Zanimljivi pokusi iz fizike za djecu. U dubokom rudniku

Na školskim satovima fizike učitelji uvijek govore da su fizičke pojave posvuda u našim životima. Samo često zaboravimo na to. U međuvremenu, nevjerojatno je blizu! Nemojte misliti da će vam trebati nešto nadnaravno za organiziranje fizičkih pokusa kod kuće. A evo ti i dokaza ;)

magnetska olovka

Što je potrebno pripremiti?

• baterija.
• Debela olovka.
• Bakrena izolirana žica promjera 0,2-0,3 mm i duljine nekoliko metara (što više to bolje).
• Scotch.

Dirigentsko iskustvo

Čvrsto namotajte žicu da biste uključili olovku, ne dosežući njezine rubove za 1 cm. Jedan red je gotov - navijte drugi odozgo u suprotnom smjeru. I tako dalje, dok sva žica ne bude gotova. Nemojte zaboraviti ostaviti dva kraja žice slobodna 8-10 cm. Kako biste spriječili da se zavoji odmotaju nakon namotavanja, pričvrstite ih trakom. Ogolite slobodne krajeve žice i spojite ih na kontakte baterije.

Što se dogodilo?

Imam magnet! Pokušajte mu donijeti male željezne predmete - spajalicu, ukosnicu. Privlače se!

Gospodar vode

Što je potrebno pripremiti?

• Štap od pleksiglasa (na primjer, ravnalo učenika ili obični plastični češalj).
• Suha tkanina od svile ili vune (na primjer, vuneni džemper).

Dirigentsko iskustvo

Otvorite slavinu tako da poteče tanak mlaz vode. Snažno utrljajte štapić ili češalj na pripremljenu tkaninu. Brzo približite štapić mlazu vode bez dodirivanja.

Što će se dogoditi?

Mlaz vode će se savijati u obliku luka, privlačeći ga štapić. Pokušajte isto s dva štapa i vidite što će se dogoditi.

vrcaljka

Što je potrebno pripremiti?

• Papir, igla i gumica.
• Štap i suha vunena krpa iz prijašnjeg iskustva.

Dirigentsko iskustvo

Ne možete upravljati samo vodom! Izrežite traku papira širine 1-2 cm i duljine 10-15 cm, savijte duž rubova i u sredini, kao što je prikazano na slici. Umetnite iglu sa šiljastim krajem u gumicu. Uravnotežite vrh izratka na igli. Pripremite „čarobni štapić“, protrljajte ga o suhu krpu i prinesite jednom od krajeva papirnate trake sa strane ili s vrha, bez dodirivanja.

Što će se dogoditi?

Traka će se njihati gore-dolje poput ljuljačke ili će se vrtjeti poput vrtuljka. A ako možete izrezati leptira iz tankog papira, onda će iskustvo biti još zanimljivije.

Led i vatra

(pokus se provodi na sunčan dan)

Što je potrebno pripremiti?

• Mala šalica s okruglim dnom.
• Komad suhog papira.

Dirigentsko iskustvo

Ulijte u šalicu vode i stavite u zamrzivač. Kada se voda pretvori u led, izvadite šalicu i stavite je u zdjelu s vrućom vodom. Nakon nekog vremena led će se odvojiti od šalice. Sada izađite na balkon, stavite komad papira na kameni pod balkona. Komadićem leda fokusirajte sunce na komad papira.

Što će se dogoditi?

Papir treba pougljeniti, jer u rukama više nije samo led... Jeste li pogodili da ste napravili povećalo?

Krivo ogledalo

Što je potrebno pripremiti?

• Prozirna staklenka s poklopcem koji čvrsto prianja.
• Ogledalo.

Dirigentsko iskustvo

Ulijte višak vode u staklenku i zatvorite poklopac kako mjehurići zraka ne bi ušli unutra. Stavite staklenku naopako na ogledalo. Sada se možete pogledati u ogledalo.

Zumirajte svoje lice i pogledajte unutra. Bit će sličica. Sada počnite naginjati staklenku u stranu ne podižući je s ogledala.

Što će se dogoditi?

Odraz vaše glave u tegli će se, naravno, također naginjati sve dok se ne okrene naopako, dok se noge neće vidjeti. Podignite staklenku i odraz će se ponovno okrenuti.

Bubble koktel

Što je potrebno pripremiti?

• Čaša jake otopine soli.
• Baterija od svjetiljke.
• Dva komada bakrene žice dužine oko 10 cm.
• Fini brusni papir.

Dirigentsko iskustvo

Očistite krajeve žice finim brusnim papirom. Spojite jedan kraj žice na svaki pol baterije. Umočite slobodne krajeve žica u čašu s otopinom.

Što se dogodilo?

Mjehurići će se pojaviti u blizini spuštenih krajeva žice.

Limun baterija

Što je potrebno pripremiti?

• Limun, temeljito opran i obrisan.
• Dva komada izolirane bakrene žice debljine približno 0,2–0,5 mm i duljine 10 cm.
• Čelična spajalica za papir.
• Žarulja od svjetiljke.

Dirigentsko iskustvo

Ogolite suprotne krajeve obiju žica na udaljenosti od 2-3 cm.Ubacite spajalicu u limun, zavrnite kraj jedne od žica na nju. Umetnite kraj druge žice u limun 1-1,5 cm od spajalice. Da biste to učinili, prvo probušite limun na ovom mjestu iglom. Uzmite dva slobodna kraja žica i pričvrstite žarulje na kontakte.

Što će se dogoditi?

Lampa će zasvijetliti!

Takvo more postoji u zemlji poznatoj čovječanstvu od davnina. Ovo je poznato Mrtvo more Palestine. Vode su mu neobično slane, toliko da u njima ne može živjeti ni jedno živo biće. Vruća klima bez kiše u Palestini uzrokuje snažno isparavanje vode s površine mora. Ali samo čista voda ispari, dok otopljene soli ostaju u moru i povećavaju slanost vode.Zato voda Mrtvog mora ne sadrži 2 ili 3 posto soli (težinski), kao većina mora i oceana, već 27 posto ili više; salinitet raste s dubinom. Dakle, četvrti dio sadržaja Mrtvog mora su soli otopljene u njegovoj vodi. Ukupna količina soli u njemu procjenjuje se na 40 milijuna tona.
Visoka slanost Mrtvog mora određuje jednu od njegovih značajki: voda ovog mora mnogo je teža od obične morske vode. Nemoguće je utopiti se u tako teškoj tekućini: ljudsko tijelo je lakše od nje.
Težina našeg tijela znatno je manja od težine jednakog volumena guste slane vode i stoga se, prema zakonu plivanja, čovjek ne može utopiti u Mrtvom moru; pluta u njemu, kao što kokošje jaje pluta u slanoj vodi (koje tone u slatkoj vodi)
Humorist Mark Twain, koji je posjetio ovo jezero-more, s komičnim detaljima opisuje izvanredne osjećaje koje su on i njegovi suputnici doživjeli dok su plivali u teškim vodama Mrtvog mora:
“Bilo je to zabavno plivanje! Nismo se mogli utopiti. Ovdje se možete ispružiti na vodi punom dužinom, ležeći na leđima i prekriživši ruke na prsima, pri čemu veći dio tijela ostaje iznad vode. U isto vrijeme možete potpuno podići glavu ... Možete vrlo udobno ležati na leđima, podižući kolonije do brade i držeći ih rukama - ali uskoro ćete se okrenuti, jer vaša glava preteže. Možete stajati na glavi - i od sredine prsa do kraja nogu ostat ćete izvan vode, ali nećete moći zadržati ovaj položaj dugo vremena. Ne možete plivati ​​na leđima, primjetno se krećući, jer vam noge vire iz vode i morate se odgurnuti samo petama. Ako plivate licem prema dolje, tada se ne krećete naprijed, već nazad. Konj je toliko nestabilan da ne može ni plivati ​​ni stajati u Mrtvom moru - odmah legne na bok.
Na sl. 49 vidite čovjeka sasvim udobno smještenog na površini Mrtvog mora; velika specifična težina vode omogućuje mu čitanje knjige u ovom položaju, štiteći se kišobranom od žarkih sunčevih zraka.
Voda Kara-Bogaz-Gol (zaljev Kaspijskog mora) i ništa manje slana voda jezera Elton, koja sadrži 27% soli, imaju ista izvanredna svojstva.
Nešto ovakvo doživljavaju oni pacijenti koji se kupaju u slanim kupkama. Ako je slanost vode vrlo visoka, kao, na primjer, u mineralnim vodama Staraya Russian, tada se pacijent mora jako truditi da ostane na dnu kade. Čuo sam ženu koja se liječila u Staraya Russi kako se ogorčeno žali da ju je voda "izbacila iz kade". Čini se da je bila sklona okriviti ne Arhimedov zakon, već upravu odmarališta ...

Slika 49. Čovjek na površini Mrtvog mora (s fotografije).

