Перельман Я.И. - Знаете ли вы физику (1107596), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Меншуткин в своем «Курсе общей химии»,— мы поступили бы бк !'::, так. Мы определили бы плотность не только чистых ":,:. золота и серебра, но и ряда промежуточных сплавов их точно известного сос~ава; выразили бы полученные .Р данные графически и получили бы таким образом диаграмму. Эта диаграмма дает нам кривую изменений плотности сплавов золота и серебра в зависимости от их состава„в данном случае получается прямая линияплотность изменяется линейно с составом сплава.
Определив теперь плотность короны, откладываем полученный результат на кривой плотности системы ~~~~:;:"; золото---серебро и смотрим, какому составу сплава '-~~!:...'отвечает найденная плотность, таков и будет состав ~!';:. металла короны» .,"~тг,."",':: -:„Другое дело, если бы золото было заменено не '-'"',:;:::;::", серебром, а медью: объем сплава золота с медью =-,'-~:-: в точности равен сумме объемов е~о составных частей. :3-.,'~!::. В этом случае способ Архимеда дает безошибочный ~",' ",. результат. Несжимаемость жидкостей подчеркивается .;':,?!::;: — дз школьными учебниками так настойчиво, что внушаешься мысль, будто жидкости в самом деле несжимаемы, — во всяком случае поддаются сжагию в меньшей степени, нежели тела твердые.
На самом деле «несжимаемость» жидкостей есть лишь фигуральное выражение для их весьма слабой сжимаемости, и т о по сравнению не с твердыми телами, а с газами. Если же сон оставлят ь сжимаемость жидкостей со сжимаемостью твердых тел, то окажется, что жидкость сжимаешься во много раз сильнее их. Наиболее сжимаемый из металлов — свинец. уменьшает при всестороннем сжатии свой объем на 0,00000б первоначального под давлением одной атмосферы Между тем вода под таким же давлением сжимается на 0,00005, т.
е. приблизительно в 8 раз сильнее. По сравнению же со сталью вода сжимается в 70 раз болыце*'. Весьма сильной сжимаемостью из жидкостей от.- =;, ' личается азотная кислота: она сокращает свой объем под давлением одной атмосферы на 0,00034, т.е. в 500 раз больше стали, Зато по сравнению с газами '0 в' Под давлсиисм в 25000 ат мстровый водяной столб сжимается ь*,' до высо1ы 65 см (опыты Джсймса Бассста, 1933 г.) 69 ф~' ° .а~: сжимаемость жидкостей действительно ничтожна: в лс- сятки тысяч раз меныпе. Явление объясняется слабой ежи маемостью и, 59» кроме того, абсолютной упругостью жидкостей.
Пуля проникает в воду так быстро, что уровень жидкости не успевает подняться. Вода поэтому должна мгновенно сжаться на величину объема пули. Возникающее сильнейшее давление разносит стенки ящика и распыляет волу. Простая оценка дает представление о величине этого давления. В ящике заключается 20 х10 х 10=2000 см' волы, Объем пули 1 смз. Вода должна сжаться на 1/2000, или на 0,0005 своего объема. Под давлением в 1 ат вода сжимается на О,ООО 05, т.
е. в 10 раз меньше. Следовательно, уменьшение объема жидкости в ящике должно сопровожлаться возрастанием ее давления до 1О ат; ~аково примерно рабочее давление в цилиндре паровой машины. Ле~ко вычислить, что на каждую сгенку и дно ящика будут действовать силы в !О 000 в 20 000 Н. Этим объясняется н сильное разрушительное лействие снарядов, взрывающихся под водой.
«Если спарил разорвется даже в 50 м от подводной полки, но достаточно глубоко, чтобы сила взрыва не рассеялась на поверхности моря, то лодка неминуемо погибает» (Милликен). Рассчитаем давление, которому подвержены сген- бО $У ки лампочки. Сечение поршня равно !бт=20! смх. 4 Так как вес автомобиля 5000 Н„то на квадратный сантиметр приходится давление 5000: 201 = 25 Н,'см'. Лампочка обычного образца выдерживает даже несколько большее давление- — до 27 Н1смх. Поэтому в условиях поставленного вопроса лампочка раздавлена не будет, Вопрос имеет практическое значение для полводных работ.
Выдерживая лавление в 2,7ат, обычная электрическая лампочка пригодна для употребления на глубинах до 27 м (лля больших глубин изготовляются особые лампы). Не пало подозревать, что уловка вопроса кроется ;. 61» в отвесном плавании' цилиндров: цилиндрическое тело ие может будто бы плавать в вертикальном положении, а должно опрокинуться на оох. Э~о не '" верно: при достаточной величине диаме1ра но сравне„:;..
нию с высотой цилиндр может плана!ь в усгоичвьом положении Сама по себе задача не трудна, но порождает иногда ошибочные представления. Алюминиевый ци- '~;::; линдр в 4 раза длиннее свинцового, имеющего ту же ",' массу и диаметр. Можно думать поэтому, что, плавая в ртути стоймя, он должен погружаться в нее глубже, ,'-... чем свинцовый. С другой стороны, тяжелый свинец должен как будто глубже погружаться в жидкость при -,;; плавании, чем легкий алюминий.
р Ни то, ни другое не верно: оба цилиндра погружа- '~;;:, ются прн плавании на одинаковую глубину. Причина понятна: имея одинаковый вес, они по закону Архимеда должны вытеснять нри плавании одинаковые объемы жидкости: а гак как диаметры их равны, зо и длина ' =.-::., 'погруженных частей обоих цилиндров должна быть ;";ё- одинакова -иначе они не вытесняли бы равных объемов рту1и Интересно, во сколько раз алюминиевый цилиндр будет.
