28
КВАНТ 2017/№4
Какие бывают опоры
С.ДВОРЯНИНОВ
О– ЛЭП. Пусть столбы такой линии стоят на равных расстояниях один от другого вдоль прямой линии. И вдруг у очередного столба с левой стороны появляется дополнительная наклонная балка (рис.3). Как вы думаете, куда поворачивает в этом месте ЛЭП – направо или налево?
Рис. 1
Рис. 3
(рис.2), порой весьма значительное. Отметим, что плотины и дамбы – это те же опорные стенки. Разнообразные опоры удерживают провода линий электропередачи, сокращенно
Рассмотрим опоры, стоящие вдоль прямой. Каждую такую опору подходящие к ней провода тянут в разные стороны. При этом действующие на опору силы уравновешивают друг друга. Результирующая всех сил, приложенных к опоре, равна нулю. При повороте подвешенные провода создают силу, которая приложена к опоре и направлена в сторону поворота (она получается по правилу параллелограмма и не равна нулю). Дополнительная опора препятствует действию этой силы. Если дополнительная опора появилась слева по ходу, значит, ЛЭП в этом месте поворачивает налево. Опоры бывают и у мостов, соединяющих берега реки. Если река широкая и одного пролета моста не хватает, то два соседних пролета помещают на опору, называемую быком. Бык воспринимает нагрузку от этих пролетов. На рисунке 4 вы видите знаменитый
ПОРЫ БЫВАЮТ РАЗНЫЕ. НАПРИ- мер, подпорная стенка – распространенный элемент многих строительных конструкций. Часто они встречаются в горах (рис.1). Подпорные стенки поддерживают также берега рек и защищают их от размывания. Расположенный выше стенки грунт оказывает на стенку давление
Рис. 2
Природа позаботилась, чтобы деревья не росли до неба. Немецкая пословица
«Почему яблоко всегда падает отвесно вниз, к земле, а не в сторону или вверх?» Исаак Ньютон (по легенде)
… гнилушка светилась…даже ярче, чем «вяленая треска»; к тому же она считала себя последним остатком дерева, которое некогда было красой всего леса. Ханс Кристиан Андерсен
Будем ли мы говорить о питании корня за счет веществ, находящихся в почве, будем ли
говорить о воздушном питании листьев за счет атмосферы… – везде для объяснения мы будем прибегать к тем же причинам: диффузия. Климент Тимирязев
…верхушки корешков…наделены способностью получать сигналы от какого-то чувствительного органа и, подобно мозгу какого-нибудь низшего животного, направлять движение прилегающих частей. Чарльз Дарвин
…растения способны к обработке информации, только совершенно своеобразными способами и в совершенно ином временн ó м темпе. Стэйси Хармер
А так ли хорошо знакомы вам
?
физика+флора
Чем только не обязаны мы растительному миру, т.е. флоре: и насыщением воздуха кислородом, и предоставлением на протяжении тысячелетий крова и пищи животному миру. Человечество всегда искало и совершенствовало способы все более интенсивного овладения природой для удовлетворения все более возрастающих насущных нужд. Однако не только – легендарное ньютоновское яблоко стало плодом с древа познания, растительным символом стремления проникнуть в секреты устройства и функционирования окружающего нас мира. Безусловно, физика – и сама по себе, и в содружестве с другими естественными науками – внесла свой вклад в разгадку тайн природы, кроящихся в обитателях лесов, полей, рек и морей. Ученых вели и любознательность, и все возрастающая тревога за сохранение условий нашего существования, в том числе и флоры. Возможно, вы найдете отражение этих проблем и в сегодняшней подборке «растительных» сюжетов.
Вопросы и задачи
- В Юго-Восточной Азии кокосовые орехи попадают с острова на остров, «пройдя»
порой десятки километров. Каким образом это им удается? 2. Что позволяет плодам и семенам многих растений преодолевать большие расстояния воздушным путем? 3. Почему все альпийские растения низкорослы? 4. Листья некоторых растений имеют складчатую форму, а лепестки цветов сворачиваются в трубочку. Чем это можно объяснить? 5. Почему в бурю ель вырывается с корнем, а у сосны ломается ствол? 6. Сильный ветер может сломать или вырвать с корнем дерево, но лишь пригибает к земле стебли злаковых, например ржи или овса. Отчего? 7. Стебли подводных растений намного тоньше наземных, однако могут достигать в длину десятки метров. Как они держатся под водой в вертикальном положении? 8. Почему нежелательны всякие ограничения свободной поверхности воды в стоячих водоемах? 9. Какую роль играет восковой налет на поверхности листа и почему стог сена даже при дожде остается сухим? 10. Так что же все-таки препятствует росту деревьев «до неба»?
