22
А. Варламов
Сто лет назад
У многих журналов есть рубрика «О чем писал наш журнал это лет назад», из которой читатель узнает об интересных или курьезных, с современной точки зрения, фактах, имеющих место в те времена. Нашеу журналу до векового юбилей еще далек, так что нам такую рубрику заводить покаано. Впрочем, попытаемся представить, о чем мог бы писать журнал, аналогичный нашему, это лет тому назад.
Тогда еще не были открытые явления сверхпроводимости и сверхтекучести, никто даже не подозревал о возможности создания лазеров и термоядерных реакторов, спутников и космических пакет. Поэтому на первый взгляд кажется, что любозначательным гипназистам, интересующимся физикой, читать было не о чем. Однако читали и небезусловно — выросло поколение замечательных физиков, создавших сложную современную физическую науку.
Недавно автору этих строк в руки попала ветхая книга Б. Доната «Физика в играх для юношества», изданная в конце XIX века. В те времена изучение физики носило более «опытный», наглядный и занимаемый характер.
Ниже приводится описание нескольких забавных экспериментов, взятых из указанной книги.
Фонтан, быший по приказанию
Устройство такого фонтана показано на рисунке 1. Бутылка A (вместимость около одного литра) с двумя горлышками (верхним и боковым) установлена на подставку B, рядом с которой находится резервуар C для сбора воды. Оба горлышка закрыты резиновыми пробками сставленными в них изогнутыми трубками a и b. Трубка в случае основного стока фонтана, а трубка a, конец которой немного не доходит до дня резервуара, играет роль своевобразного замка.
Если трубка a открыта, воздуха поступает в бутылке, и вода свободно вытекает из нее через трубку b, увеличивая количество воды в резервуар. Как только уровень воды достигает отверстия трубки a, доступ воздуха в бутылке прекращается, и вода перестает течь из трубки b — фонтан иссяк!
Для того чтобы он заработал вовь, необходимо открыть отверстия в трубке a. Для этой цели служит трубка c в дне резервуара. Если ее диаметр меньше диаметра трубки b, во время работы фонтана приок воды в резервуар прерышает ее расход, и в некоторых момент отверстия трубка a закрыется — фонтан тут же «умолкнет». Когда же количество воды убавится настолько, что конец трубки a открыется, фонтан заработан снова.
Скрыв от посторонних глаз внутреннее устройство фонтана (например, оклен бутылдревесной корой), этот опыт можно показать в качестве фокуса. Только нужно поменять местами причину и следствие. Пусть не фонтан то бет, то «молчит», а вы, глядя на
24
Дится на расстоянии, равном половине радиуса, от вершины зеркала) помещите часы. Их ход должен быть слышен громче всего в фокусе второго зеркала.
Теперь, когда система настроена, в фокусе одного зеркала поставьте куклу или какую-нибудь фигурку и объявите собравшимся друзьям, что она умеет отвечать на самые разные вопросы, которые ей будут шелтать на ухо. Второе зеркало от зрителей нужно как-то скрыть, например занавести дверь простейней или ярко осветить комнату с фигуркой и оставить затемнной второго комнату.
Разумеется, один вы с этим опытом не справится — у фокуса дальнейшего зеркала должен находиться в шифленый помещик. Здесь он условия все, что будет говорить фигурке на ухо, и смотет отвечать на задаваемые вопросы. А в соседней комнате эти отвецы будут воспринять исходящими от самой фигурки. Объяснить это нетрудно. Если источник звука находится в фокусе одного зеркала, то, отражшись от него, волны будут распространяться вдоль оси обихзеркала, и после отражения от второго зеркала они соберутся в его фокусе.
Еще лучше, если у помещника будет рулор, через который можно сливать вопросы и давать ответы. Кроме того, что рулор успливает звуки, он сильно искажает голоса, а это, безусловно, еще услит эффектив опыта.