выступать над ртутью выше свинцового. Легко вычислить, что свинцовый цилиндр лолжен выступать ~~';;"" на О,!7 своей длины, а алюминиевый — на 0.8. Но так как алюминиевый цилиндр длиннее свинцово~о ~!;: ' в 4,2 раза, то 0,8 длины алюминиевого цилиндра больше О,!7 длины свинцового в 0,8 4,2 О,!7 '--'- =20 раз.
Итак, алюминиевый цилиндр будет возвышаться '-";:::::- над уровнем ртути в 20 раз больше свинцового. рассмотренная задача имеет применение в современном учении о структуре земного шара, а именно в так -,'.'; —:,;;:. называемой теории изостазии. Теория зта исходит из ~!'.;::„:: того, что твердые части земной коры легче, нежели лежащие под ними пластичные массы, и потому плавают в последних. Земную кору теория рассматривает как .О совокупносп призм равного сечения н веса, но разной высот и.
Тогда более возвышенные части должны соо-гветствовать призмам меныпей плотности, менее 7! возвышенные -- призмам большей плотности. Ле1 ко видеть, ч.го, по соображениям. вытекающим из нашей залачи. наружные возвышения всегда отвечают полземным дефектам масс, а понижения - избыткам. Геодезические измерения вполне подтверждают зту теорию.
Непосредственно применять закон Архимеда к ге- 6,й имя лам сыпучим нельзя, так как частицы таких тел подвержены ~рению. ко~орое в жидкостях ничтожно. Однако, если сыпучее тело поставить в условия, при которых свобода перемешсния частиц не стесняется их ~рением друг о лруга, то закон Архимеда оказывается вполне применимым. В таком состоянии нахолится, например, сухой песок, подвергаемый частым сотрясениям, ко~орые помогают песчинкам перемец(аться, подчиняясь лействию тяжести.
Об опытах подобного рода писал еше Гук, знаменитый современник и соотечественник Ньютона: «Нельзя закопать в песок (подверженный частым сотрясениям) ле~кое тело, например кусок пробки; он тотчас же «всплывет» на поверхность песка; наоборот, тяжелое тело немедленно закапывается в нем и падает на лно сосуда». Опыты зти осуществлены были впоследствии В. Брзггом, выдающимся английским физиком нашего времени, с помощью особой центробежной машины*' (рис. 69, 70). Судьбу шара, положенного па поверхность неподвижного песка, можно предсказать, если применить к зтому случаю те рассуждения, на основании ко.горых Стевин некогда вывел закон Архимеда. Заметим прежде всего, что так называемая «кажушаяся плотность» песка, т. е. масса его кубического сантиметра вместе с воздушными порами, равна (лля тонкозернистого песка) ),7 г, т.
е. втрое больше, нежели дерева. Выделим в песке мысленно шаровой объем„геометрически равный нашему деревянному шару. Этот объем »' См. книгу: Бреге В. «О природе всп1сй», име~огцуюся на русском языке, [Перу лауреата Нобетевской премии (анри Брэпа (1862--1942) (такое написание фамилии этого исследователя прина~о ныне), заложивгосго вместе с сыном Лоуренсом Брэггом (1890 1971) основы рентгеноструктурного анализа кристаллов. принадлежит несколько научно-популярнык книг.
«О природе всцгсй». олив из ник. Название ес Г. Бржг заимствовал у поэмы римского поэта и философа Тита Лукреция Кара, живцы~о в 1 в. ло и. э. Примеч. ргд. ( 72 Рис. б9. Машина для встряхиванив песка (в. б21 песка удерживается в равновесии силами двух родов 1) трением песчинок друг о друга и 2) весом вышелвжащего песка, передающего свое давление частью 'в. стороны и тем подпирающего наш объем снизу Равнодействующая всех этих сил должна быть не Меньше веса выделенного нами объема песка. Если заменим мысленно песочный шар деревянным, более легким, то давление на него снизу будет больше его ~':::,"'собственного веса.
Ясно, чз-о под действием силы тяжести шар наш погрузиться на такую глубину не ':-'„":,::-'Может. Самая большая глубина его погружения в песок не К должна превышать той, на которой вес шара равен -',:, весу песка в объеме его погруженной части. Это не значит, что шар погрузится непременно на такую :;;,.;,'-',,'.глубину: мы установили лишь предельную величину его углубления в песок под действием собственной тяжести Не озпачае.г это и гого, что шар, зарытый .:;:св песок глубже предельного уровня, сам «всплывет» на поверхность, «всплыванию» помещает.
трение Итак, к сыпучим телам закон Архимеда применим, ;!": 'Но с существенными оговорками„отпадающими в слу":: чае, когда сыпучее тело подвергается сотрясениям, ,:-:.:-',, сотрясаемое сыпучее тело уподобляе.гся в рассматриваемом отношении жидкостям. Что касается неподвижных Сыпучих тел, то для них закон Архимеда утверждает ;;.', пишяь что твердое тело с болыпим удельным весом, Рис. 70. Легкая фигурка с грузиком внизу, зарытая в песке, при действии маслины высовывает юлову наружу (в. 62У За сланко иголь с принесигчи положенное на их поверх- ность, может пол дейстгсги; и а. „и иикй вием своего веса погру- зиться не глубже того ""'чэ)ьф...;ур;в уровня, на котором вес ь:,„..',~!.".;...,„ж тела равен весу сыпучего то" * '$;;:;: ". вещества в объеме по- .и...
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