Slika 50. Teretna linija na brodu. Oznake robne marke izrađuju se na razini vodene linije. Radi jasnoće, prikazani su i zasebno u uvećanom obliku. Značenje slova objašnjeno je u tekstu.
Stupanj slanosti vode u različitim morima donekle varira, pa prema tome brodovi ne sjedaju jednako duboko u morsku vodu. Možda su neki od čitatelja slučajno vidjeli na brodu u blizini vodene linije takozvanu "Lloydovu oznaku" - znak koji pokazuje razinu graničnih vodenih linija u vodi različite gustoće. Na primjer, prikazano na sl. 50 teretna linija označava razinu granične vodene linije:
u slatkoj vodi (Fresch Water) ................................. FW
u Indijskom oceanu (India Summer) ....................... IS
u slanoj vodi ljeti (Summer) .......................... S
u slanoj vodi zimi (Winter) ............................ W
sve u. Atlant. ocean zimi (Winter North Atlantik) .. WNA
Ove smo stupnjeve uveli kao obvezne od 1909. Napomenimo u zaključku da postoji vrsta vode koja je u svom čistom obliku, bez ikakvih nečistoća, znatno teža od obične; njegova specifična težina je 1,1, tj. 10% više od obične; posljedično, u bazenu takve vode, osoba koja nije znala čak ni plivati ​​teško bi se mogla utopiti. Takva se voda nazivala "teška" voda; njegova kemijska formula je D2O (vodik u svom sastavu sastoji se od atoma, dvostruko težih od običnih atoma vodika, a označava se slovom D). "Teška" voda je u običnoj vodi otopljena u neznatnoj količini: u kanti vode za piće sadrži oko 8 g.
Teška voda sastava D2O (može postojati sedamnaest varijanti teške vode različitog sastava) trenutno se ekstrahira gotovo u svom čistom obliku; primjesa obične vode je oko 0,05%.

Kako radi ledolomac?

Kad se kupate, ne propustite priliku napraviti sljedeći eksperiment. Prije nego napustite kadu, otvorite otvor dok još ležite na dnu. Kako sve više i više vašeg tijela počinje izranjati iznad vode, osjetit ćete postupnu težinu na njemu. Pritom ćete se na najočitiji način uvjeriti da se težina koju je tijelo izgubilo u vodi (sjetite se kako ste se osjećali lagano u kadi!) ponovno pojavila čim tijelo izađe iz vode.
Kada kit nehotice napravi takav eksperiment, nasukavši se za vrijeme oseke, posljedice su kobne za životinju: zgnječit će je vlastita monstruozna težina. Nije ni čudo što kitovi žive u elementu vode: uzgonska sila tekućine spašava ih od katastrofalnog djelovanja gravitacije.
Prethodno je usko povezano s naslovom ovog članka. Rad ledolomca temelji se na istom fizičkom fenomenu: dio broda izvađen iz vode prestaje biti uravnotežen uzgonom vode i dobiva svoju "kopnenu" težinu. Ne treba misliti da ledolomac u hodu siječe led neprekidnim pritiskom pramca - pritiskom debla. Ovako ne rade ledolomci, nego rezači leda. Ovaj način djelovanja prikladan je samo za relativno tanak led.
Pravi morski ledolomci, kao što su Krasin ili Yermak, rade drugačije. Djelovanjem svojih snažnih strojeva, ledolomac gura svoj pramac na površinu leda, koja je u tu svrhu postavljena pod vodom pod jakim nagibom. Nakon što izađe iz vode, pramac broda poprima svoju punu težinu, a taj ogroman teret (za Yermak je ta težina dosezala, na primjer, do 800 tona) razbija led. Kako bi se pojačalo djelovanje, često se više vode pumpa u pramčane spremnike ledolomca - "tekući balast".
Tako ledolomac radi sve dok debljina leda ne prijeđe pola metra. Snažniji led poražen je udarnim djelovanjem plovila. Ledolomac se odmakne i cijelom masom udari u rub leda. U ovom slučaju više ne djeluje težina, već kinetička energija broda koji se kreće; brod se, kao u topničku granatu male brzine, ali goleme mase, pretvara u ovna.
Ledene humke visoke nekoliko metara razbijaju se energijom opetovanih udaraca snažnog pramca ledolomca.
Sudionik poznatog prijelaza Sibiryakova 1932., polarni istraživač N. Markov, ovako opisuje rad ovog ledolomca:
“Među stotinama ledenih stijena, među neprekinutim pokrivačem leda, Sibirjakov je započeo bitku. Pedeset i dva sata zaredom igla strojnog telegrafa skakala je s "puno natrag" na "puno naprijed". Trinaest četverosatnih morskih stražara "Sibirjakov" se od ubrzanja zabio u led, smrskao ga nosom, popeo se na led, razbio ga i opet se povukao. Led, debeo tri četvrt metra, teško je popustio. Svakim udarcem probili su se do trećine korpusa.
SSSR ima najveće i najjače ledolomce na svijetu.

Gdje su potopljeni brodovi?

Uvriježeno je mišljenje, čak i među mornarima, da brodovi potopljeni u oceanu ne dosežu morsko dno, već nepomično vise na određenoj dubini, gdje je voda "odgovarajuće zbijena pritiskom gornjih slojeva".
To je mišljenje očito dijelio čak i autor knjige 20 000 milja pod morem; u jednom od poglavlja ovog romana Jules Verne opisuje potopljeni brod koji nepomično visi u vodi, a u drugom spominje brodove koji "trunu slobodno viseći u vodi".
Je li takva izjava točna?
Čini se da za to ima neke osnove, budući da pritisak vode u dubinama oceana doista doseže enormne stupnjeve. Na dubini od 10 m voda pritišće silu od 1 kg na 1 cm2 uronjenog tijela. Na dubini od 20 m ovaj pritisak je već 2 kg, na dubini od 100 m - 10 kg, 1000 m - 100 kg. Ocean na mnogim mjestima ima dubinu od nekoliko kilometara, dosežući više od 11 km u najdubljim dijelovima Velikog oceana (Marijanska brazda). Lako je izračunati koliki golemi pritisak moraju iskusiti voda i predmeti uronjeni u nju na tim golemim dubinama.
Ako se prazna boca začepljena plutom spusti na znatnu dubinu i zatim ponovo izvadi, ustanovit će se da je pritisak vode ugurao čep u bocu i da je cijela posuda puna vode. Poznati oceanograf John Murray u svojoj knjizi The Ocean kaže da je izveden takav pokus: tri staklene cijevi različitih veličina, zatvorene na oba kraja, umotane su u platno i stavljene u bakreni cilindar s rupama za slobodan prolaz voda. Cilindar je spušten na dubinu od 5 km. Kad je odande uklonjeno, pokazalo se da je platno ispunjeno masom nalik snijegu: bilo je to razbijeno staklo. Komadići drveta, spušteni na sličnu dubinu, nakon vađenja potonuli su u vodi poput cigle – toliko su bili stisnuti.
Čini se prirodnim očekivati ​​da bi tako čudovišni pritisak toliko zgusnuo vodu na velikim dubinama da čak ni teški predmeti neće potonuti u njoj, kao što željezni uteg ne potone u živu.
Međutim, ovo mišljenje je potpuno neutemeljeno. Iskustvo pokazuje da voda, kao i sve tekućine općenito, nije jako stlačiva. Voda stisnuta silom od 1 kg po 1 cm2 sabijena je samo za 1/22 000 svog volumena i sabijena je približno na isti način uz daljnje povećanje tlaka po kilogramu. Kad bismo htjeli vodu dovesti do takve gustoće da u njoj može plivati ​​željezo, bilo bi je potrebno kondenzirati 8 puta. Pritom, za samo polovično zbijanje, tj. za polovično smanjenje volumena, potreban je tlak od 11 000 kg po 1 cm2 (kada bi se spomenuta mjera kompresije dogodila za tako ogromne tlakove). To odgovara dubini od 110 km ispod razine mora!
Iz ovoga je jasno da apsolutno nema potrebe govoriti o bilo kakvom primjetnom zbijanju vode u dubinama oceana. Na njihovom najdubljem mjestu voda je debela samo 1100/22000, odnosno 1/20 svoje normalne gustoće, samo 5%. To gotovo ne može utjecati na uvjete za plutanje raznih tijela u njoj, tim više što su čvrsti objekti uronjeni u takvu vodu također podvrgnuti tom pritisku i stoga postaju gušći.
Stoga ne može biti ni najmanje sumnje da potopljeni brodovi leže na dnu oceana. “Sve što potone u čaši vode,” kaže Murray, “treba otići na dno i u najdublji ocean.”
Čuo sam takav prigovor na ovo. Ako se čaša pažljivo uroni naopako u vodu, može ostati u tom položaju jer će istisnuti količinu vode koja teži koliko i čaša. Teža metalna čaša može se držati u sličnom položaju i ispod razine vode, a da ne potone na dno. Na isti način, kao da se kruzer ili drugi brod koji se prevrnuo kobilicom može zaustaviti na pola puta. Ako je u nekim prostorijama na brodu zrak čvrsto zatvoren, tada će brod potonuti na određenu dubinu i tamo se zaustaviti.
Uostalom, nemali broj brodova tone naglavce - a moguće je da neki od njih nikada ne dosegnu dno, ostajući visjeti u mračnim dubinama oceana. Dovoljan bi bio lagani guranje da se takav brod izbalansira, preokrene, napuni vodom i padne na dno - kako mogu biti udari u dubinama oceana, gdje vječno vladaju tišina i mir i gdje čak i odjeci oluja ne prodiru?
Svi ovi argumenti temelje se na fizičkoj pogrešci. Prevrnuta čaša ne uranja sama u vodu - mora biti uronjena vanjskom silom u vodu, poput komada drveta ili prazne boce začepljene čepom. Na isti način, brod prevrnut s kobilicom prema gore neće uopće početi tonuti, već će ostati na površini vode. Ne može se naći na pola puta između razine oceana i njegova dna.

