Перельман Я.И. - Знаете ли вы физику (1107596), страница 4
Текст из файла (страница 4)
1,7 Иатрий ...,....,...,........,,......,,...... 0,97 1 Калий .............................................. 0,80 ~ легче волы ............................................... 0,53 ги Строго говоря, о диаметре элект рона можно говорить лишь условно. «Если слелать предположение, -пишет проф. дж. и. Томанн,— что электрон полчнняеэся тем жс самым законам, каким спелусэ в лаборатории заряженный мсэаллическнй шар, то можно подсчитать и «диаметр» электрона: лля него получится значение З,7.!О 'Э см. Во этоэ результат не улаяось сшс проверить никаким опытом».
2! гтитий Рис. 27. приамы равного веса ив легких металлов (в. 3). Рекорд легкости побивает, как видим, литий -- металл, который легче многих пород дерева и плавает в керосине, погружаясь до половины. Он в сорок раз легче самого тяжелого металла осмия. Из сплавов, применяемых в современной промышленности, выделяются своей легкостью следующие. 1) Дюралюминий и кольчугалюминий — сплавьг алюминия с небольшим количеством меди н магния; при плотности 2,6 ггсмз они втрое легче железа, будучи прочнее его в полтора раза. 2) Дюрбериллий †спл с медью и никелем; он легче дюралюминия на 255с и прочнее его на 40;4.
3) Электрон (не путать с элементарным количеством отрицательного электричества) --сплав магния, алюминия и др.; почти не уступая в прочности дюралюминию. электрон легче его на 30в4 (его плотность - 1,84 г,гсмз). 4 Осмий, иридий, платина — вещества, которые при° нато считать самыми плотными, оказываются ничтожно плотными по сравнению с веществом некоторых звезд. Так, например, в одном кубическом сантиметре звезды ван-Манена, прннадлежагцсй зоднакальному созвездию Рыб, заключается в среднем около 400 кг массы. Следовательно, вещество это в 400 000 раз плотнее воды и приблизительно в 20 000 раз плотнее платины. Мельчайшая дробинка цэ такого вещества (дробь л17 12, диаметр — 1,25 мм) имела бы массу 400 г, а кусочек в четверть спичечного коробка мог бы уравновесить десятка три взрослых людей (рис, 28).
22 5 «Растут ли хоть дере- ° вья на этом тропиче,,ском острове?»- — спрашива..Ет автор немецкой книжки, посвященной разбору Эдисоновой викторины. Вопрос праздный, потому что для опрокидывания скалы никаких деревьев не понадобится* .это можно сделать буквапьно голыми руками. Рас:~~итаем, какова толщина дкзвдьг, подозрительно не уйомянутая в задаче, и дело сРазУ РазъЯспитси. ПРи об- рис. 2а кусочек вещеогва звез:4цем весе скалы 30 000 Н ды ван-манена объемом в че:г- , .И при плотности гранита керчь спичечного коробка мог '".' 3,,000 кг)смз объе~ г скалы бы уравновесизь три девичка взрослых людей (в. 4) .
-(завен 1 мз. А так как длина „'-скалы ЗО м (100 футов), высота около 5 м (15 футов), :: )лог толщина ее 1:(30 5)=0,007 м. ', ',тч 'е 7 мм. На острове возвышалась тонкая степа, ',всеего в 7 мм толщины. :,:- 'Чтобы подобную стену опрокинуть (если только .. 'о))а', пе врылась глубоко в почву), до: .;статочно упереться в нее руками или ияечом. Вычислим необходимую для этого 'силу. Обозначим ее через Х; нр ,7)(гс 29 она изображена вектором АХ. (' очка А приложения этой силы находится на высоте плеч человека (1,5 м).
Сила "'стремится повернуть стену вокруг оси :.'О; Момент этой силы равен Мом. Х=-1,5Х Опрокидывающему усилию противоДействует' вес скалы Р=ЗО 000 Н, при;ложенный в ее центре масс С и стремящийся отвести поворачиваемую стену -назад в прежнее положение. М омеги веса относительно той же оси 0 ранен Мом. Р =- Рт = 30 000 . 0,003 5 = ! 05.
