Страница 4 из 9
Очень простой прибор даст нам возможность объяснить, почему наша планета вследствие вращения приняла некогда форму шара, приплюснутого с полюсов и расширенного у экватора[7]. Мы воспользуемся для этого храпелкой – старинной детской игрушкой. Это картонный круг, возле центра которого пробиты две дырки; сквозь каждую дырку проходит по верёвочке. Достаточно одного резкого движения, чтобы круг начал вращаться; вращение ускоряется и достигает большой быстроты, если попеременно то натягивать, то ослаблять верёвочки.
Возьмём четыре проволочки и воткнём их в ребро картонного круга так, чтобы они расположились по концам двух диаметров круга, перпендикулярных друг другу.
Склеим теперь из плотной бумаги два кольца шириной с палец; диаметр колец должен быть немного больше диаметра картонного круга. Вденем кольцо в кольцо под прямым углом и склеим их в тех местах, где они накрывают одно другое. На этих двух частях колец напишем «Северный полюс» и «Южный полюс». Наши кольца будут изображать два меридиана, расположенные под прямым углом один к другому.
Проткнём четыре дырки по серединам четырёх дуг, образующих эти меридианы; дырки окажутся на «экваторе». Затем пропустим сквозь эти дырки наши проволочные стерженьки.
Теперь наши кольца соединены с картонным кругом; однако, если их сжать, они раздадутся в стороны, скользя по проволочным стерженькам.
Верёвочки, проходящие сквозь круг, мы пропустим в отверстия «Северного полюса» и «Южного полюса». (Это те части колец, которые склеены вместе.) На нашем рисунке очень ясно изображено устройство прибора.
Если теперь завертеть картонный круг так, чтобы натянулись шнурки, а потом с силой потянуть за концы шнурков, круг начнёт вращаться очень быстро. И тотчас же меридианы потеряют свою правильную форму круга. «Экватор» расширится, а части, соответствующие двум полюсам, приплюснутся. Все эти изменения имеют одну причину – действие центробежной силы.
Шнурок и цепочка
Возьми шнурок длиной 30–40 см и привяжи его к тонкой металлической цепочке длиной 25–35 см, соединённой в кольцо.
Держа шнурок вертикально, быстро вращай его между пальцами. Сперва цепочка примет такую форму, как на рис. (А); потом, при ускорении вращения, центробежная сила заставит цепочку принять форму правильной окружности, расположенной в горизонтальной плоскости. А шнурок будет описывать в воздухе почти правильный конус (Б).
Какое – крутое, какое – сырое?
Надень на сырое яйцо А по длине резиновое колечко; то же сделай и с крутым яйцом Б. Подвесь оба яйца на проволочные крючки, привязанные к ниткам.
Теперь каждое из яиц поворачивай, чтобы нитки окрутились равным числом оборотов, потом отпусти яйца.
Крутое яйцо Б быстро завертится в одном направлении, потом – в обратном, снова и снова; оно довольно долго будет вертеться, прежде чем остановится. А сырое яйцо остановится почти тотчас же. Это объясняется тем, что содержимое крутого яйца составляет со скорлупой единое целое и вращается вместе с ней, а в сыром яйце вращается только скорлупка, и движение лишь в незначительной степени передаётся содержимому яйца.
Ещё проще отличить крутое яйцо от сырого можно так: пусти яйца вертеться волчком по тарелке, потом на мгновение положи на них руку, чтобы остановить их движение. Когда ты уберёшь руку, крутое яйцо будет лежать совершенно неподвижно; сырое будет продолжать вращаться, потому что ты остановил его скорлупу, но не остановил содержимое. А как только ты убрал руку, содержимое этого яйца своим движением увлекло за собой и скорлупу[8].
Промывка золота
Приклей сургучом палочку к внутренней стороне фарфоровой мисочки. А снаружи к донышку приклей пробку, в которую воткнута длинная игла. Ось палочки и ось иголки должны быть расположены возможно ближе к центру мисочки, на одной вертикальной линии.
Насыпь в мисочку песок и брось в неё крошечный кусочек свинца; он затеряется в песке, его не видно. Погрузи весь прибор в воду; держи его вертикально так, чтобы он опирался только на острие иглы. Вода в большом сосуде должна стоять примерно на 2 см выше краёв мисочки. Вращай теперь свой прибор, сперва попеременно то вправо, то влево, чтобы крупинка свинца, которая тяжелее, чем песчинки, погрузилась на дно мисочки. Потом продолжай быстро вращать мисочку в одном направлении. Центробежная сила понемногу выбросит песок прочь, крупинка же свинца останется на дне.
Этот простой прибор устроен почти так же, как приборы, которыми пользуются золотоискатели для промывки золотоносных песков.
Волчки и маятники
Волчок-чертёжник
Небольшой плоский диск со стерженьком посредине – вот наш старый приятель, волчок.
Мы сейчас научим его рисовать замечательные узоры. Диск для этого дела выберем потяжелее, скажем, свинцовый. Одну дырку просверлим посредине для спички, которая нам послужит осью. По обе стороны от центральной дырочки, у края, просверлим ещё по отверстию. Одна из этих дырочек нужна нам только для равновесия. В другую пропустим щетинку (выдрать одну щетинку из щётки – не беда). А чтобы щетинка не выпала, прижмём её колышком – обломком спички. Конец щетинки с нижней стороны диска должен быть чуть-чуть длиннее, чем конец оси.
Отрегулируй длину щетинки, укрепи её колышком и смело пускай волчок по тарелке, закопчённой дочерна.
Волчок будет вертеться и чертить, чертить… Каких только узоров не накрутит!
Тебе останется только наклонять тарелку то в одну, то в другую сторону да считать, сколько колец вычертит по саже волчок-художник.
Танцующее яйцо
Положи крутое яйцо на донышко подноса (оно должно быть совершенно гладким) и придай подносу горизонтальное вращательное движение, всё ускоряя и ускоряя вращение. Яйцо, лежащее на середине подноса, будет увлечено этим движением и начнёт вращаться вокруг своей оси всё быстрее и быстрее. Понемногу оно поднимется и остановится на одном конце, вращаясь, как волчок.
Для того чтобы лучше удавались опыты с колумбовыми яйцами, нужно варить их с хитростью: яйцо должно быть установлено в кастрюле вертикально; тогда воздушная камера под скорлупой расположится симметрично по отношению к длинной оси, и во время опытов легче будет добиться равновесия.
Если тебе всё же не удастся заставить яйцо танцевать по подносу, вот уловка, облегчающая этот опыт. Положи поднос на стол так, чтобы он выступал за край и его можно было сразу подхватить. Поставь яйцо посредине, придерживая его большим пальцем левой руки и указательным пальцем правой. Одним быстрым движением заставь яйцо вращаться, потом подхвати поднос и лёгкими толчками поддерживай вращение яйца.
Яйцо-юла
Возьми крутое яйцо и поставь его вертикально, узким концом на тарелку. Придерживай его слегка сверху пальцем. Если ты предварительно обвил это яйцо посередине несколькими оборотами шнурка и осторожно дёрнешь теперь за шнурок, яйцо начнёт вращаться, как юла. Оно будет вращаться довольно долго. Это ещё один способ поставить яйцо на узкий конец. И конечно, этот способ лучше, чем тот, который обычно приписывают Колумбу.
7
Такая форма называется геоидом.
8
Даже при вращении яиц видно, какое из них сварено: сырое яйцо будет вертеться медленно и вскоре остановится, сваренное вкрутую будет вертеться быстро и долго.