Перельман Я.И. - Занимательная механика (1937) (1015819), страница 16
Текст из файла (страница 16)
которой говорит '~яс. 6$. Слоновая западня в аФрнкан- общеизвестный расском лесу. сказ про медведя и бревно. Взбираясь по стволу дерева, чтобы добраться до улья, медведь натолкнулся на подвешенное бревно„мешающее карабкаться Рнс. б5. Западня-самострел (Африка). дальше. Он оттолкнул препятствие; бревно откачнулось„ ио вернулось'на прежнее место, слегка ударив животное. Медведь оттолкнул бревно сильнее; оно возвратилось и ударило крепче. С возрастающей яростью стал отбрасывать медведь бревно, — но, возвращаясь, оно наносило животному все более и более чувствительные удары. Обессиленный борьбой медведь упал,:наконец„вниз, на вбитые под деревом острые колья. Эта огпроумная западня не требует зарядки.
Свалив первого медведя, она может вслед затем покончить со вторым, третьим и т. д., без всякого участия человека. Откуда же берется здесь энергия ударов, сваливших медведя с дерева) В этом случае работа производится уже за счет вн~фгии самого жнвотйого.
Медведь сам свалил себя с дереиа и сам пробил себя кольями. Отбрасывая подвешенное бревно, он преВращал энерг~ию своих мускулов в потенциальную ~~огню поднятого боевна, которая затем преобразовывалась в кинетическую ' энергию бревна падающего. Точно так же, взбираясь на дерево, медведь преобразовал часть мускульной энергии в потенциальную энергию своего поднятого тела, которая затем проявилась в энергии удара его туши о колья. Словом, медведь сам избивает себя, сам сваливает себя вниз и сам пробивает себя кольями. Чем сильнее животное, тем серьезнее должно ано пострадать От такой по'тасовки. рис.
66. Медведь в борьбе с подавленны м Среввем. рьгчаг АВ прн каждом шаге совершает дьойное колебание, которое помошью зубчатки двигает стрелку на циферблате и регистрирует шаги пешехода. Если вас спросят. что является нсточндком энергии, движущей механизм шагомера, вы, конечно, безо>пибочно укажете па мускульную работу человека.
Но заблуждение думать, что шагоелер не требует от пешехода дополнитель- ного расхода энергии; пешеход де евое равно ходит; и не делает будто бы ради шагомера никаких лишних усилий. Ои беэусловно соворшаег лишние уонлня, поднимая шагомер на некоторую высоту про~ив силы тяжести, а также против упругости пружины, удерживающей грузик В. Шагомер наводит на мысль устроить карманные часы, которые приводились бы в действие повседневными движенпями человека. Такие часы уже изобретены. Их носят иа руке, беспрестанные движения которой и заводят нх пружину без всяких забот обладателя. Достаточно носить эти часы на руке несколько часов, чтобы они оказались заведенными более чем на сутки. Часы очень удобны: онн всегда заведены, поддерживая пружину постоянно в одинаковом напряжении, чем обеспечивается правильность хода; в их корпусе нет сквозных отверстий, обусловлнвающик засорение механизма .пылью и его увлажиение; главное же — не приходится заботиться о периодическом заводе часов '.
' Один на читателен атой «инги. цмеав~ий дело с самохаводя. щимггся часами, сообщил мне о них следующее: ..Работая в Цент. ральной научно-технической часоиов лаборатории. я выписал ик Швейварни от да>х щнрм, геэготовляюя>их ати часы массовым путем, лиа образна. Нам коем калалось. что такие часы годны для слесарей. портных, пианистов и особенно лля ма~пинисток, а ие для работ. инков умственного труда.
Но рассукгдая так. мы >пустили ив виду олио свойство хорошо слаженных часовых ходов: чтобы заставить такой ход итти. нужен самый незначительный импульс. Окавалось, что два-три движения ваставляют тяжелый молоток слегка завести 151 Можно ли считать такие часы не нуждающимися в знергни их владельца для паддержаияя своего ходау Нет, оия потребляют ровно столько же мускульной энергии, сколько расходуется и на завод обыкновенных часов. Дзнхиение .руки, отягченной такими часаын, требует избыточной затраты энергии по сравнению с рукой, несущеи часы обьгхновеннога устройства: чвс-сь энергии расходуется, хан и з шагомере, на преодоление упругости пружины.
Рассказывают, чта владелец одного магазина в Америке «догадался» использовать движение дверей своего магазина, чтобы заводить пружину механизма, выполняющего полезную хозяйственную работу. Изобретатель полагал, что нашел даровой источник энергии, так каи покупатели «исе равно открывают дверие. В действительности же посетитель, открывая двери, делал лишнее усилие на преодоление упругости завадимой пружины. Попросту говоря, владелец магазина заставлял каждого своего покупателя немного поработать н в его хозяйстве.
В обоих указанных случаях мы имеем. строго говоря. не самозаводящиеся механизмы, а лишь такие, которые заводятся мускульной энергией человека без ега ведома. ДОБЫВАНИЕ ОГНЯ ТРЕНИЕН Если сулить по книжным описаниям, добывание огня трением — дело легкое. Однако людям белой расы это искусство почему-та не дается. Вот как рассказывает Марк Твэн о своих попытках применить на практике подобные книжные указания: «Каждый из нас взял по две палочки н принялся тереть их одну о другую. Через два часа мы совершенно прул~ииу и в«воля хватает ив 3 — 4 часа.. От себя прибавлю, что лля завода кврмвииыт часов иа целые сутки мужи« энергия в 0,1— О 15 яилосрвммометрв.