Kako su se ostvarili snovi Julesa Vernea i Wellsa

Prave podmornice našeg vremena u nekim su aspektima ne samo sustigle fantastični Nautilus Julesa Verpea, nego su ga čak i nadmašile. Istina, brzina sadašnjih podmorskih krstarica upola je manja od Nautilusa: 24 čvora naspram 50 kod Julesa Vernea (čvor je oko 1,8 km na sat). Najduži put moderne podmornice je put oko svijeta, dok je kapetan Nemo napravio dvostruko duži put. S druge strane, Nautilus je imao deplasman od samo 1500 tona, imao je posadu od samo dva ili tri tuceta ljudi na brodu i mogao je ostati pod vodom bez pauze najviše četrdeset osam sati. Podmornički krstaš "Surkuf", izgrađen 1929. godine u vlasništvu francuske flote, imao je istisninu od 3200 tona, upravljao ju je tim od stotinu i pedeset ljudi i mogao je ostati pod vodom, bez izranjanja, do stotinu. i dvadeset sati.
Ova podmornica bi mogla napraviti prijelaz iz luka Francuske do otoka Madagaskara bez ulaska u bilo koju luku na putu. Što se tiče udobnosti stambenih prostorija, Surkuf možda nije bio inferioran Nautilusu. Nadalje, Surkuf je imao nedvojbenu prednost u odnosu na brod kapetana Nema što je na gornjoj palubi krstarice bio uređen vodonepropusni hangar za izviđački hidroavion. Također napominjemo da Jules Verne nije opremio Nautilus periskopom, dajući brodu priliku da gleda horizont ispod vode.
Samo će u jednom pogledu stvarne podmornice još uvijek daleko zaostajati za kreacijom fantazije francuskog romanopisca: u dubini ronjenja. Međutim, mora se primijetiti da je u ovom trenutku fantazija Julesa Vernea prešla granice uvjerljivosti. “Kapetan Nemo”, čitamo na jednom mjestu u romanu, “dosegao je dubine od tri, četiri, pet, sedam, devet i deset tisuća metara ispod površine oceana.” I jednom je Nautilus potonuo čak do neviđene dubine - 16 tisuća metara! "Osjetio sam", kaže junak romana, "kako drhte pričvršćivači željezne oplate podmornice, kako se njezini nosači savijaju, kako se pomiču unutar prozora, popuštajući pritisku vode. Da naš brod nije imao snage čvrstog lijevanog tijela, odmah bi se spljoštila u tortu.”
Strah je sasvim opravdan, jer bi na dubini od 16 km (da je tolika dubina u oceanu) pritisak vode morao doseći 16 000: 10 = 1600 kg po 1 cm2 , ili 1600 tehničkih atmosfera ; takav napor ne zgnječi željezo, ali bi sigurno zgnječio strukturu. Međutim, moderna oceanografija ne poznaje takvu dubinu. Pretjerane ideje o dubinama oceana koje su dominirale u doba Julesa Vernea (roman je napisan 1869.) objašnjavaju se nesavršenošću metoda mjerenja dubine. U to se vrijeme za lin-lot nije koristila žica, nego konop od konoplje; toliko se držalo trenje o vodu tim jače, što je dublje tonulo; na znatnoj dubini trenje se povećalo do te mjere da je ždrijeb uopće prestao padati, bez obzira na to koliko je struna bila zatrovana: konop od konoplje se samo petljao, stvarajući dojam velike dubine.
Podmornice našeg vremena sposobne su izdržati pritisak ne veći od 25 atmosfera; to određuje najveću dubinu njihova uranjanja: 250 m. Mnogo veća dubina postignuta je posebnim aparatom koji se naziva "batisfera" (sl. 51) i dizajniran posebno za proučavanje faune oceanskih dubina. Taj aparat, međutim, ne podsjeća na Nautilus Julesa Vernea, već na fantastičnu kreaciju jednog drugog romanopisca - Wellsovu dubinsku loptu, opisanu u priči "U morskim dubinama". Junak ove priče spustio se na dno oceana do dubine od 9 km u čeličnoj kugli debelih stijenki; uređaj je uronjen bez kabela, ali s uklonjivim teretom; stigavši ​​do dna oceana, lopta se ovdje oslobodila tereta koji ju je nosio i brzo odletjela na površinu vode.
U batisferi su znanstvenici dosegli dubinu veću od 900 m. Batisfera se spušta na kablu s broda, s kojim oni koji sjede u lopti održavaju telefonsku vezu.

Slika 51. Čelični sferni aparat "bathysphere" za spuštanje u duboke slojeve oceana. U ovoj spravi William Beebe je 1934. dosegao dubinu od 923 m. Debljina stijenki lopte je oko 4 cm, promjer 1,5 m, a težina 2,5 tone.

Kako je Sadko odgajan?

U širokom oceanskom prostranstvu svake godine stradaju tisuće velikih i malih brodova, osobito u ratnim uvjetima. Najvrjedniji i najdostupniji potonuli brodovi počeli su se vaditi s dna mora. Sovjetski inženjeri i ronioci koji su dio EPRON-a (tj. Podvodne ekspedicije posebne namjene) postali su poznati u cijelom svijetu uspješnim podizanjem više od 150 velikih plovila. Među njima je jedan od najvećih ledolomac Sadko, koji je nepažnjom kapetana potonuo u Bijelom moru 1916. godine. Nakon što je 17 godina ležao na morskom dnu, ovaj izvrsni ledolomac radnici EPRON-a podigli su i ponovno pustili u pogon.
Tehnika dizanja u potpunosti se temeljila na primjeni Arhimedova zakona. Ispod trupa potonulog broda u tlu morskog dna ronioci su iskopali 12 tunela i kroz svaki provukli čvrsti čelični ručnik. Krajevi ručnika bili su pričvršćeni za pontone koji su namjerno potopljeni u blizini ledolomca. Svi ovi radovi izvedeni su na dubini od 25 m ispod razine mora.
Pontoni (sl. 52) bili su šuplji neprobojni željezni cilindri dužine 11 m i promjera 5,5 m. Prazan ponton bio je težak 50 tona. Prema pravilima geometrije, lako je izračunati njegov volumen: oko 250 kubičnih metara. Jasno je da bi takav cilindar trebao prazan plutati na vodi: istiskuje 250 tona vode, a sam teži samo 50; njegova nosivost je jednaka razlici između 250 i 50, tj. 200 tona. Da bi ponton potonuo na dno, napuni se vodom.
Kada su (vidi sl. 52) krajevi čeličnih traka bili čvrsto pričvršćeni za potonule pontone, komprimirani zrak je ubrizgan u cilindre pomoću crijeva. Na dubini od 25 m voda pritišće snagom od 25/10 + 1, odnosno 3,5 atmosfere. Zrak je doveden u cilindre pod pritiskom od oko 4 atmosfere i stoga je morao istisnuti vodu iz pontona. Lagane cilindre velikom je snagom okolna voda izbacila na površinu mora. Lebdjeli su u vodi kao balon u zraku. Njihova zajednička sila dizanja s potpunim istiskivanjem vode iz njih bila bi 200 x 12, tj. 2400 tona. To premašuje težinu potonulog Sadka, pa su radi lakšeg uspona pontoni samo djelomično oslobođeni vode.

Slika 52. Shema dizanja "Sadko"; prikazuje presjek ledolomca, pontona i remena.
Ipak, uspon je proveden tek nakon nekoliko neuspješnih pokušaja. "Spasilačka grupa pretrpjela je četiri nesreće na njemu dok nije uspjela", piše T. I. Bobritsky, glavni brodski inženjer EPRON-a, koji je vodio radove. “Tri puta smo, napeto čekajući brod, vidjeli kako umjesto ledolomca u usponu spontano bježi uvis, u kaosu valova i pjene, pontone i pokidana crijeva kako se migolje poput zmija. Dvaput se ledolomac pojavio i opet nestao u morskom ponoru prije nego što je izronio i konačno ostao na površini.

"Vječni" vodeni motor

Među brojnim projektima "perpetum mobile" bilo je dosta onih koji se temelje na lebdenju tijela u vodi. Visoki toranj visok 20 metara ispunjen je vodom. Na vrhu i dnu tornja postavljene su remenice kroz koje je provučeno snažno uže u obliku beskonačnog remena. Na uže je pričvršćeno 14 šupljih kubičnih kutija visine metar, zakovanih od željeznih limova tako da voda ne može prodrijeti u kutije. Naša slika. 53 i 54 prikazan je izgled takve kule i njen uzdužni presjek.
Kako radi ova postavka? Svatko tko je upoznat s Arhimedovim zakonom shvatit će da će kutije, budući da su u vodi, težiti isplivati. Nosi ih prema gore sila jednaka težini vode koju su istisnule kutije, odnosno težini jednog kubnog metra vode, koja se ponavlja onoliko puta koliko su kutije uronjene u vodu. Iz crteža se vidi da je u vodi uvijek šest kutija. To znači da je sila koja nosi natovarene kutije prema gore jednaka težini 6 m3 vode, odnosno 6 tona. Povlači ih vlastita težina kutija, koja je, međutim, uravnotežena teretom od šest kutija koje slobodno vise s vanjske strane užeta.
Dakle, uže bačeno na ovaj način uvijek će biti podvrgnuto potezu od 6 tona primijenjenom na jednu njegovu stranu i usmjerenom prema gore. Jasno je da će ova sila uzrokovati da se uže okreće bez prestanka, kližeći duž kolotura, i da sa svakim okretajem izvrši rad od 6000 * 20 = 120 000 kgm.
Sada je jasno da ćemo, ako zemlju posipamo takvim kulama, od njih moći dobiti neograničenu količinu posla, dovoljnu da pokrije sve potrebe nacionalne ekonomije. Tornjevi će okretati sidra dinama i davati električnu energiju u bilo kojoj količini.
Međutim, ako pažljivo pogledate ovaj projekt, lako je vidjeti da se očekivano pomicanje užeta uopće ne bi trebalo dogoditi.
Kako bi se beskonačno uže moglo okretati, kutije moraju ući u vodeni bazen tornja odozdo i izaći iz njega odozgo. Ali nakon svega, ulazeći u bazen, kutija mora prevladati pritisak stupca vode visokog 20 m! Taj pritisak po kvadratnom metru površine kutije jednak je ni više ni manje od dvadeset tona (težina 20 m3 vode). Potisak prema gore je samo 6 tona, odnosno očito je nedovoljno za povlačenje kutije u bazen.
Među brojnim primjerima vodenih "vječnih" strojeva za kretanje, kojih su stotine izumili neuspješni izumitelji, mogu se pronaći vrlo jednostavne i genijalne opcije.

