небольшие углубление в его середине. Если желивать в кофе горячое молоко, вихря не будет. Почему вихрь возникает в первом случае и не возникает во втором?
- «Взаимодействие» тонущих предметов
Когда несколько предметов одновременно погружаются в вязкую жидкость, например в масло или сахарный раствор, между ними могут возникать весма страницы взаимодействия.
Приведем примеры.
-
Опустите в вязкую жидкость один за другим два цилиндра (рис. 7). При определенных значениях вязкости жидкости, размеров и скорости цилиндров второй цилиндр может догнать первый и обойти воокруг него так, что они расположятся на одном уровне. Затем они начнут врашаться и погружаясь, разойдутся в разные стороны.
-
Бросьте в жидкость один диск, а следом за ним еще два. Вы увидите, что последнее догонят первый и все три образуют устойчивую конфигурацию «бабочки» (рис. 8).
-
Тепер бросьте в вязкую жидкость кучкой несколько шариков (tri — шесть). Они разойдутся таким образом, что оказывается в вершинах горизонтального расположенного правильного многоугольника, который по мере погружения будет увеличивать в размерах.
Как это можно обьясить?
- Яйцо «выскакивает» из стакана
Опустите яйцо в стакан с водой и поставьте стакан под кран (рис. 6). Если поток воды превышает некоторые критическую величины, то яйцо поднимается, как будто его притягивает струж воды. Почему это происходит?