152 заледенели: палочки также (делопронсходнло зимою). Мьг горько проклинали индейцев. охотников и кинга, которые подвелн нас своими советами». О подобной же неудаче сообщает н другой американский писатель — Джек Лондон (в «Морском волке») ." «Я читал много воспоминаний, написанных потерпевшими крушение: все онн пробовали этот способ безуспешно. Припоминаю газетного корреспондента, путешествовавшего ло Аляске н Сибири. Я однажды встретил его у знакомых.
где он рассказывал, как пытался добыть огонь именно трением палки о палку. Он забавно и неподражаемо рассказывал об этом неудачном опыте. В заключение он сказал: «Островитянин южных морей быть можеть сумеет это сделать; ъюжет быть добьется успеха и малаеп. Но это безусловно превышает способности белого человека». Жюль Верн з «Таинственном осгрове» высказывает совершенно такое же суждение. Вот разговор бывалого моряка Пенкрофа с юношей Гербертом: « — Мы могли бы добыть огонь, кик дикари, трением одного куска дерева о другой. :: — Что же, мой мальчик, попробуй; посмотрим, добьешься лн ты чего-нибудь таким способом, кроме того. что разотрешь себе руки в кровь. — Однако же, этот простой способ весьма распространен на островах Тихого океана. « — Не спорю, — возразил моряк.
— но думаю, что у дикарей есть особая к этому сноровка. Я не раз без. успешно пытался добыть огонь таким способом и решительно предпочитаю спички. «Пенкроф„— рассказывает далее Жюль Верн, — попробовал .все-таки добьггь огонь трением двух сухих кусков дерева. Если бы затраченная им и Набом (негром) внергня была превращена в тепловую, ее хватило Рис. 68. Как и действительности добывают огонь трением, бы, чтобы довести до кипения кот- лы трансатлантического парохода. Но результат получился отрицательный: куски дерева едва нагрелись, — меньше, чем сами испол- нители опыта. «После часа работы Пенкреф обливался потом.
Он с досадой бросил куски дерева. « — Скорее среди зимы наступит жара, чем я поверю, что ди- ~ кари этим способом добывают огонь, — сказал он. — Легче, пожалуй, зажечь собственные ладони, потирая их одну о другую». Причина неудач в том, что принимались за дело не так, как следует. Большая часть первобытных народов добывает огонь не простым трением одной палки. о другую, а сверлением одной концом другой (-рис. 68). Разнипа .
между этими способами выясняется при ближайшем рассмотрении. Пусть палочка СР (черт. 69) движется туда и назад .1оперек палочки А,в, делая в секунду два хода с размахом 25 см. Силу рук, прижиыающих палочки, сяеним В 2 к~ (числа берутся произвольные, но правдоподобные) . Так как сила трения дерева о дерево составляет о.коло 40~'с силы, придавли- Вес таФого объема дерева около 1,25 г.
При теплоем- 0,6 ~объем О,92 1,25 Х 0,6 = ОкоЛО 1 . Если бы, значит, не было потери тепла вследствие осты« ваний, то трущаяся .палочка ежесекундно нагревалась бы примерно на 1 градус. Но так ФЪк вся палочка доступна охлаждающему действию воздуха, то остывание делжно быть значительно.
Вполне правдоподобно поэтому угеерждение Марка Твэна, что палочки при трении ие только не нагрелись, но даже обледенели. рис, 6Э. Книжный анособ добы- вания огня трением. ' Один килограммометр, преврашаясь полностью в теплоту, дает 2,3 малой калории. - Читатель увидит из дальнейшего, что смысл результата мало меняется, если взять толщину слоя несколько болывую. вающей трущиеся:куски, действуницая сила равна в этом случае 2 Х 0 4 =0,8 ю, а рабата ее иа пути 50 см составляет 0,8 М 0,5 =0,4 юм.
Если бы эта механическая работа полностью превратилась в теплоту, она дала бы 0,4 ~ 2,3 =0,92 малых калорий'. Какому объему древесины сообщится эта теплота) Дерево — плохой проводняк теплоты", поэтому теплота, возникающая при трении, проникает в дерево очень неглубоко. Пусть толщина прогреваемого слоя всего лишь 0,5 мм". Величина трущейся по. верхности равна 50 см, умноженным на ширину соприкасающейся поверхности, которую примем равной 1 см. Значит, возникающей при тре-. нии теплотой пропивается объем дерева в С Вы согнули стальную пружину. Затраченная вами работа превратилась в потенциальную энергию .напряженной пружины. Вы:можете вновь получить израсходованную энергию, если заставите распрямляющуюся пружину поднимать грузик, вращать колесо и т. п.; часть энергии возвратится в форме полезной работы, часть же уйдет на преодоление вредных сопротивлений (трения) .
Ни один эрг не пропадет бесследно. Рнс. 70. Оныт с раатвореннем напряженной нружины. Но вы поступаете с согнутой пружиной иначе: опускаете в серную кислоту, и стальная полоска раство ряется. Должник исчез: не с кого взыскать энергию, затраченную на сгибание пружины. Закон сохранения энергии как будто:нарушен.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
