Перельман Я.И. - Занимательная механика (1937) (1015819), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Тем удивительнее, что столь примити1вными орудиями добыты поистине сказочные достижения: человеку удалось, благодаря им, проникнуть мысленно в недра Земли, узнать, что делается в десятках:километров июд нашими ногами. Мы вполне оценим этот подвиг науки, если вспомним, что глубочайшая буровая скважина мира не длиннее 3'/, кл~, т. е. далеко ие достигает .гех глубин, о которых дают нам показания, находящиеся на поверхности земли огвес и маятник. Механический принцип, лежащий в основе такого применения отвеса, нетрудно понять.
Если бы земной шар был совершенно однороден, направление отвеса .в любом пункте можно было бы определить расчетом. Неравномерное оаспределение масс близ поверхности или в глубине !Земли изменяет это теоретическое направление. Близость горь|., например, заставляет отвес несколько отклоняться в ее сторону, — тем значительнее, чем бл.иже н' к;~дится гора и чем больше ее масса.
Возле обсерватории в Симеизе отвес испытывает заметное отклоняющее действие со=едней стены Крымских гор; угол отклонения достигает полминуты. Еще сильнее отклоняют к себе отвес Кавказские горы: во Владикавказе на 37 сек. дуги, в Батуме — на 39 сек. Наоборот„пустота,в толще Земли оказывает на отвес как бы отталкивающее действие: он оттягивается а противопо- ложную 'стщюну окру" жающими массами.
(При этом величина кажущегося отталкивания равна тому притяжению, которое должна была бы ихро- изводить на отвес, масса вещества, если бы полость была заполнена им.) Отвес от- рис. 1 5. Пустоты (А) и уилотнении ~.8) в толще земного шареотклоняют отвес (но Клоссовсиому~.
талкивается не только полостями, но — соот- ветствснно слабее— также и скоплениям~и веществ, менее плотных. чем основная толща. Вот почему ~в Москве, вдал~и от всгках гор, отвес все же отклоняется к северу на 1О сек. дуги. Как видим, отвес может служить чувст~вительньхи инструментом, помогающим судить о строении земных недр. Еще чувствительнее в этом отношении маятник. Этот при~бор обладает следующим свойством: если размах его качаний не превосходит нескольких градусов, то п р о д о лж 'и т е л ь н о с т ь одного качания не зависит от величины размаха, и большие и малые качания длятся одинаково.
Продолжительность качания зависит совсем от других обстоятельств: от д л и н ы маятника и от ус к о аеи и я чем можно думать). Укажу лишь на пекоторыс, наиболее интересные результаты. Казалось бы. близ берегов оксана отвес должен отклоняться всегда в сторону материка, нак отклоняется он по направлению к горным массивам. Опыт ие оправдывает этого ожидания. Маятник жс свидетельствует. что на океане н на его островах напряжение силы тяжести снлыгее.
чем близ берогов, а возле берегов — больше, чем вдали от них, на материке. О чем зто говорит? О том, очевидно, что толща Земли под материками составлена из более легких веществ, чем под дном океанов, Из таких физических фактов геологи черпают ценные указания дяя суждения о породах, слагакядих кору нашей планеты. Незаменимые услуги оказал подобный способ исследования ирн выявлении причин так называемой «Курской магнитной аномалинз. Приведу несколько строк отчета одного из ее исследователей г. ' Исслсловання н рзйонс Курской знамелпн пропзволнлнсь пе с отвесам, е с особымн крутнльнымн нссамн (так называемым «взрнометром»). Нить прнбора .закручивается пол лсйствнем прнтяження подземных масс.
Точность показаний этого уднвнтсльного прнбора равна олной бнллпонной (10 м) доле граммв1 Прнтяженне больших гор взрномстр «чувствует ° нз рзсстояннн 300 км. Вот крат. кос опнсаннс прнбора (нз стзтьн проф. П. М. Ннкнфоровз о Курской еномвлнп): :Главную часть прибора составляют крутнльныс весы. кзображенныс .схематнческн не рнс. 17. Коромысло М~Г нз тонкой злюмннпевой трубки нмеет длину около 40 смг к олному канву коромысла прккрсплен золотой груз РК пнлннлрнческой формы (30 г). к другому поавешнвеется на проволоке ЬМК золотой похвссок де (30 т).
Коромысло подвешено пв весьма тонкой плетннаео-нрнлневай ннтв ЛО, ллпною 60 — 70 см. Для защиты от конвекггпокных токае воздуха крутнльные весы окружаются оболочкой с тройными мствллнческнмн стенками. В приборе яме~отея лвс пары крутнльных весов. повернутых нз 160« атноснтельно друг лругзз: д — плоское зеркало.
Рис. 17. Вверху иапра- ВΠ— Вариометр. Ваерху налево — схема устройстаа прибора. ~... Можно с полной определен- и'астью утверждать о наличии под земною .поверхностью значительных притягиваюших масс, причем праница этих масс с западной стороны... устанавливается с совершенной отчетливостью. Вместе с тем представляется веро ятньич, что эти массы лростираются преимущественно в восточном направлении, имея восточный скат более пологим, чем зааадный».
