Страница 14 из 17
Объяснение сути происходящего таково.
Перекрученное кольцо называется лентой Мёбиуса. Ее придумали немецкие математики А.Ф. Мёбиус и И.Б. Листинг в 1858 году. Лента знаменита тем, что ее поверхность имеет только один край и одну сторону. Это не связано с положением ленты в пространстве. Если же разрезать ленту вдоль по линии, то получатся два сцепленных друг с другом кольца.
ПРОКОЛ БЕЗ УТЕЧКИ
Вам понадобятся: пластиковая бутылка объемом 1,5 литра с крышкой, гвоздь, вода.
Наполните бутылку водой наполовину и закрутите крышку. В нижней части бутылки сделайте гвоздем отверстие. Вытекает ли из него вода? Открутите крышку. Что произошло?
Продолжим эксперимент.
Сделайте в пробке дырочку иглой и заткните отверстие пальцем. Уберите палец. Потекла ли вода из отверстия, сделанного в бутылке гвоздем?
Проколите в бутылке несколько отверстий. Выльется ли при этом из бутылки больше воды и будет ли она течь быстрее?
Объяснение эксперимента таково.
Если пробка хорошо закручена, то, когда вы сделаете отверстие диаметром 3–4 мм, из него выльется немного воды, затем она перестанет течь, поскольку в закрытую бутылку дополнительный воздух попасть не может, и образуется пониженное давление. Течь прекратится. Если проделать в крышке дырочку или просто открутить крышку, воде уже ничто не помешает вытекать.
ЭФФЕКТ ШТАКЕТНИКА
Вам понадобятся: сетка от комаров с мелкими ячейками, газета.
Положите сетку на газету. Сможете ли вы прочитать текст?
Подвигайте сетку в разные стороны. А теперь текст виден лучше?
При быстрых движениях сетки глаз не успевает воспринять каждый отдельный ее фрагмент, а запоминает ее в целом. Тот же феномен возникает, когда едешь на велосипеде вдоль штакетника с широкими планками и узкими щелями. На скорости можно разглядеть, что делается во дворе.
Для опыта сетку лучше всего взять темного цвета. Если она грубая или сделана из ткани, сложите ее в два слоя. Мелкую или металлическую сетку нужно держать в нескольких сантиметрах от газеты.
ПРЕГРАДА НЕ ПОМЕХА
Вам понадобятся: свеча, кусочек картона, стеклянная бутылка, спички, стол.
Зажгите свечу и поставьте ее на стол. Возьмите в руки кусочек картона и держите его в 5 сантиметрах от свечи, загораживая ее. Подуйте на свечу из-за картона.
Теперь замените картон бутылкой, расположив ее на расстоянии 20 сантиметров от свечи. Продолжайте эксперимент, увеличивая и уменьшая расстояние между картоном и свечой, между бутылкой и свечой. Что при этом происходит?
Суть дела такова.
Кусок картона — преграда, которую потоку воздуха трудно миновать. Картон перераспределит потоки воздуха в разные стороны, поэтому свеча не погаснет. А вот обогнуть обтекаемую бутылку воздух может с легкостью. Округлая форма бутылки позволяет воздушному потоку огибать ее и направляться к свече. Она погаснет.
Округлые предметы меньше сопротивляются потоку воздуха. Именно потому ракеты и самолеты всегда имеют обтекаемую форму.
ПОЛИГОН
Живущие на волчке
Всем известно, что наша планета, словно огромный волчок или юла, вращается вокруг своей оси, обеспечивая нам суточную смену дня и ночи. Но при этом, как говорят ученые, ось Земли еще и колеблется, качается из стороны в сторону. Как это происходит и к чему приводит, мы с вами и постараемся наглядно представить при помощи несложного оборудования и серии опытов.
Если у вас есть покупная юла, проведите опыты с ней. Если нет, простейший волчок можно сделать за несколько минут своими руками. Начертите циркулем и вырежьте ножницами из картона толщиной 2–3 мм кружок диаметром 5–6 см, проделайте шилом в центре его отверстие. Вставьте в него круглую палочку или даже спичку с обломленной головкой и заостренным концом.
Ваш волчок готов.
Запустите его, и вы увидите, что волчок при вращении покачивается. При этом верхний конец его оси описывает в пространстве конус. Это движение оси вокруг вертикали, проходящей через точку опоры волчка, называется прецессией.
Примерно так же и земная ось — вернее, та воображаемая линия, вокруг которой вращается наша планета, — тоже описывает прецессию. Причем верхняя «половина» земной оси описывает конус, вершина которого в центре Земли. И нижняя половина земной оси делает то же самое. Таким образом, по сути дела, земная ось описывает два конуса, обращенных вершинами друг к другу.
Заметьте: ось волчка, запущенного на столе, описывает конус прецессии из-за того, что земное притяжение стремится опрокинуть волчок, что и происходит, как только он прекратит свое вращение. А что вызывает прецессию земной оси? Ведь Земля летит свободно в мировом пространстве. Солнце крепко держит ее на орбите силой притяжения.
Если раскрутить на веревке помещенный в сетку мячик, он сам по себе крутиться вокруг собственной оси не будет. И прецессии никакой мы у него не заметим. Так в чем же причина образования прецессии у Земли? Эту загадку разгадал знаменитый английский физик Исаак Ньютон.
Для того чтобы познакомиться с этой причиной, известный популяризатор науки Флорентий Владимирович Рабиза еще тридцать с лишним лет тому назад советовал сделать следующее.
Выпилите из фанеры толщиной 4–5 мм диск диаметром примерно 30 см. Просверлите в центре его отверстие диаметром около 3 мм. Пропустите в отверстие петлю из сложенного вдвое шпагата. Просуньте с нижней стороны диска в веревочную петлю скрепку или палочку с таким расчетом, чтобы диск мог повиснуть на скрученном шпагате горизонтально.
Далее вырежьте из ватмана или тонкого картона полоску 60 см длиной и 2,5 см шириной. Склейте концы полоски, чтобы образовалось кольцо диаметром 18–19 см. Проделайте в середине полоски два отверстия, расположенные одно напротив другого по диаметру кольца. Пропустите в эти отверстия скрученные концы шпагата, на котором подвешен диск.
Одно отверстие сделайте в месте склейки полоски. Второе отверстие в полоске должно быть несколько побольше, чтобы шпагат проходил сквозь него свободно, без задержки. Наденьте картонное кольцо на шпагат так, чтобы склеенная часть кольца соприкасалась с фанерным диском. Приклейте картонное кольцо к фанере. Этот фанерный диск нужно подвесить строго горизонтально и так, чтобы бумажное кольцо оставалось круглым. При этом верхний край картонного кольца должен свободно перемещаться по шпагату вверх-вниз. Над кольцом на шпагате закрепите маленький хомутик из черной бумаги. Он должен сидеть плотно, но так, чтобы в случае необходимости его можно было передвинуть вверх-вниз по шпагату.
Теперь приступим к опыту.
Вставьте пониже верхней точки подвеса вашего прибора между веревками еще одну круглую палочку и хорошо закрутите диск с картонным кольцом. Когда вы его отпустите, он начнет быстро вертеться в обратную сторону на раскручивающихся веревках. Когда диск хорошо раскрутится, станет видно, что картонное кольцо немного сплющилось.