Перельман Я.И. - Знаете ли вы физику (1107596), страница 7
Текст из файла (страница 7)
43. Сила СР тяги человека разлагается на две: СД и СР, направленные вдоль веревки. Сила СД тянет пень и, и Вио. 43. Как вьпащи|ь авкоыобиль ш выбоины (в. 3В. если он достаточно крепок. уничтожается его сопротивлением. Сила же СР увлекает автомобиль, и так как она значительно больше, чем СХ; то может извлечь машину из выбоины. Выигрыш силы тем больше, чем больше угол РСк2, т.
е. чем сильнее натянута веревка. Смазка ослабляет трение средним числом 32 10. Можно думать, что так как сопротивление воз- 33 3» духа слабее, чем трение о лед, то тело, летящее 40 'глав-'воздухе, долетает лальшс, чем скользящее по льду .' игключение это неправильно: оно не учигывает того, .";.':,:"где' сила тяжести при~ибает вниз путь брошенного , г" 'тела, которое вследствие э~ого и не может быть ;!; †,фЫФко закинуто Сделаем расчет, причем ради упрощения выкладок ;;;:ф5гдем считать сопротивление возлуха равным нулкг "';""ф)%Геок впрочем, и действительно весьма мало для тех '-,-'гггагаростей, какие можно сообщить телу рукой человека.
4.-'.-'~~гтя тел, брошенных в пустоте под упюм к горизонту, "::',-',тщибольшая дальность достигается тог.да, ког-да угол -".','койэагн 45'. При этом, как выволится в курсах механики, '"-!д~йгьиость бросания определяется формулой 2-= "гя, ',:гт)(е в — начальная скорость, я — -ускорение тяжести. Если -'*,г))ю .
тело скользит по поверхности ггругого тела (в „, ~гггном случае лед--- по льду), то сообщенная ему :.; ',кугиетическая энергия тг1г/2 расходуется на преодоление :..;:~)дйя"ы силы трения 2, равной ргггя, гле р — — коэффициент ':,."гррния, а тя (произведение массы тела па ускорение ,::::~гйкести)--вес тела. Работа силы трения на пути А' ; ';~~Фин ргггя1'. Из уравнения тггг(2 =-рпгяЬ' ",:-'гггахсодим величину Х.' пробега льдинки аг 2ця ';:.';."-;~.;.:;:;-'.Принимая коэффициент трения льла о лел равным ,;!!!643, имеем 25г' К -';!;-!ггМжду тем. дальность бросания в возлухе равна всего -'.,'-'ваф, т.
е. в 25 раз меньше Йтак, заставив лыгияку скользить по льду, мы ':"!;::;;ягкекем закинуть ее раз в 25 дальше, чем бросив :;.;~-:и":::йоздух -.'г( Игроки, наливаюпьче кости свинцом. полагаюз, ° вероятно, что если олпу частг и~ральной кости :.-'"-М :.; сделать тяжелее„то кубик будет падать преимущест-:„-;-;;"4(генно на эту сторону.
Они сшибаю вся 4г При падении костей с небольшой высоты сопротивление воздуха не оказывает заметного влияния на скорость движения, а в несопротивляющейся среде все тела падают с равным ускорением. Поэтому тяжелая часть кубика не станет поворачиваться в воздухе. Уловка недобросовестных игроков оказывается, следователыю„покушением с негодными средствами. Мокнут спросить, почему же тело, вращающееся около оси, поворачивается тяжелой частью вниз? В этом случае нет свободного падения тела, здесь имеют место совсем другие условия действия сил, и оттого результат получается иной. Заблуждение фальсификаторов игральных костей'-- весьма распространенная ошибка обыденных механических представлений. Мне вспоминается курьезная теория одного незнакомого посетителя, явившегося ко мне, чтобы поделиться своим «открытием».
Открыл он «причину вращения земного шара»: все испарения дневной половины Земли собираются на ночную; темное полушарие становится от этого тяжелее, притягиваемое Солнцем сильнее, нежели дневное; это более массивное полушарие переваливается к Солнцу, обусловливая непрерывное вращение планеты. Убедить автора «теории» в ее нелепости мне не удалось. 3=у «Тик-так» карманных часов длится не одну ~~ секунду, как часто думают, а только 0,4 секунды. Поэтому путь, проходимый падающим телом в этот промежузок времени, равен 93.04х — '--- — ' — =0,784 (м), 2 т е.
около 80 см. Так как прыгать из движущегося вагона безопас- 36 6 нее вперед, по направлению движения, то может казаться, что бутылка ударится о землю слабее, если ее кинуть вперед. Это неверно: вещи надо бросать назад, против движения поезда. Тогда скорость, сообщенная бутылке бросанием, будет отниматься от той, какую бутылка имеет вследствие инерции: в итоге бутылка встретит землю с меньшей скоростью. При бросании вперед произошло бы обратное: скорости сложились бы и удар получился бы сильнее. 42 То, что для человека безопас:нее все же прыгать вперед, а не -назад, объясняется совсем дру)з(ми причин рамн: падая вперед, М(я. меньше расшибаемся, чем При падении назадви Тело, брошенное с неко- Рис а4 К отвезу иа воп- '" '"'Ту"'"" 3 а торой начальной скоро- '- ртьюг — безразлично, в каком направлении, — подвер'...;- я(ено той же силе тижесз н, какая увлекает и тело, -.', урюненное без начальной скорости.