Slika 53. Projekt zamišljenog "vječnog" vodenog stroja.

Slika 54. Uređaj tornja prethodne slike.
Pogledajte sl. 55. Dio drvenog bubnja, pričvršćen na osovinu, cijelo je vrijeme uronjen u vodu. Ako je Arhimedov zakon istinit, tada bi dio uronjen u vodu trebao isplivati ​​i, čim je sila uzgona veća od sile trenja na osi bubnja, rotacija se nikada neće zaustaviti ...

Slika 55. Još jedan projekt "vječnog" vodenog stroja.
Nemojte žuriti s izgradnjom ovog "vječnog" motora! Sigurno nećete uspjeti: bubanj se neće pomaknuti. U čemu je stvar, u čemu je greška u našem zaključivanju? Ispada da nismo vodili računa o smjeru djelovanja sila. I oni će uvijek biti usmjereni okomito na površinu bubnja, odnosno duž polumjera do osi. Svatko zna iz svakodnevnog iskustva da je nemoguće natjerati kotač da se okrene primjenom sile duž polumjera kotača. Da bi se izazvala rotacija, potrebno je djelovati silom okomito na radijus, tj. tangentno na opseg kotača. Sada nije teško shvatiti zašto će pokušaj implementacije "perpetualnog" gibanja iu ovom slučaju završiti neuspjehom.
Arhimedov zakon dao je zavodljivu hranu za umove tragača za "vječnim" strojem za kretanje i potaknuo ih na domišljate naprave za iskorištavanje prividnog gubitka težine za dobivanje vječnog izvora mehaničke energije.

Tko je skovao riječi "plin" i "atmosfera"?

Riječ "plin" pripada nizu riječi koje su izmislili znanstvenici zajedno s riječima kao što su "termometar", "električna energija", "galvanometar", "telefon" i prije svega "atmosfera". Od svih izmišljenih riječi, "gas" je daleko najkraća. Drevni nizozemski kemičar i liječnik Helmont, koji je živio od 1577. do 1644. (Galilejev suvremenik), proizveo je "plin" od grčke riječi za "kaos". Otkrivši da se zrak sastoji od dva dijela, od kojih jedan podržava izgaranje i izgara, dok ostatak nema ta svojstva, Helmont je napisao:
“Nazvao sam takvu paru plinom, jer se gotovo ne razlikuje od kaosa starih”(izvorno značenje riječi "kaos" je blistavi prostor).
No, nova se riječ nakon toga nije dugo koristila i ponovno ju je oživio tek slavni Lavoisier 1789. godine. Postala je raširena kada su svi počeli pričati o letovima braće Montgolfier u prvim balonima.
Lomonosov je u svojim spisima koristio drugi naziv za plinovita tijela - "elastične tekućine" (koji je ostao u upotrebi i dok sam ja bio u školi). Napominjemo, uzgred, da je Lomonosov zaslužan za uvođenje niza imena u ruski govor, koji su sada postali standardne riječi znanstvenog jezika:
atmosfera
manometar
barometar
mikrometar
Zračna pumpa
optika, optički
viskoznost
uh (e) električni
kristalizacija
e(e)jela
materija
i tako dalje.
O tome je genijalni praotac ruske prirodne znanosti napisao: „Bio sam prisiljen tražiti riječi za imenovanje nekih fizičkih instrumenata, radnji i prirodnih stvari, koje (tj. riječi) iako se na prvi pogled čine pomalo čudnima, ali se nadam da će postati sve više upoznati s vremenom korištenjem volje."
Kao što znamo, Lomonosovljeve nade bile su u potpunosti opravdane.
Naprotiv, riječi koje je naknadno predložio V. I. Dahl (poznati sastavljač Objašnjavajućeg rječnika) za zamjenu "atmosfere" - nespretna "mirokolica" ili "koloseum" - uopće se nisu ukorijenile, baš kao ni njegov " nebeska zemlja” nije zaživjela umjesto horizont i druge nove riječi .

Kao jednostavan zadatak

Samovar koji sadrži 30 čaša pun je vode. Staviš mu čašu pod slavinu i sa satom u ruci pratiš kazaljku sekunde u koliko sati je čaša napunjena do vrha. Recimo to za pola minute. Sada postavimo pitanje: u koje vrijeme će se cijeli samovar isprazniti ako je slavina otvorena?
Čini se da je ovo djetinjasto jednostavan aritmetički problem: jedna čaša iscuri za 0,5 minuta, što znači da će se 30 čaša izliti za 15 minuta.
Ali doživite iskustvo. Ispostavilo se da je samovar prazan ne u četvrt sata, kako ste očekivali, već u pola sata.
Što je bilo? Uostalom, računica je tako jednostavna!
Jednostavno, ali pogrešno. Ne može se misliti da brzina istjecanja ostaje ista od početka do kraja. Kad je prva čaša istekla iz samovara, mlaz već teče pod manjim pritiskom, jer je razina vode u samovaru pala; jasno je da će se druga čaša napuniti za duže od pola minute; treći će teći još lijeno i tako dalje.
Brzina protoka bilo koje tekućine iz rupe u otvorenoj posudi izravno ovisi o visini stupca tekućine iznad rupe. Briljantni Toricelli, Galilejev učenik, prvi je ukazao na tu ovisnost i izrazio je jednostavnom formulom:

Gdje je v brzina istjecanja, g je gravitacijsko ubrzanje, a h je visina razine tekućine iznad otvora. Iz ove formule slijedi da je brzina istjecajućeg mlaza potpuno neovisna o gustoći tekućine: laki alkohol i teška živa na istoj razini istječu iz rupe jednako brzo (slika 56). Iz formule je vidljivo da bi na Mjesecu, gdje je gravitacija 6 puta manja nego na Zemlji, bilo potrebno oko 2,5 puta više vremena da se napuni čaša nego na Zemlji.
No, vratimo se našem zadatku. Ako je nakon isteka 20 čaša iz samovara razina vode u njemu (računajući od otvora slavine) pala četiri puta, tada će se 21. čaša puniti dvostruko sporije od prve. A ako u budućnosti razina vode padne 9 puta, tada će trebati tri puta više vremena da se napune posljednje čaše nego da se napune prve. Svi znaju kako tromo teče voda iz slavine samovara, koji je već gotovo prazan. Rješavanjem ovog problema metodama više matematike može se dokazati da je vrijeme potrebno za potpuno pražnjenje posude dva puta duže od vremena za koje bi ista količina tekućine istekla pri konstantnoj početnoj razini.

Slika 56. Što će vjerojatnije izliti: živa ili alkohol? Razina tekućine u posudama je ista.

Problem s bazenom

Od rečenog, jedan korak do notornih problema o bazenu, bez kojih ne može proći niti jedan aritmetički i algebarski zadatak. Svi se sjećaju klasično dosadnih, školskih problema poput sljedećih:
“U bazenu su dvije cijevi. Nakon što se prvi prazan bazen može napuniti u 5 sati; u jednoj sekundi puni bazen se može isprazniti u 10 sati. U koje vrijeme će se prazan bazen napuniti ako se otvore obje cijevi odjednom?
Problemi ove vrste imaju respektabilan recept - gotovo 20 stoljeća, sve do Herona iz Aleksandrije. Ovo je jedan od Heroninih zadataka - ali ne tako zamršen kao njezini potomci:

Date su četiri fontane. Daje se opsežan rezervoar.
Za koji dan, prva fontana ga napuni do vrha.
Dva dana i dvije noći drugi bi trebao raditi na istom.
Treći je tri puta veći od prvog, slabiji.
Za četiri dana posljednji drži korak s njim.
Reci mi koliko će brzo biti puna
Ako se tijekom jednog vremena svi otvore?

Dvije tisuće godina rješavaju se problemi bazena, a takva je moć rutine! – krivo su riješene dvije tisuće godina. Zašto nije u redu - shvatit ćete sami nakon ovoga što je upravo rečeno o istjecanju vode. Kako ih se uči rješavati probleme bazena? Prvi problem se, na primjer, rješava na sljedeći način. U 1 sat, prva cijev izlije 0,2 bazena, druga izlije 0,1 bazena; to znači da pod djelovanjem obje cijevi svakih sat vremena u bazen ulazi 0,2 - 0,1 = 0,1 od čega je vrijeme punjenja bazena 10 sati. Ovo razmišljanje je netočno: ako se može smatrati da se dotok vode odvija pod stalnim pritiskom i stoga je jednoličan, tada se njezin otjecanje događa na promjenjivoj razini i stoga je neravnomjeran. Iz činjenice da se bazen prazni drugom cijevi u 10 sati, uopće ne slijedi da svaki sat istječe 0,1 dio bazena; školska je odluka, kako vidimo, pogrešna. Zadatak je nemoguće točno riješiti pomoću elementarne matematike, pa stoga zadacima o bazenu (s vodom koja teče) uopće nema mjesta u aritmetičkim zadataknicima.

Slika 57. Problem bazena.

Nevjerojatna posuda

Je li moguće napraviti takvu posudu iz koje bi voda cijelo vrijeme istjecala u jednoličnom mlazu, a da joj se protok ne usporava, unatoč činjenici da se razina tekućine spušta? Nakon onoga što ste naučili iz prethodnih članaka, vjerojatno ste spremni takav problem smatrati nerješivim.
U međuvremenu, to je sasvim izvedivo. Banka prikazana na sl. 58, upravo je tako nevjerojatna posuda. Ovo je obična staklenka s uskim grlom, kroz čiji čep je provučena staklena cijev. Ako otvorite slavinu C ispod kraja cijevi, tekućina će teći iz nje u neprekinutom mlazu sve dok razina vode u posudi ne padne do donjeg kraja cijevi. Gurajući cijev gotovo do razine slavine, možete postići da sva tekućina iznad razine rupe iscuri u ravnomjernom, iako vrlo slabom mlazu.