Рис. 29. Онрокидывание Эдисоновой скалы (в. 5). Тогда сила Х определяется из уравнения 1,5Х= 105, откуда Х=70 Н. Значит, напирая на стену с силой всего 70 Н, человек опрокинет скалу. Невероятно, чтобы подобная каменная стена вообще могла удержаться в отвесном положении: самый слабый, неощутимый для пас ветерок должен был бы ее опрокинуть. Легко рассчитать указанным сейчас приемом, что для опрокидывания этой стены ветром (который можно рассматривать как силу, приложенную на половине высоты стены) достаточно общего давления ветра всего в 15 Н. Между тем, даже так называемый легкий ветер, с силою давления 1О Н1мз, оказывал бы на стену давление свыше !О 000 Н. б Задача эта — скорее геометрическая, чем физическая — представляет интерес главным образом для физики, так как в физике приходится нередко сопоставлять массы геометрически подобных тел.
В данном случае вопрос сводится к определению отношения (масс) двух подобных тел, линейные размеры одного из которых в !000 раз меньше, чем другого. Грубой ошибкой было бы думать, что уменьшешзая в такой пропорции модель Эйфелевой башни имеет массу не 9000 т, а 9 т, т. е.
всего в тысячу раз меньше. Объемы. а следователыю, и массы геометрически подобных тел относятся как кубы их линейных размеров. Значит, модель башни должна иметь массу ме ныне массы натуры в 1000з, т. е. в миллиард раз: 9 000 000 000: 1 000 000 000 = 9 г. Масса --крайне ничтожная для железного изделия высотою 30 см. Это будет казаться, однако, не столь странным, если сообразим, какой толщины оказались бы б р у с ь я нашей модели — в тысячу раз тоньше натуры, они должны быть тонки, как нитки: модель окажется словно сотканной из тончайшей проволоки*', так что удивляться ее незначительной массе не приходится. "' 70-тоннмс брусья Эйфслсвой башни заменились бм в молсли проволочками массой 0,07 г. 7 Для многих будет, вероятно, полной неожидан° постыл утверждение, что, втыкая пальцем острую иглу или булавку в ткань, мы производим давление порядка 1000 ат.
В этом нетрудно, однако, убедиться. Измерив (например. с помоп2ью весов для писем) ,силу, с какой палец давит па втыкаемую булавку, ' ' получим около 3 Н. Диаметр кружка, ца который , давление это распространяется (ос|рие булавки), примерно О,! мм или 0,0! см; площадь такого кружка равна 3 ° 0,0! ~.=-0,0003 см2. Отсюда сила давления на 1 см' составляет 3: 0,0003=10 000 Н. , Так как техническая атмосфера равна давлению !О Н -иа 1 см2, то втыкая булавку, мы производим давление в' 1000 технических атмосфер. Рабочее давление пара в, цилипдре паровой машины в сотню раз меньше. , Портпой, работая иглой, поминутно пользуется давлением в сотни атмосфер, сам це подозревая, что развивает пальцами руки такое чудовищное давление.
,,: ''Не задумывается пад згим и парикмахер, срезая волосы .'!острой бритвой. Бритва дави~ па волос с силою, правда, всего нескольких десятых долей пьютона, по :острие ее имеет толщииу це более 0,000! см, диаметр 'же волоса менее 0,01 см; плоп!адь, па которую распространяется давление бритвы, равна в данном случае 0,000! 0,01 = 0,00000! см2. Удельное давление силы в 0,01 Н па какую ничтожную плод!адь составляе~ 0,01: 0,000001 =! 0 000 $-! Гсм~, 'т.е. опять-таки 1000 ат. Так как рука давит па бритву ''с силою, большею 0,01 Н, то давление бритвы па волос достигает десятков тысяч атмосфер. Сила насекомых так мала по абсолютной вели- 8 чине, что воз можп ость для них производить давление в сто тысяч атмосфер представляется неверо, ятной: Между тем существуют насекомые„способные производить даже еще большие давлепия.
