Здравствуй, физика!

Трудность нашего опыта как раз и заключается в том, что надо очень аккуратно, очень осторожно прилить спирт в стакан с водой, чтобы эти жидкости не перемешались. Для этого сначала налей воды до половины, а потом потихоньку сливай денатурат по стенке стакана.

Долив стакан почти доверху, осторожно влей в него чайную ложечку растительного масла.

Ты, может быть, ожидал, что оно растечется слоем на границе спирта и воды? Ничего похожего! Масло ведь оказалось в состоянии невесомости.

Оно как бы «парит» на границе раздела. И, словно в кабине космического корабля, это «невесомое» масло соберется в шар, совершенно ровный и гладкий! Разве только приплюснутый, если вода и спирт на границе все-таки немного смешались.

Простейшая подводная лодка

После опытов с яйцом в соленой воде и с шаром из растительного масла, этот опыт с подводной лодкой покажется легким.

Вырежь из дерева модель подводной лодочки, длиной всего 5–6 см. Корпус вытянутый, как сигара, и немного сдавленный с боков. Посередине выступает рубка… Готово? Спускай ее на воду, в стеклянную банку.

Плохо только, что лодка не погружается, а спокойно плавает на поверхности, словно забыв о том, что она лодка не простая, а подводная.

Ну ничего, сейчас мы ей напомним.

Возьми несколько коротких гвоздиков с большой шляпкой (так называемых обойных) и вбей их цепочкой вдоль дна лодочки. Теперь она сидит в воде гораздо глубже, да к тому же не валится набок. Распредели гвоздики так, чтобы лодка, как говорят подводники, «стояла на ровном киле», то есть не клевала ни носом, ни кормой.

Теперь надо добавить еще совсем небольшой груз, чтобы лодка погрузилась полностью. Обмотай ее нетолстой медной проволокой, лучше голой или в эмалевой изоляции. Лодка будет тонуть, ложиться на дно. Постепенно сматывая проволоку и отрезая по кусочку, добейся, чтобы лодка «висела» между дном и поверхностью воды. Вот теперь она действительно подводная!

А как же настоящая лодка!

Наша простейшая модель подводной лодки висит между поверхностью и дном. Но ни всплыть, ни погрузиться глубже она не может. А ведь настоящую лодку никто не будет вынимать из воды, чтобы смотать или домотать кусочек проволоки. Как же маневрирует подводная лодка? Как она всплывает, как ложится на дно?

Простейшим примером такого «маневрирующего» подводного судна служит… виноградина в газированной воде!

Ты, конечно, знаешь, что газированная вода, а также ситро, лимонад и все минеральные воды, которые продаются в бутылках, насыщены газом под давлением. Но вот бутылка открыта, вода налита в стакан. Газ выходит в пене и брызгах. Но часть его еще осталась. Эта часть продолжает постепенно выделяться, оседая пузырьками на стенках стакана.

В такой вот стакан со свеженалитой газированной водой брось виноградину. Она чуть тяжелее воды и опустится на дно. Но на нее тут же начнут садиться пузырьки газа. Словно маленькие воздушные шарики! Вскоре их станет так много, что виноградина всплывет.

Но на поверхности пузырьки полопаются, и газ улетит. Отяжелевшая виноградина вновь опустится на дно. Здесь она снова «обрастет» пузырьками газа и снова всплывет. Так будет повторяться несколько раз, пока вода не «выдохнется».

Ты спросишь, при чем здесь подводная лодка? Да при том, что она всплывает и погружается очень похожим способом. Только у лодки пузыри газа не снаружи. Она ведь не в лимонаде плавает! У лодки есть внутри специальные цистерны. Называются они балластными, потому что в них набирают балласт — груз, который тянет лодку вниз. Этим грузом служит забортная вода.

Командир приказывает погрузиться. Цистерны открывают, и в них устремляется вода. Она вытесняет воздух. Спешат, бурлят воздушные пузыри. Они расстаются с лодкой, как пузырьки газа со всплывшей виноградиной. И лодка, словно виноградина, тяжелеет и опускается в глубину.

Надо снова всплыть? «Продуть балластные!» — приказывает командир. И цистерны снова открываются, но теперь в них устремляется сжатый воздух из специальных баллонов. Он вытесняет, выгоняет воду, он сам заполняет цистерны. Внутри лодки словно образуются большие воздушные пузыри. И облегченная лодка всплывает!

Живая рыба и игрушечная рыбка

Рыба тоже всплывает и погружается с помощью пузыря. Того самого плавательного пузыря, который ты, конечно, не раз видел, когда потрошили рыбу. Но рыбий пузырь не сообщается с водой. Он спрятан внутри, в середине рыбьего тела. Как же удается маневрировать с таким пузырем?

Рыба делает это очень просто. У нее нет ни клапанов, ни баллонов со сжатым воздухом. Физику рыба тоже не изучала. Но она живая, у нее есть мускулы. И вот, когда надо погрузиться, мускулы сжимают, сдавливают пузырь. Его объем уменьшается, рыба становится тяжелее и идет вниз. А надо подняться — мускулы расслабляются, распускают пузырь. Он увеличивается, и рыба всплывает.

Вот почему уснувшая или оглушенная рыба всплывает на поверхность. Ведь ее мускулы больше не работают, они расслаблены, и пузырь раздут до предела! Ты, может быть, спросишь, почему же в этом случае рыба обычно опрокидывается набок? Да потому, что пузырь расположен в центре тяжести тела. Живая рыба всегда шевелит грудными и брюшными плавниками, поддерживает правильное положение тела. А перестанут работать мускулы, и плавники остановятся, рыба валится набок и так всплывает.

«Изучив опыт» живой рыбы, мы с тобой можем сделать игрушечную рыбку. Она тоже будет всплывать и погружаться, изменяя объем воздуха в пузыре.

Проколи яйцо с двух концов и выдуй его содержимое. Дырочку в остром конце залепи сургучом или бумажкой с клеем БФ-2, другую оставь открытой. Нарисуй на скорлупе два больших глаза. Конечно, рисуй не акварельными красками и не гуашью. Здесь придется взять краски масляные, либо восковой карандаш, которым пишут по стеклу.

Из двух лоскутков бумазеи сшей мешочек в форме рыбы. Возьмешь зеленую или серую бумазею — будет рыбка простая, возьмешь красную или желтую — будет золотая!

Мешочек натяни до половины на яйцо и приклей клеем БФ-2. В хвостовую часть мешочка насыпь свинцовой дроби столько, чтобы рыбка еще плавала у поверхности, но при малейшем толчке опускалась в глубину. Дробь удобна потому, что свинец в воде не ржавеет.

Пусти игрушечную рыбку в банку с водой. Сверху затяни эту банку резиновой перепонкой (хотя бы от лопнувшего воздушного шарика или от старой волейбольной камеры) и плотно обвяжи ниткой. Игрушка готова!

Голова рыбки — пустое яйцо — играет роль плавательного пузыря. Но яйцо ведь жесткое, да и рыбка неживая, без мускулов. Как менять объем воздуха в пузыре? А очень просто. Нет мускулов у рыбки, зато есть у тебя. Вот и нажми рукой на резиновую перепонку. Воздух под перепонкой сожмется и нажмет на воду. От этого несколько капель воды вдавится через отверстие в яйцо. Объем воздуха в яйце уменьшится, рыбка станет тяжелее и нырнет. Расслабишь мускулы, отпустишь перепонку— рыбка всплывет. Если груз подобран хорошо, рыбка будет нырять при самом слабом нажиме!