Slika 58. Uređaj Mariotte posude. Iz otvora C voda ravnomjerno teče.
Zašto se ovo događa? Pratite mentalno što se događa u posudi kada se otvori slavina C (slika 58). Prije svega, voda se izlije iz staklene cijevi; razina tekućine unutar njega pada do kraja cijevi. S daljnjim istjecanjem razina vode u posudi već pada i vanjski zrak ulazi kroz staklenu cijev; mjehuri kroz vodu i skuplja se iznad nje na vrhu posude. Sada je na svim razinama B tlak jednak atmosferskom. To znači da voda iz slavine C istječe samo pod pritiskom vodenog sloja BC, jer je pritisak atmosfere unutar i izvan posude uravnotežen. A budući da debljina BC sloja ostaje konstantna, ne čudi što mlaz cijelo vrijeme teče istom brzinom.
Pokušajte sada odgovoriti na pitanje: kojom brzinom će voda istjecati ako uklonite čep B na razini kraja cijevi?
Ispada da uopće neće istjecati (naravno, ako je rupa toliko mala da se može zanemariti njezina širina; u protivnom će voda istjecati pod pritiskom tankog sloja vode, debljine širine Rupa). Zapravo, ovdje je pritisak iznutra i izvana jednak atmosferskom i ništa ne potiče vodu da iscuri.
A ako biste izvadili čep A iznad donjeg kraja cijevi, tada ne samo da voda ne bi istjecala iz posude, nego bi u nju ulazio i vanjski zrak. Zašto? Iz vrlo jednostavnog razloga: unutar ovog dijela posude tlak zraka manji je od atmosferskog tlaka izvana.
Ovu posudu tako izvanrednih svojstava izumio je slavni fizičar Mariotte i po znanstveniku je nazvao "posuda Mariotte".

Opterećenje iz zraka

Sredinom 17. stoljeća, stanovnici grada Rogensburga i suvereni kneževi Njemačke, na čelu s carem, koji su se tamo okupili, svjedočili su nevjerojatnom spektaklu: 16 konja dalo je sve od sebe da razdvoje dvije bakrene hemisfere pričvršćene za svaku drugo. Što ih je povezivalo? "Ništa" - zrak. Pa ipak, osam konja koji su vukli u jednom smjeru i osam koji su vukli u drugom, nisu ih mogli razdvojiti. Tako je burgomestar Otto von Guericke svojim očima pokazao svima da zrak uopće nije "ništa", da ima težinu i pritišće priličnom silom sve zemaljske predmete.
Ovaj pokus izveden je 8. svibnja 1654. u vrlo svečanom ozračju. Učeni gradski meštar uspio je sve zainteresirati svojim znanstvenim istraživanjima, unatoč činjenici da se stvar odvijala usred političkih previranja i razornih ratova.
Opis poznatog eksperimenta s "magdeburškim hemisferama" dostupan je u udžbenicima fizike. Ipak, siguran sam da će čitatelj sa zanimanjem poslušati ovu priču s usana samog Guerickea, tog “njemačkog Galilea”, kako ponekad nazivaju izvanrednog fizičara. Opsežna knjiga koja opisuje dugačak niz njegovih eksperimenata pojavila se na latinskom u Amsterdamu 1672. i, kao i sve knjige ovog doba, nosila je dugačak naslov. Evo ga:
OTTO von GUERICKE

Takozvani novi magdeburški pokusi

iznad BEZVAZDUŠNOG PROSTORA,

izvorno opisao profesor matematike
na Sveučilištu u Würzburgu od strane Kaspara Schotta.
Vlastita naklada autora
detaljnije i dopunjeno raznim
nova iskustva.
Poglavlje XXIII ove knjige posvećeno je eksperimentu koji nas zanima. Evo njegovog doslovnog prijevoda.
“Eksperiment koji dokazuje da tlak zraka povezuje dvije hemisfere tako čvrsto da se ne mogu razdvojiti naporima 16 konja.
Naručio sam dvije bakrene polukugle promjera tri četvrtine magdeburškog lakta. Ali u stvarnosti, njihov promjer bio je samo 67/100, jer majstori, kao i obično, nisu mogli napraviti točno ono što je potrebno. Obje su hemisfere u potpunosti odgovorile jedna na drugu. Na jednu polukuglu bila je pričvršćena dizalica; Pomoću ovog ventila možete ukloniti zrak iznutra i spriječiti ulazak zraka izvana. Osim toga, na polulopte su pričvršćena 4 prstena kroz koja su provučena užad vezana za konjsku ormu. Naručio sam i sašiti kožni prsten; bila je zasićena mješavinom voska u terpentinu; stisnuta između polutki nije propuštala zrak kroz njih. Cijev zračne pumpe je umetnuta u slavinu, a zrak unutar kuglice je uklonjen. Tada je otkriveno kojom su silom obje hemisfere pritisnute jedna o drugu kroz kožni prsten. Pritisak vanjskog zraka toliko ih je pritisnuo da ih 16 konja (uz trzaj) nikako nije moglo ili je to teško uspjelo razdvojiti. Kad su se hemisfere, popustivši naponu sve snage konja, razdvojile, začuo se urlik, kao od pucnja.
Ali bilo je dovoljno otvoriti slobodan pristup zraku okretanjem slavine - i bilo je lako odvojiti hemisfere rukama.
Jednostavan izračun može nam objasniti zašto je potrebna tako značajna sila (8 konja sa svake strane) da se razdvoje dijelovi prazne lopte. Pritišće zrak snagom od oko 1 kg po kvadratnom centimetru; površina kruga promjera 0,67 lakata (37 cm) je 1060 cm2. To znači da pritisak atmosfere na svaku hemisferu mora biti veći od 1000 kg (1 tona). Stoga je svakih osam konja moralo vući snagom tone kako bi se suprotstavio pritisku vanjskog zraka.
Čini se da za osam konja (sa svake strane) ovo nije jako veliko opterećenje. Ne zaboravite, međutim, da pri pomicanju, na primjer, tereta od 1 tone, konji svladavaju silu ne od 1 tone, već mnogo manju, naime, trenje kotača o osovinu i po kolniku. A ta je sila - na autocesti, primjerice - samo pet posto, odnosno s teretom od jedne tone - 50 kg. (Da ne spominjemo činjenicu da kada se kombiniraju napori osam konja, kao što praksa pokazuje, gubi se 50% vuče.) Prema tome, vuča od 1 tone odgovara teretu kolica od 20 tona s osam konja. Toliki je zračni teret trebao nositi konji magdeburškog burgomestra! Kao da su trebali pokrenuti malu parnu lokomotivu, koja k tome nije bila postavljena na tračnice.
Izmjereno je da jak tegleći konj vuče kola snagom od samo 80 kg. Posljedično, da bi se razbile magdeburške hemisfere, jednolikim potiskom, bilo bi potrebno 1000/80 \u003d 13 konja sa svake strane.
Čitatelj će se vjerojatno začuditi kada sazna da se neki zglobovi našeg kostura ne raspadaju iz istog razloga kao magdeburške polutke. Naš zglob kuka su upravo takve magdeburške polutke. Moguće je izložiti ovaj zglob od mišićnih i hrskavičnih veza, a ipak bedro ne ispada: atmosferski tlak ga pritišće, jer nema zraka u međuzglobnom prostoru.

Nove Čapljine fontane

Uobičajeni oblik fontane, koji se pripisuje drevnom mehaničaru Heronu, vjerojatno je poznat mojim čitateljima. Dopustite mi da vas podsjetim na njegov uređaj, prije nego prijeđem na opis najnovijih modifikacija ove neobične naprave. Heronova fontana (sl. 60) sastoji se od triju posuda: gornje otvorene a i dviju kuglastih b i c, hermetički zatvorene. Posude su povezane s tri cijevi čiji je položaj prikazan na slici. Kada u a ima malo vode, kuglica b je ispunjena vodom, a kuglica c zrakom, fontana počinje raditi: voda teče kroz cijev od a do c. istiskivanje zraka odatle u kuglu b; pod pritiskom nadolazećeg zraka, voda iz b juri u cijev i poput fontane udara u posudu a. Kada je kuglica b prazna, fontana prestaje kucati.

Slika 59. Kosti naših zglobova kuka ne raspadaju se zbog atmosferskog tlaka, kao što su magdeburške polutke zadržane.

Slika 60. Antička Čapljina fontana.