Оса вонзает жало в тело жертвы с силою всего 1О Н или около того. Но острота осиного жала превосходит все, что может быть достигпуто средствами нашей изощрещюй 25 Рнс. 30. Осч рис иглы при ч)~еввычайио сильно|и увеличении походило бы на горную всршиау (в. 8). техники; даже микрохирургические инструменты гораздо тупее осиного жала. Микроскоп при самом сильном увеличении не обнаруживает на острие осиного жала никакого уплощения. Взглянув же в такой микроскоп па кончик иглы, мы увидели бы картину наподобие горной вершины (рис. 30), а лезвие острого ножа было бы похоже скорее на пилу или, если угодно, на горную цепь (рис. 31).
Жало осы, пожалуй, самая острая вещь в природе-- радиус закругления ее острия не превышает 0,00001 мм, в то время как у хорошо отточенной бритвы он не менее 0,0001 мм и достигает 0,00! мм. Вычислим площадь, по какой распределяется сила давления жала осы 0,000! Н, т. е. площадь кружка радиусом 0,00001 мм. Принимая, ради простоты, х=З, Рис. 3!. Лезвие осгрого ножа нри сильном увеличении походило бы на горную цепь (в. 8). .'имеем, что площадь этого кружка в квадратныч сантиметрах равна 3 0,00000!' смз =-0,000000000003 смз.
Сила, действующая на эту площадь, равна 0,000! Н. Давление получается равным О,ООО! О,ООООООООООО3 — — '-- — — =330 000 ат=-3,3. !Ога Па. При столь чуловищпом лавлепии оса могла бы ,'йроколоть крепчайшую стальную броню, если бы само жало обладало достаточной прочностью. Даже люди, занимающиеся водным спортом, дают -9 часто неправильный ответ на поставленный в за,,даче вопрос: им кажется, *по грести против з.ечения ::,труднее, чем по течению, слеловательпо, перегнать -"щепку, по их мнению, легче, чем отстать от пее. .: ' 'Безусловно верно, что пристать к какому-нибудь -::пункту берега, гребя против течения, труднее, чем :гребя по течению.
Но если пункт, которого Вы желаете )((устигиуть, плывет вместе с Вами, как щепка на реказ--ЛЕло существенно меняется. Надо иметь в виду, -'что лодка, движимая влечением, нахолится по отношению 'к несущей ее воде в покое. Сидя в такой лодке, гребец работает веслами совершенно так же, как .: '::в неподвижной воде озера. На озере одинаково легко грести в любом направлении; то же самое булет ;,:и -'в текущей воле при нагпих условиях. ', -''Итак„от гребца потребуется одинаковая затрата ра'боззя, безразлично- -стремится ли он обогнать плыву':щуну щепку или отстать от нее на такое же расстояние*'. Ь» Если аэростат несется течением воздуха, то %Ур скорость обоих одинакова: аэростат и окружа-';нлций его воздух находятся в покое олин относительно 2(ругОго.
Значит, флаги должны свисать отвесно, как ,'в',неподвижном воздухе в безветренную поголу. Люди ,.:.в гои)(оле такого аэростата не ощущают ни малейшего ветРза, хотя бы их мчал ураган. ' Изложенные сейчас соображения, при всей своей простоте, представляются многим почему-то паралок- И См. таджа задачу 78. (Гррачеч. ред.) 27 сальными; следствия из них не сразу воспринимаюгся.
Одного автора ряда книг по авиации и воздухоплаванию мне удалось убедить в их правильности только после продолжительной беседы. Если не найти сразу правильного подхода к этой 11 .$. ° задаче, то легко запутаться в рассуждениях и прийти к выводу, что в текущей воде волны должны вытянуться в форме не то эллипса, не то овала, притупленного навстречу течению. Между тем, внимателыю наблюдая за волнами, разбегающимися от брошенного в реку камня, мы не заметим никакого отступления от круговой формы, как бы бысгро нн было течение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
