Юный техник, 2011 № 09

Попробуйте удержать в воздухе пластмассовый шарик для пинг-понга и пробку от вина. Какой предмет держится в воздухе устойчивее?

Проще всего, как ни странно на первый взгляд удержать в воздухе шарик. Поток воздуха обтекает его, создавая вокруг воздушную воронку. Над шариком образуется низкое давление воздуха, которое помогает удерживать его в воздухе.

Пробка же слишком тяжела и не симметрична, а воздушный шарик слишком велик и легок, чтобы струя воздуха могла обтекать его равномерно.

КАКОВ БУДЕТ ОТСКОК?

Для эксперимента понадобятся: маленький и большой мячи (например, футбольный и теннисный).

Возьмите большой мяч в правую руку. Маленький мяч, держа в левой руке, поставьте на большой мяч. Одновременно уроните оба мяча на пол. Посмотрите, что при этом произойдет.

Повторите опыты с мячами разных размеров, например, баскетбольным и для настольного тенниса.

Уроните большой мяч и маленький так, чтобы между и и ми образовался промежуток. Изменился ли результат отскока?

Объяснение тут таково. Большой мяч имеет большую массу, а значит, и большую тяжесть по сравнению с маленьким. Когда футбольный мяч отскакивает от пола, часть импульса силы передается теннисному мячу, что заставляет последний отскакивать высоко. Если же между мячами есть пространство, часть импульса силы большого мяча передается в воздух и отскок малого мяча будет меньше.

ЗАГАДКА МОНЕТ

Возьмите несколько монет, например, 10-копеечных, разные по форме стаканы и моющее средство.

Аккуратно наполните один из стаканов водой из-под крана доверху. Поставьте его на стол и осторожно кладите монетки одну за другой в стакан так, чтобы вода не потекла. При этом лучше всего опускать монетки по стенке стакана, а не бросать их.

Попробуйте угадать, сколько монет может поместиться в стакан, чтобы вода не полилась через край. Совпал ли ваш прогноз с реальностью?

Повторите опыт с разными емкостями: широким и узким стаканами, бутылкой, банкой. Накапайте в воду несколько капель моющего средства и посмотрите, что изменится в этом случае.

Суть дела такова. Каждая монетка увеличивает объем воды в стакане. Но вода будет удерживаться, даже вздуваясь горбом над краем, силой своего поверхностного натяжения. Чем уже емкость, тем меньше монеток поместится в ней: меньшая площадь горлышка приводит к подъему воды на большую высоту, поэтому быстрее наступает момент, когда вода перельется через край.

Капля моющего средства растворяет поверхностную пленку на воде, так что вода проливается уже при помещении в стакан первых монет.

ПОЛИГОН Двигатель Герона

Как всем известно, в карбюраторном двигателе внутреннего сгорания есть свечи для поджига воздушно-топливной смеси. Мы же предлагаем вам построить модель парового двигателя, источником энергии для которого является обыкновенная парафиновая свечка.

А конструкцию возьмем у Герона Александрийского — выдающегося греческого ученого, жившего во второй половине 1 века н. э.

Историки предполагают, что Герои жил в Александрии (отсюда и его прозвище), преподавал в Александрийском музее — научном центре Древнего Египта, и состав которого входила и знаменитая Александрийская библиотека.

Герона недаром считают одним из величайших инженеров в истории человечества. Он первым изобрел автоматические двери, автоматический театр кукол, скорострельный самозаряжающийся арбалет, паровую турбину, автоматические декорации, прибор для измерения протяженности дорог и многое другое. Первым начал создавать программируемые устройства, например, вал со штырьками и намотанной на него веревкой.

Известен автомат Герона для «магического» открывания дверей в храме при разжигании огня на алтаре. На самом деле огонь нагревал воздух в трубке, скрытой в основании алтаря.

Нагретый воздух расширялся и поднимал давление в резервуаре, наполовину заполненном водой. Часть воды выливалась из резервуара в подставленную емкость, и это заставляло срабатывать систему, открывавшую ворота.

Для того же храма Герон сконструировал автомат по продаже святой воды и устройство, якобы обращавшее воду в вино (на самом деле вино наливалось из секретного резервуара).

Еще одно интересное изобретение Герона — самоходный шкаф, схема и описание которого приведены в приложении к этой заметке.

Наконец, во многих учебниках физики и сегодня описывается, пожалуй, самое знаменитое устройство античного изобретателя, названное Героном эолипил. Это игрушечная паровая турбина, представляющая собой полый шар, в который сбоку подавался пар из котла, разогреваемого дровами. Пар выходил из шара через две изогнутые трубки и вращал его посредством реактивной силы.

Паровая турбина Герона.

Конечно, за прошедшие тысячелетия много воды утекло и пара вышло. Но и сегодня можно построить забавный вариант двигателя Герона, используя подручные материалы.

Возьмите пустую алюминиевую банку из-под газировки и обрежьте ее примерно на две трети сверху, чтобы получилась своего рода чашка (рис. 1).

Затем, чтобы не поранить пальцы, обожмите плоскогубцами обрезанный край, загибая его так, чтобы острая кромка оказалась загнутой внутрь банки.

В верхней части банки друг напротив друга пробейте два отверстия диаметром примерно 3 мм. На дно банки поставьте широкую декоративную свечу. А чтобы она не падала, донце банки подогрейте хотя бы спичкой, чтобы нижняя часть парафиновой свечи оплавилась и пристала к донцу.

Пропустите через отверстия отрезок медной трубки диаметром примерно 2,5 мм. (Коли найдете трубку чуть большего диаметра, то и отверстия в стенках должны быть соответственно больше.) Изогните среднюю часть трубки в вертикальной плоскости так, чтобы сбоку она напоминала чайку, раскинувшую крылья в полете. Оставшиеся снаружи концы трубки длиной примерно по 5 см тоже изогните, но уже в горизонтальной плоскости. Один конец вправо, второй влево примерно под прямым углом (рис. 2, 3).