Slika 61. Moderna modifikacija Čapljine fontane. Iznad - varijanta uređaja ploče.
Ovo je drevni oblik Heronove fontane. Već u naše vrijeme, učitelj u Italiji, potaknut na domišljatost oskudnom opremom svoje fizikalne učionice, pojednostavio je konstrukciju Heronove fontane i izmislio takve njezine modifikacije koje svatko može izvesti uz pomoć najjednostavnijih sredstava (Sl. 61). Umjesto loptica koristio je ljekarničke bočice; umjesto staklenih ili metalnih cijevi, uzeo sam gumene. Gornja posuda ne mora biti perforirana: u nju se jednostavno mogu umetnuti krajevi cijevi, kao što je prikazano na sl. 61 gore.
U ovoj modifikaciji, uređaj je puno praktičniji za korištenje: kada sva voda iz posude b prelije kroz posudu a u posudu c, možete jednostavno presložiti posude b i c i fontana ponovno radi; ne smijemo zaboraviti, naravno, ni vršak presaditi na drugu cijev.
Još jedna pogodnost modificirane fontane je što omogućuje proizvoljno mijenjanje položaja posuda i proučavanje kako udaljenost razina posuda utječe na visinu mlaza.
Ako želite višestruko povećati visinu mlaza, to možete postići tako da u donjim tikvicama opisanog uređaja vodu zamijenite živom, a zrak vodom (slika 62). Rad uređaja je jasan: živa, prelijevajući se iz posude c u posudu b, istiskuje vodu iz nje i ona šiklja poput fontane. Znajući da je živa 13,5 puta teža od vode, možemo izračunati koliko visoko treba dići mlaz fontane. Označimo razliku razina kao h1, h2, h3, redom. Pogledajmo sada pod kojim silama živa teče iz posude c (slika 62) u posudu b. Živa u spojnoj cijevi je pod pritiskom s obje strane. S desne strane, na njega utječe razlika tlaka h2 živinih stupaca (što je ekvivalentno tlaku od 13,5 puta višeg vodenog stupca, 13,5 h2) plus tlak vodenog stupca h1. Vodeni stupac h3 pritišće lijevo. Zbog toga se živa silom odnosi
13,5h2 + h1 - h3.
Ali h3 – h1 = h2; dakle, zamijenimo h1 - h3 sa minus h2 i dobijemo:
13,5h2 - h2 tj. 12,5h2.
Dakle, živa ulazi u posudu b pod pritiskom težine vodenog stupca visine 12,5 h2. Teoretski, fontana bi stoga trebala kucati do visine koja je jednaka razlici u razinama žive u posudama, pomnoženoj s 12,5. Trenje donekle smanjuje ovu teoretsku visinu.
Ipak, opisani uređaj pruža prikladnu priliku za dobivanje visokog mlaza. Da biste natjerali, na primjer, fontanu da kuca do visine od 10 m, dovoljno je podići jednu limenku iznad druge za oko jedan metar. Zanimljivo je da, kao što se vidi iz našeg proračuna, povišenje ploče a iznad tikvica sa živom nimalo ne utječe na visinu mlaza.

Slika 62. Živina tlačna fontana. Mlaz otkucaja deset puta veći od razlike u razinama žive.

Varljive posude

U stara vremena - u 17. i 18. stoljeću - plemići su se zabavljali sljedećom poučnom igračkom: izrađivali su šalicu (ili vrč) u čijem su gornjem dijelu bili veliki šareni izrezi (sl. 63). Takvu kriglu, zalivenu vinom, nudili su neukom gostu, nad kojim se moglo nekažnjeno smijati. Kako piti iz njega? Ne možete ga nagnuti: vino će teći iz mnogih rupa, a ni kap neće doći do vaših usta. Bit će to kao u bajci:

Slika 63. Varljivi vrč s kraja 18. stoljeća i tajna njegove izrade.
Dušo, pijem pivo,
Da, samo je smočio brk.
Ali tko je znao tajnu rasporeda takvih šalica, tajnu prikazanu na sl. 63 desno, - prstom je začepio rupu B, uzeo kljun u usta i uvukao tekućinu u sebe ne naginjući posudu: vino se diglo kroz rupu E duž kanala unutar drške, zatim duž njegovog nastavka C unutar gornjeg ruba šalice i došao do izljeva.
Ne tako davno slične su šalice izrađivali i naši keramičari. Dogodilo mi se u jednoj kući vidjeti primjer njihovog rada, prilično vješto skrivajući tajnu izrade plovila; na šalici je bio natpis: "Pijte, ali ne prelijte."

Koliko je teška voda u prevrnutoj čaši?

"Naravno, ništa ne teži: voda se ne drži u takvoj čaši, ona se izlijeva", kažete.
- A ako ne izlije? Pitat ću. - Što onda?
Zapravo, moguće je držati vodu u prevrnutoj čaši da se ne izlije. Ovaj slučaj je prikazan na sl. 64. Prevrnuti stakleni pehar, privezan na dnu za jednu vagu, napunjen je vodom, koja se ne izlijeva, pošto su rubovi pehara uronjeni u posudu s vodom. Potpuno ista prazna čaša stavlja se na drugu posudu vage.
Koja će vaga prevagnuti?

Slika 64. Koji će pehar pobijediti?
Povući će onaj za koji je vezana prevrnuta čaša s vodom. Ovo staklo doživljava puni atmosferski tlak odozgo i atmosferski tlak odozdo, oslabljen težinom vode sadržane u staklu. Da bi se šalice uravnotežile, bilo bi potrebno napuniti vodom čašu postavljenu na drugu šalicu.
Pod tim je dakle uvjetima voda u prevrnutoj čaši jednaka težini kao u čaši stavljenoj na dno.

Zašto se brodovi privlače?

U jesen 1912. prekooceanski parobrod Olympic, tada jedan od najvećih brodova na svijetu, doživio je sljedeći incident. Olympic je plovio pučinom, a gotovo paralelno s njim, na udaljenosti od stotina metara, velikom je brzinom prošao još jedan brod, znatno manji oklopni krstaš Gauk. Kada su oba broda zauzela položaj prikazan na sl. 65 dogodilo se nešto neočekivano: manji brod je brzo skrenuo s putanje, kao da se pokorava nekoj nevidljivoj sili, okrenuo pramac velikom parobrodu i, ne slušajući kormilo, krenuo gotovo ravno prema njemu. Došlo je do sudara. Gauk je zabio nos u Olmpikov bok; udarac je bio toliko jak da je "Gauk" napravio veliku rupu na boku "Olimpika".

Slika 65. Položaj parobroda "Olympic" i "Gauk" prije sudara.
Kad je ovaj čudni slučaj razmatran na pomorskom sudu, kapetan giganta "Olympic" proglašen je krivim jer, - glasilo je sudsko rješenje - nije izdao nikakvu naredbu da se ustupi prolaz "Gauku" koji je išao prijeko.
Sud, dakle, nije ovdje vidio ništa izvanredno: kapetanovu običnu nepažnju, ništa više. U međuvremenu se dogodila sasvim nepredviđena okolnost: slučaj međusobnog privlačenja brodova na moru.
Takvi su se slučajevi događali više puta, vjerojatno i prije, s paralelnim kretanjem dvaju brodova. Ali dok se nisu izgradili vrlo veliki brodovi, ovaj se fenomen nije očitovao tolikom snagom. Kada su vode oceana počele preorati "plutajuće gradove", fenomen privlačnosti brodova postao je mnogo uočljiviji; zapovjednici ratnih brodova računaju s njim pri manevriranju.
Vjerojatno su iz istog razloga nastale i brojne nesreće malih brodova koji su plovili u blizini velikih putničkih i vojnih brodova.
Što objašnjava ovu privlačnost? Naravno, ne može biti govora o privlačnosti prema Newtonovom zakonu univerzalne gravitacije; već smo vidjeli (u poglavlju IV) da je to privlačenje previše zanemarivo. Razlog pojave je sasvim druge vrste i objašnjava se zakonitostima strujanja tekućina u cijevima i kanalima. Može se dokazati da ako tekućina teče kroz kanal koji ima suženja i proširenja, tada u uskim dijelovima kanala teče brže i stvara manji pritisak na stijenke kanala nego na širokim mjestima, gdje teče mirnije i stvara veći pritisak. na zidovima (tzv. „Bernoullijev princip“).“).
Isto vrijedi i za plinove. Taj se fenomen u doktrini plinova naziva Clément-Desorme efekt (prema fizičarima koji su ga otkrili) i često se naziva "aerostatički paradoks". Prvi put je ovaj fenomen, kako kažu, otkriven slučajno pod sljedećim okolnostima. U jednom od francuskih rudnika radniku je naređeno da štitom zatvori otvor vanjskog otvora kroz koji se u rudnik dovodi komprimirani zrak. Radnik se dugo borio s mlazom zraka, ali odjednom je štit sam od sebe zalupio otvor takvom snagom da bi, da štit nije bio dovoljno velik, bio uvučen u ventilacijski otvor zajedno s prestrašenim radnikom.
Usput, ova značajka protoka plinova objašnjava djelovanje raspršivača. Kad puhnemo (si. 67) u koljeno a, završavajući suženjem, zrak, prolazeći u suženje, smanjuje svoj tlak. Dakle, iznad cijevi b je zrak sniženog tlaka, pa prema tome tlak atmosfere tjera tekućinu iz stakla uz cijev; na otvoru tekućina ulazi u mlaz upuhanog zraka i raspršuje se u njemu.
Sada ćemo shvatiti koji je razlog privlačnosti brodova. Kada dva parna broda plove paralelno jedan uz drugi, između njihovih bokova nastaje neka vrsta vodenog kanala. U običnom kanalu zidovi miruju, a voda se kreće; ovdje je obrnuto: voda miruje, ali se zidovi pomiču. Ali djelovanje sila se nimalo ne mijenja: na uskim mjestima pokretne kapaljke voda manje pritišće stijenke nego u prostoru oko parnjaka. Drugim riječima, stranice parobroda okrenute jedna prema drugoj imaju manji pritisak s vodene strane nego vanjski dijelovi brodova. Što bi se trebalo dogoditi kao rezultat toga? Brodovi se moraju, pod pritiskom vanjske vode, kretati jedan prema drugome, te je prirodno da se manji brod primjetnije pomiče, dok masivniji ostaje gotovo nepomičan. Zato je privlačnost posebno jaka kada veliki brod brzo prođe pored malog.

Slika 66. U uskim dijelovima kanala voda teče brže i manje pritišće stijenke nego u širokim.

Slika 67. Pištolj za prskanje.