Ускорение падения "" 4(дя обоих зел одинаково, поэтому оба достигнут ~емли одновременно. Значил, вещь, брошенная из '- движущегося вагона, достигает земли в ~акой же щк~межуток времени, как и брошенная из вагона исиодвижного ;;:;:, -ЗО Чертеж ошибочен. Дальпосгь полета снарядов, Оа брошенных под углами в 90 и б0, должна ':бьгть одинакова (как и вообще для всяких уг'лов, до- иолнпоших друг пру~а до 90' ). На чертеже это не 'соблюдено (рис. 44) Что касае гся снаряда, брошенного под у~лом и 45', то на чертеже правильно показано, чз о ': -:; дальность его наибольшая. Эта максимальная дальность должна вчез-веро превышал ь подъем самой высокой точки траектории, что на черз-еже также 'соэблюдено (приблизительно) В большинстве учебных книг утверждается беэ ;-,''.39 .~~в оговорок, чз о 'гело, брошенное в пустоте под з(злом к горизонту, движется по параболе.
Весьма :-!::" 'подво делается при этом замечание, что дуга параболы является только приближенным изображением истинной траектории тела; оно верно лишь при небольших мачальных скоросгях брошенного тела, т. е. пока тело Не слишком удаляется от земной поверхности и, "-', 'следовательно, можно пренебречь уменьшением силы тяжести Если бы брошенное тело двигалось в пространстве, .".,'где сила тяжести посгоянна, путь его был бы строго и См. Пвлвлвиии я И.
Заииматслаиая физика.— Мл Наука, !991. (при.знк ~х'д.) 43 Рнс. 45. Тело, брошенное наклонно к горизонту, должно в пустоте двигаться по цуге эллипса, 4гокус ко|оргво Г накодится в центре планспг (в. 39). параболическим. В реальных же условиях, кси ла сила притяжения убывае~ с расстоянием по закону обраптых квадратов, брошенное тело должно подчиняться законам Кеплера и, следовательно, двигаться п о э л л и и с у, фокус которого находится в центре Земли ~рис. 45). Поэтому, строго говоря, каждое тело, брошенное на земной поверхности под углом к горизонту, должно в пустоте двигаться не по дуге параболы, а по луге эллипса.
При современных артиллерийских скоростях различие между обеими траекториями весьма незначительно. Но в будущем, когда технике придется иметь дело со скоростями крупных жидкостных ракет, нельзя будет даже приближенно принимать путь ракеты выше пределов атмосферы за параболический. Скорость артиллерийского снаряда должна воз- 40 Ое растать все время, пока давление на него пороховых газов сзади превосходит сопротивление воздуха спереди. Давление же пороховых ~азов не прекращается в момент выхода снаряда нз канала орудия: газы продолжают давить на спарил н вне ору1шя с силою, которая в первые мгновения превосходит сопротивление воздуха; следовательно, скорость снаряла должна еще в течение некоторого времени расти. Только тогда, котла расширение газов в свободном пространстве уменьшит нх давление ло того, что оно станет слабее сопротивления воздуха, снаряд будет подвержен спереди большему напору, чем сзади„ н скорость его станет.
уменьшаться. Итак, максимальной своей скорости снаряд действительно лолжен достигать не внутри орудия, а вне его, па некотором расстоянии 44 от жерла, т. е. спустя коро гкий промежуток после того, как он уже покинул ствол орудия. Опасность прыжка в воду со значительной вы- 41- 1 а соты состоит главным образом в том, что накопленная при падении скорость сводится к нулю на слишком коротком ~тути. Пусть, например, пловец .бросается с высоты !0 м и погружается в воду на глубину одно~о метра.
Скорость, накопленная на пути 1О м свободного падения, уничтожается на участке в 1 м. Отрицательное ускорение при погружении в воду должно бьггь в ! 0 раз больше ускорения свободно падаюп(его тела. При погружении в воду пловец испытывает поэтому давление снизу, вдесятеро превосходящее обычное давление, порождаемое весом. Иными словами, тело пловца становится словно в 10 раз тяжелее — -вмесго 700 Н весит 7000 Н. Такой непомернмй груз, действуя даже короткое время (пока длится погружение), может вызвать в организме серьезное расстройство. Отсюда следует„ между прочим, что вредные последствия прыжка смягчаются при возможно более глубоком по~ружении в воду; накопленная при падении скорость по~ логдается тогда на более длинном пути и ускорение (отрицательное) становится меньше.
жв Если плоскость стола перпендикулярна к отвес- $'Ъ 2в ной линии, проходящей через ее середину (рис. 47), го края стола расположены, очевилно, выше, ' чем середина. При отсутствии трения шар должен поэтому скатиться с края стола к его середине (рис. 46, 47). Здесь, однако, он не может остановиться-- накопленная кинетическая энергия увлечет его далее до С Рис. 47.
Из ттото чертежа яснт, что итар (при отсутствии трения) не может оставаться в покое (в. 42). Рис. 46. Не кажешься ли Вам при взгляде на сякой рисунок, что гпар должен скатиться к середине стола (в. 42)? 45 точки, находящейся на одном уровне с начальной, 3.. е. до противоположного края. Оттуда шар снова откатится в первоначальное положение и з.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