312,3х208
- Стоит насекомому присесть на лист растения-хищника, как его створки быстро захлопываются и насекомое становится жертвой хищника. Что способствует быстроте реакции растения? 12. Когда солнце начинает припекать, листья деревьев в верхних ярусах располагаются почти вертикально. Чем это объясняется? 13. Почему перед заморозком рассаду помидоров и огурцов следует обильно поливать? 14. Известно, что в жаркий солнечный день растения не следует поливать – капли воды оставляют на листьях коричневые пятна. Как они возникают? 15. Чем биолюминесценция грибов-гнилушек отличается от свечения животных? 16. Если листья растений наблюдать при свете синей лампы, то зеленые листья кажутся малиново-красными. Почему? 17. Отчего самые глубокие водоросли имеют красный цвет?
Микроопыт
Приложите в жаркий день к щеке лист растения. Что вы почувствуете? Почему?
Любопытно, что…
…еще в XVII веке английский физик и химик Роберт Бойль установил, что свечение гниющей древесины прекращается без воздуха и снова возобновляется в воздушной среде, а именно в присутствии кислорода. …нидерландский ученый Якоб Вант-Гофф, один из основоположников физической химии и первый Нобелевский лауреат по химии, в 1887 году объяснил природу осмоса, распространив законы идеальных газов на разбавленные растворы, что привело к пониманию механизма питания растений почвенными водами. …листья Виктории королевской (семейство кувшинковых), растущей у берегов Амазонки, достигают двух метров в поперечнике и пронизаны множеством толстых жилок, благодаря чему настолько крепки, что могут выдержать вес взрослого человека. …В 1729 году ученый секретарь Парижской академии наук Жан Жак де Мэран сообщил о замечательном наблюдении. Фасоль, опускающая ночью листья, а перед рассветом поднимающая их, продолжала эти циклические движения и в полной темноте. Наличие у растений «внутренних часов» впоследствии было подтверждено множеством опытов и оказалось связанным с внутриклеточными периодическими процессами. …загадка поворота вслед за солнцем молодых подсолнухов получила разрешение в работе калифорнийских ученых. Утренний свет улавливается фоторецептором растения, передающим сигнал «биологическим часам», который управляет попеременным ростом теневой и нагретой стороны ствола. …так называемый «бешенный огурец» – растение, при созревании выстреливающее на 6–8 метров струю липкого сока, смешанного с семенами, – накапливает внутри плода газы, давление которых перед «выстрелом» достигает 3 атмосфер! …стебли бамбука, устремляющиеся ввысь до 35 метров, по своей легкости и прочности не уступают многим строительным материалам. А при использовании современных технологий, придающих ему водостойкость, бамбук может соперничать даже с углеволокном. …одно из недавних важных открытий отечественных ученых состоялось благодаря синезеленым водорослям. Оказалось, что энергия света, захватываемого их фотосинтезирующими молекулами, передается вдоль многоклеточной цепочки за счет электрической связи между клетками. …за год растения суши и океана манипулируют колоссальными количествами вещества и энергии: они усваивают 150 миллиардов тонн углекислого газа, разлагают 120 миллиардов тонн воды, выделяют 200 миллиардов тонн свободного кислорода и запасают около полутораста триллионов мегаджоулей энергии солнца за счет фотосинтеза.
Что читать в «Кванте» по этой теме
(публикации последних лет)
- «Электричество из фруктов» – 2010, №6, с.38; 2. «Пылевая буря и …» – 2012, №5–6, с.60; 3. «Почему хурма вяжет во рту?» – 2013, №2, 4-я с. обл.; 4. «Физик в гостях у биолога» – 2015, Приложение №1; 5. «Ньютон, яблоки и другие» – 2016, №5–6, с.34.
Материал подготовил А.Леонович