Slika 68. Strujanje vode između dva jedrenjaka.
Dakle, privlačnost brodova je zbog usisnog djelovanja tekuće vode. To objašnjava i opasnost brzaka za kupače, usisni učinak whirlpoola. Može se izračunati da strujanje vode u rijeci umjerenom brzinom od 1 m u sekundi uvlači ljudsko tijelo snagom od 30 kg! Takvoj se sili nije lako oduprijeti, pogotovo u vodi, kada nam težina vlastitog tijela ne pomaže u održavanju stabilnosti. Konačno, djelovanje uvlačenja brzog vlaka objašnjava se istim Bernoullijevim principom: vlak pri brzini od 50 km na sat vuče osobu u blizini silom od oko 8 kg.
Fenomen povezan s "Bernoullijevim principom", iako prilično čest, malo je poznat među nestručnjacima. Stoga će biti korisno detaljnije se zadržati na njemu. Slijedi izvadak iz članka na ovu temu objavljenog u znanstveno-popularnom časopisu.

Bernoullijev princip i njegove posljedice

Princip koji je prvi iznio Daniel Bernoulli 1726. godine kaže: u mlazu vode ili zraka tlak je visok ako je brzina mala, a tlak je nizak ako je brzina velika. Postoje poznata ograničenja ovog načela, ali se ovdje nećemo zadržavati na njima.
Riža. 69 ilustrira ovo načelo.
Zrak se upuhuje kroz cijev AB. Ako je presjek cijevi malen, kao u a, brzina zraka je velika; gdje je presjek velik, kao u b, brzina zraka je mala. Gdje je brzina velika, tlak je nizak, a gdje je brzina mala, tlak je visok. Zbog niskog tlaka zraka u a, tekućina u cijevi C se diže; u isto vrijeme jaki tlak zraka u b uzrokuje tonjenje tekućine u cijevi D.

Slika 69. Ilustracija Bernoullijevog principa. U suženom dijelu (a) cijevi AB tlak je manji nego u širokom dijelu (b).
Na sl. 70 cijev T je postavljena na bakreni disk DD; zrak se upuhuje kroz cijev T i dalje pored slobodnog diska dd. Zrak između dva diska ima veliku brzinu, ali ta brzina brzo opada kako se približava rubovima diskova, jer se presjek protoka zraka brzo povećava, a inercija zraka koji istječe iz prostora između diskova je nadvladati. Ali tlak zraka koji okružuje disk je velik, jer je brzina mala, a tlak zraka između diskova je mali, jer je brzina velika. Stoga zrak koji okružuje disk ima veći učinak na diskove, nastojeći ih približiti nego strujanje zraka između diskova, nastojeći ih razdvojiti; uslijed toga se disk dd to jače lijepi za disk DD, što je strujanje zraka u T jače.
Riža. 71 predstavlja analogiju sa sl. 70, ali samo s vodom. Voda koja se brzo kreće na DD disku je na niskoj razini i diže se do više razine mirne vode u bazenu dok kruži oko rubova diska. Stoga mirna voda ispod diska ima veći tlak od vode koja se kreće iznad diska, što uzrokuje podizanje diska. Šipka P ne dopušta bočni pomak diska.

Slika 70. Iskustvo s diskovima.

Slika 71. Disk DD se diže na šipku P kada se na njega izlije mlaz vode iz spremnika.
Riža. 72 prikazuje laganu kuglu koja lebdi u mlazu zraka. Zračni mlaz udara loptu i sprječava njen pad. Kada lopta iskoči iz mlaza, okolni je zrak gura natrag u mlaz jer je tlak okolnog zraka male brzine visok, a tlak zraka velike brzine u mlazu nizak.
Riža. 73 predstavlja dva broda koji se kreću jedan pored drugog u mirnoj vodi, ili, što je isto, dva broda koji stoje jedan pored drugog i plove oko vode. Protok je ograničeniji u prostoru između posuda, a brzina vode u tom prostoru je veća nego na obje strane posuda. Stoga je tlak vode između brodova manji nego na obje strane brodova; veći pritisak vode koja okružuje brodove ih približava. Mornari dobro znaju da se dva broda koji plove jedan pored drugog jako privlače.

Slika 72. Lopta oslonjena na mlaz zraka.

Slika 73. Dva broda koja se kreću paralelno kao da se privlače.

Slika 74. Kada se brodovi kreću naprijed, brod B okreće pramac prema brodu A.

Slika 75. Ako se između dviju svjetlosnih kuglica upuhuje zrak one se približavaju jedna drugoj dok se ne dodirnu.
Ozbiljniji slučaj može se dogoditi kada jedan brod slijedi drugi, kao što je prikazano na sl. 74. Dvije sile F i F, koje spajaju brodove, nastoje ih okrenuti, te se brod B okreće prema L znatnom snagom. Sudar je u ovom slučaju gotovo neizbježan, jer kormilo nema vremena promijeniti smjer broda.
Fenomen opisan u vezi sa sl. 73 može se demonstrirati upuhivanjem zraka između dvije lagane gumene kuglice obješene kao što je prikazano na sl. 75. Ako se između njih upuhne zrak, približe se i udare se.

Namjena ribljeg mjehura

O tome kakvu ulogu igra plivaći mjehur riba, obično govore i pišu - činilo bi se prilično vjerojatnim - sljedeće. Da bi izašla iz dubine u površinske slojeve vode, riba napuhuje plivaći mjehur; tada se obujam njenog tijela povećava, težina istisnute vode postaje veća od vlastite težine - i, prema zakonu plivanja, riba se diže. Da bi zaustavila uspon ili silazak, ona, naprotiv, stisne svoj plivaći mjehur. Volumen tijela, a s njim i težina istisnute vode se smanjuju i riba tone na dno prema Arhimedovom zakonu.
Takva pojednostavljena ideja o namjeni plivaćeg mjehura riba datira još iz vremena znanstvenika Firentinske akademije (XVII. stoljeće), a izrazio ju je profesor Borelli 1685. godine. Više od 200 godina bila je prihvaćena bez prigovora , uspjela se ukorijeniti u školskim udžbenicima, a tek radovima novih istraživača (Moreau, Charbonel) otkrivena je potpuna nedosljednost ove teorije,
Mjehurić je nedvojbeno u vrlo bliskoj vezi s plivanjem riba, budući da su ribe, kojima je mjehurić umjetno uklonjen tijekom pokusa, mogle ostati u vodi samo napornim radom svojih peraja, a kad je taj rad prestao, padale su prema dnu. Koja je njegova prava uloga? Vrlo ograničeno: samo pomaže ribi da ostane na određenoj dubini - točno na onoj gdje je težina vode koju riba istisne jednaka težini same ribe. Kada riba, radom svojih peraja, padne ispod ove razine, njeno tijelo, doživljavajući veliki vanjski pritisak vode, skuplja se, stišćući mjehurić; težina istisnutog volumena vode se smanjuje, postaje manja od težine ribe, a riba nekontrolirano pada. Što niže pada, to je pritisak vode jači (za 1 atmosferu pri spuštanju na svakih 10 m), tijelo ribe se više stišće i brže nastavlja padati.
Ista stvar, samo u suprotnom smjeru, događa se kada se riba, nakon što je napustila sloj u kojem je bila u ravnoteži, radom svojih peraja pomakne u više slojeve. Njezino tijelo, oslobođeno dijela vanjskog pritiska i još uvijek iznutra prska plivaćim mjehurom (u kojem je tlak plina do ove točke bio u ravnoteži s tlakom okolne vode), povećava se u volumenu i kao rezultat , lebdi više. Što se riba više diže, tijelo joj se više nadima, a samim tim i brže se diže. Riba to ne može spriječiti "stiskanjem mjehura", jer su stijenke njezinog plivaćeg mjehura lišene mišićnih vlakana koja bi mogla aktivno mijenjati njegov volumen.
Da se takvo pasivno širenje obujma tijela stvarno događa kod riba, potvrđuje i sljedeći pokus (slika 76). Ukljeva u kloroformiranom stanju stavlja se u zatvorenu posudu s vodom, u kojoj se održava povišeni tlak, blizak onom koji vlada na određenoj dubini u prirodnom rezervoaru. na površini vode, riba leži neaktivna, trbuhom prema gore. Uronjen malo dublje, ponovno izranja na površinu. Postavljena bliže dnu, tone na dno. Ali u razmaku između obje razine nalazi se sloj vode u kojem riba ostaje u ravnoteži – ne tone i ne pluta. Sve ovo postaje jasno ako se prisjetimo onoga što je upravo rečeno o pasivnom širenju i skupljanju plivaćeg mjehura.
Dakle, suprotno uvriježenom mišljenju, riba ne može dobrovoljno napuhati i stegnuti svoj plivaći mjehur. Promjene njegovog volumena nastaju pasivno, pod utjecajem povećanog ili oslabljenog vanjskog pritiska (prema Boyle-Mariotteovom zakonu). Ove promjene volumena ne samo da nisu korisne za ribu, već joj, naprotiv, štete, jer uzrokuju ili nezaustavljivo, sve ubrzanije padanje na dno, ili jednako tako nezaustavljivo i ubrzano izranjanje na površinu. Drugim riječima, mjehurić pomaže ribi da održi ravnotežu u stacionarnom položaju, ali je ta ravnoteža nestabilna.
Ovo je prava uloga plivaćeg mjehura riba, što se tiče njegove veze s plivanjem; obavlja li i druge funkcije u tijelu ribe i koje točno nije poznato, pa je taj organ još uvijek misteriozan. I samo se njegova hidrostatska uloga sada može smatrati potpuno razjašnjenom.
Zapažanja ribara potvrđuju ono što je rečeno.

Slika 76. Iskustvo s ukljevom.
Kod hvatanja ribe s velikih dubina događa se da se druge ribe puste na pola puta; ali, suprotno očekivanju, ne silazi ponovno u dubinu iz koje je izvađen, već, naprotiv, brzo izranja na površinu. Kod te i te ribe ponekad se primijeti da mjehur strši kroz usta.