Известно, какое важное промышленное значение при~дается тем огромным источникам железа, которые обнаружены в районе Курской аномалии. Запасы желез~ной руды исчисляю'гся здесь десятками миллиардов тонн, составляя половину мирового запаса.
Проведу также некоторые результаты исследования аномалий (откло~нений от нормы) силы тяжести на восточных склонах Урала (выф полнено в 19эО г. ленинградскими астрономами): «Около Златоуста мы имеем наибольший максимум в силе тяжести, соответствующий подъему кристаллического массива Уральского хребта. «Второй максимум к востоку от Козырево ха~рактер~изует приближение к поверхности земли погруженного хребта. «Т ~ктий 'максимум:к востоку о'Г Мишкино яноВЬ дает указание 0 приближсиии древних 'ПОрОд 'к земной пОверх ловска вновь указывает:на при бл'иже- Ф ~ В ' Ф р Рис. 18.
Причина курской аномалии: шток железной руды мощностью около тысячи метрОВ па глубине сто метрОВ. примеров того, как физика создает осно" других, казалось бы, далеких от нее Вообразите, что маятник стенных часов качается в воде. ~-1ечевица его имеет «обтекаемую» форму, которая сводит почти к нулю сопротивление воды ее движению. Какова окажется продолжительность качания такого маятника: больше, чем вне ~воды, или меньше1 Проще говоря: будет ли маятник качаться в воде быстрее, чем в воздухе, или медленнее ? Решение ФЭ Так как маятник качается в несопротивляющеися среде. то, казалось бы, нет причины, которая ~ог~~ бы изменить скорость его качания. Между тем опыт показывает, что маятник в таких условиях качается м е д л е н н е е.
нОсти. «И наконец, четвертый ма1ксимум к западу от Петропав- Бие тяжелых порОд» (Б. В. Нумеров). Перед,.нами два из м~ногочксленных ~ву для научных построений и практических примене'кий з областях. .е„',г ~ - ~~9 1 ::.3' ° ° ° * ° ~ ° Ф' ФЫР, Ф ° Это загадочное на первый взгляд явление объясняется выталкивающим действием воды на погруженные в нее тела.
Оно как бы уменьшает вес маятника, не изменяя его массы. Зна нгг, маятник в воде находится совершенно в таких же условиях, как если бы он был перенесен на другую планету, где ускорение силы тяжести слабее. Из формулы, /~ приведенной в предыдущей статье, ~ = — 2к 1, —, еле" у' дует. что с уменьшением ускорения снлы тяжести (К) время ~колебания (1) должно возрасти: маятник будет колебаться медленнее. нл нлклонной плоскости Задача ( ссуд с водой стоит на наклонной плоскости (рис.
19). Пока он неподвижен. уровень АВ воды в нем, конечно, горизонтален. Но вот сосуд начинает скользить по хорошо смазанной плоскости Р0„ Останется ли уровень воды в сосуде горизонтальным, пока сосуд скользит по плоскости) Ре шеи не Опыт показывает, что в сосуде, движущемся б е з т р ен и я по наклонной плоскости, уровень воды устанавливается параллельно этой плоскости. Объясним почему. Вес В каждой частицы (рмс. 20) зюжно представать себе разложенным на две составля1ощие силы: ~ н В.
Сила Р увлекает частицы воды н сосуда в движение вдоль наклонной плоскости СВ; при этом частицы воды будут оказгявагь на стенки сосуда такое же давление, как и в случае гюкоя (вследствие одинаковости скоростей движения). Сила же ~> придавливает частицы воды мо диу сосуда. Действие всех отдельных сил ~) на воду будет такое же, как и действие силы тяжести иа частицы всякой покоялпеися жидкости.
"уровень воды уегановится перпендикулярно к иаправлени|а силы ф„т. е. параллельно длине наклонной плоскости. А как установится уровень воды в баке, который (например, вследствие трения) скользит вниз по уклону р а ни о м е р н ы м движением? Легко видеть, что н та- 4 ком баке уровень должен стоять не наклонно, а г ориэожтально. Это следует уже мэ того, что равномерное движение не может внести в ход меха Рке.
19. Соеуа с водой скользит пол уклон. Клк расположится уронических явлений ~никаких вень волы? ивменений по сравнению с состоянием покоя (класснчес :й принцип относительности). Но следует ли это такж из приведенного ранее объяснения? Конечно. Ведь в сл чае р а в но м е р ного дви- жения сосуда по наклонной А й плоскости частицы стенок — —,Я сооуда не получают нн- С какого ускорения; частицы же жидкости в сосуде, находясь под действием силы ~л, будут силой Ы придавлнваться к перед- ней стенке сосуда.
Следо- вательно, .каждая частица Рке. 20, Решекке калачи рке, 1ц воды будет находиться под действием двух прндавливающих снл лс н (?, равнодействующая которых н есть вес Р частицы, направленный вертикально. Вот почему уровень воды должен в этом случае установиться го- ризонтально. Тольке| в самом начале движения, когда сосуд, до получения постоянной скорости, еще движется у с н о р с н н о г, уровень воды принимает на мгновение наклонное положение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