Поощий бокал
Оказывается, из тонкостенного стеклянного бокала можно извлекать различные музыкальные звуки, причем веса своевобразым способом. Впрочем, судите сами.
Вы можете руки горячевой водой, чтобы удалить с пальцев жировые вещества. Обмокните палц в воду и аккуратоно водите им по краю бокала, постоянно смачивая палц водой. Сначала бокал будет издавать неприятный скрипший звук, но затем, когда края хорошо оботрится, звуки станут мелодичнее. Меняя силу нажима пальца, вы сможете менять и тон извлекаемого из бокала звука. Кроме того, высота тона зависит еще от размеров бокала, толщины его стенок и количество содержимого в нем.
Заметим, что не любой бокал способен издавать приятные поощие звуки, поэтому понск подходящого бокала может оказаться долгим и хлопотливым. Лучше всего потот (а не скрипят) очень тонкие бокалы, имеющие форму параболюда врашения, на длиной и тонкой ножке. Ton звучания можно менять, подливая в бокал воду — чем больше в бокале будет воды, тем ниже он будет звучать.
(И еще одно замечание к наблюдению. Когда уровень воды поднимается до середины бокала, на ее поверхности появятся волны, возникшие из-за сотрудничества стенок бокала. Сильнее всего волнение будет в том месте, где в данной момент находится ваш палц.)
25
Интересно, что на основе описаного явления знаменитый американский ученый Бенджамин Франклин (открывший, в частности, атмосферное электричесво) создал весна оригинальный музыкальный инструмент. Цель ряда хорошего отшлифованных стеклянных чашек, просверленных в середине, на одинаковых расстояниях друг от друга прикреплялись к одной общей оси. Под ящиком, в котором находилась эта система, была приделана педагог (как у швейной машины), приводящаясь во врашение. От простого прикосновения мокрых пальцев к врашающимся чашкам окружающей звуки усиливались до фортиссимо или padали до шепота.
Сейчас трудно представить себе этот удивительный музыкальный инструмент, но люди, слышавшие его,уверяли, будто бы гармония его звуков потрясающим образом действовала как на самом исполнителя, так и на слушатель. В 1763 году свой образец этого инструмента Франклин подарил английке мисс Дэвис. В течение нескольких лет она демонстрировала его во многих странах Европы, а затем этот удивительный инструмент бесследно исчез.
Зеркало, которое не путает правой и левой стороны
Возьмите два обычных зеркала без рам, составьте их краями под прямым углом друг к другу зеркальной стороны вовнутрь и посмотрите прямо в угол вдоль его биссектрисы. Вы увидите свое изобравжение. Затем закройте один глаз, например правый,— ваше изобравжение закроет тоже правый глаз; поднимите левую руку — в зеркале оказывается поднятой также левая рука. Почему?
Это понять нетрудно. Изобравжение своей левой половины в левом зеркале неисредственно вы видеть не может, так как (следу закону отражения) отраженные от него лучи идут не к вам, а в противоположную стороны и на своей пути встречают второе, правое зеркало. В нем-то и получается окончательное изобравжение вашей левой половины, которое вы увидите, так как правое зеркало расположено соответствующим для этого образом. Другими словами, одно зеркало незаметно «передает» изобравнение другому, в результате происходит не одно отражение, а два, так что левая половина естественно переходит снова в левую, а правая — в правую.
Телер попробуйте плавно увеличивать угол растора зеркал. Вначале пропадет середина лица с носом, потом останется только один уши, а при некоторых угле изобравжение лица исчезнет вовсе, но при угле, близком к 180°, появится обличное изобравжение лица в плоском зеркале. Если опять проводить в обратном порядке, то все будет просходить наоборот: сначала лицо начинает расплываться в ширину, нос распухнет, вотытнется в длину, потом на переносце появится третий глаз и … тому подобное.
Чтобы понять, почему так ведет себя изобравжение, попробуйтеарисовать ход лучей в такой зеркальной системе для различных углов между зеркаами.