Valovi i vihori

Mnogi od svakodnevnih fizikalnih pojava ne mogu se objasniti na temelju elementarnih zakona fizike. Čak i tako često promatrana pojava kao što su morski valovi za vjetrovitog dana ne može se u potpunosti objasniti u okviru školskog tečaja fizike. A što uzrokuje valove koji se raspršuju u mirnoj vodi s pramca parobroda u pokretu? Zašto se zastave vijore po vjetrovitom vremenu? Zašto je pijesak na morskoj obali valovit? Zašto iz tvorničkog dimnjaka izlazi dim?

Slika 77. Mirno ("laminarno") strujanje fluida u cijevi.

Slika 78. Vrtložno ("turbulentno") strujanje fluida u cijevi.
Za objašnjenje ovih i drugih sličnih pojava potrebno je poznavati značajke takozvanog vrtložnog gibanja tekućina i plinova. Pokušat ćemo ovdje reći nešto o vrtložnim pojavama i uočiti njihove glavne značajke, budući da se vrtlozi gotovo i ne spominju u školskim udžbenicima.
Zamislite tekućinu koja teče u cijevi. Ako se sve čestice tekućine gibaju duž cijevi u paralelnim linijama, tada imamo najjednostavniji oblik gibanja tekućine - mirno ili, kako kažu fizičari, "laminarno" strujanje. Međutim, to nipošto nije najčešći slučaj. Naprotiv, mnogo češće tekućine nemirno teku u cijevima; vrtlozi idu od stijenki cijevi prema njezinoj osi. Ovo je vrtložno ili turbulentno gibanje. Tako npr. voda teče u cijevima vodovodne mreže (ako ne mislimo na tanke cijevi, gdje je strujanje laminarno). Vrtložno strujanje opaža se kad god brzina strujanja danog fluida u cijevi (danog promjera) dosegne određenu vrijednost, takozvanu kritičnu brzinu.
Vrtlozi tekućine koji teku u cijevi mogu se učiniti vidljivima oku ako se u prozirnu tekućinu koja teče u staklenoj cijevi unese malo laganog praha, poput likopodija. Tada se jasno razlikuju vrtlozi koji idu od stijenki cijevi prema njezinoj osi.
Ova značajka vrtložnog strujanja koristi se u tehnologiji za izradu hladnjaka i hladnjaka. Tekućina koja turbulentno teče u cijevi s ohlađenim stijenkama dovodi sve svoje čestice u dodir s hladnim stijenkama puno brže nego kad se kreće bez vrtloga; treba imati na umu da su same tekućine loši vodiči topline i da se, u nedostatku miješanja, vrlo sporo hlade ili zagrijavaju. Živa toplinska i materijalna izmjena krvi s tkivima koja se njome ispiraju također je moguća samo zato što njezino strujanje u krvnim žilama nije laminarno, nego vrtložno.
Ono što je rečeno o cijevima jednako vrijedi i za otvorene kanale i korita: u kanalima i rijekama voda teče nemirno. Prilikom preciznog mjerenja brzine rijeke, instrument detektira mreškanje, posebno blizu dna: mreškanje ukazuje na stalno mijenjanje smjera toka, tj. vrtloge. Čestice riječne vode kreću se ne samo duž riječnog kanala, kako se obično zamišlja, već i iz banke do sredine . Zato je netočna tvrdnja da u dubinama rijeke voda ima istu temperaturu tijekom cijele godine, naime + 4 °C: zbog miješanja temperatura vode koja teče pri dnu rijeke (ali ne i jezero) isti je kao i na površini. Vrtlozi koji se stvaraju na dnu rijeke nose sa sobom lagani pijesak i ovdje stvaraju pješčane "valove". Isto se može vidjeti na pješčanoj morskoj obali, ispranoj nadolazećim valom (slika 79). Kad bi tok vode blizu dna bio miran, pijesak na dnu imao bi ravnu površinu.

Slika 79. Nastanak pješčanih valova na morskoj obali djelovanjem vodenih vrtloga.

Slika 80. Valovito gibanje užeta u tekućoj vodi nastaje zbog stvaranja vrtloga.
Dakle, u blizini površine tijela koje ispire voda, formiraju se vrtlozi. O njihovom postojanju govori nam, primjerice, zmijoliki namotano uže razapeto duž vodene struje (kada je jedan kraj užeta vezan, a drugi slobodan). Što se ovdje događa? Dio užeta u blizini kojeg se stvorio vihor biva odnesen njime; ali u sljedećem trenutku taj se odsjek pomiče već drugim vrtlogom u suprotnom smjeru – dobiva se zmijoliki meandar (slika 80).
Od tekućina do plinova, od vode do zraka.
Tko nije vidio kako zračni vrtlozi odnose sa zemlje prašinu, slamu itd.? Ovo je manifestacija vrtložnog strujanja zraka duž površine zemlje. A kada zrak struji duž vodene površine, tada se na mjestima gdje se stvaraju vrtlozi, kao rezultat pada tlaka zraka ovdje, voda diže poput grbe - stvara se uzbuđenje. Isti uzrok stvara pješčane valove u pustinji i na padinama dina (Sl. 82).

Slika 81. Zastava koja se vijori na vjetru...

Slika 82. Valovita površina pijeska u pustinji.
Sada je lako razumjeti zašto se zastava trese na vjetru: događa joj se isto što i užetu u vodi. Tvrda ploča vjetra ne održava konstantan smjer vjetra, već, pokoravajući se vihorima, cijelo vrijeme oscilira. Istog su vrtložnog porijekla i oblačići dima koji izlaze iz tvorničkog dimnjaka; dimni plinovi struju kroz cijev u vrtložnom gibanju, koje se još neko vrijeme inercijom nastavlja izvan cijevi (slika 83).
Važnost turbulentnog kretanja zraka za zrakoplovstvo je velika. Krilima zrakoplova daje se takav oblik u kojem je mjesto razrjeđivanja zraka ispod krila ispunjeno materijom krila, a efekt vrtloga iznad krila, naprotiv, pojačan je. Kao rezultat toga, krilo je poduprto odozdo, a usisano odozgo (slika 84). Slični fenomeni se događaju kada ptica lebdi raširenih krila.

Slika 83. Oblačići dima koji izlaze iz tvorničkog dimnjaka.
Kako djeluje vjetar koji puše preko krova? Vrtlozi stvaraju razrijeđenost zraka iznad krova; pokušavajući izjednačiti pritisak, zrak ispod krova, nošen prema gore, pritišće ga. Kao rezultat toga, događa se nešto što se, nažalost, često mora promatrati: lagani, labavo pričvršćeni krov otpuhne vjetrom. Iz istog razloga velika prozorska stakla vjetar istiskuje iznutra (a ne lomi ih pritisak izvana). Međutim, te se pojave lakše mogu objasniti smanjenjem tlaka u pokretnom zraku (vidi Bernoullijev princip gore, str. 125).
Kada dvije struje zraka različite temperature i vlažnosti teku jedna uz drugu, u svakoj se pojavljuju vrtlozi. Različiti oblici oblaka uglavnom su posljedica toga.
Vidimo koji je širok raspon pojava povezan s vrtložnim strujanjem.

Slika 84. Kojim silama djeluje krilo zrakoplova.
Raspodjela tlakova (+) i razrijeđenosti (-) zraka iznad krila na temelju pokusa. Kao rezultat svih uloženih napora, podupiranja i sisanja, krilo se nosi prema gore. (Pune linije pokazuju raspodjelu tlaka; isprekidane linije pokazuju isto s naglim povećanjem brzine leta)

Putovanje u utrobu Zemlje

Još se nitko nije spustio u Zemlju dublje od 3,3 km - a polumjer globusa je 6400 km. Još je jako dug put do središta Zemlje. Ipak, inventivni Jules Verne svoje je junake poslao duboko u utrobu Zemlje - ekscentričnog profesora Lidenbrocka i njegova nećaka Axela. U Putovanju u središte Zemlje opisao je nevjerojatne pustolovine ovih podzemnih putnika. Među iznenađenjima koja su zatekla ispod Zemlje, između ostalog, bilo je i povećanje gustoće zraka. Kako se diže, zrak se vrlo brzo razrjeđuje: njegova gustoća opada eksponencijalno, dok se visina uzdizanja povećava aritmetičkom progresijom. Naprotiv, spuštajući se ispod razine oceana, zrak bi pod pritiskom gornjih slojeva trebao postajati sve gušći. Podzemni putnici to, naravno, nisu mogli ne primijetiti.
Evo razgovora između ujaka znanstvenika i njegovog nećaka na dubini od 12 liga (48 km) u utrobi Zemlje.
“Pogledajte što pokazuje manometar? – upita ujak.
- Vrlo jak pritisak.
“Sad vidite da, kako se malo po malo spuštamo, postupno se navikavamo na kondenzirani zrak i uopće ne patimo od njega.
“Osim boli u ušima.
- Smeće!
"Vrlo dobro", odgovorio sam, odlučivši ne proturječiti ujaku. “Čak je lijepo biti na kondenziranom zraku. Jeste li primijetili kako se u njemu čuju glasni zvukovi?
- Naravno. U ovakvoj atmosferi čuli su i gluhi.
“Ali zrak će postajati sve gušći. Hoće li na kraju dobiti gustoću vode?
- Naravno: pod pritiskom od 770 atmosfera.
- I još niže?
– Gustoća će se još više povećati.
Kako ćemo onda sići dolje?
Napunit ćemo džepove kamenjem.
- Pa, striče, za sve imaš odgovor!
Nisam dalje ulazio u nagađanja, jer bih, možda, opet smislio kakvu prepreku koja bi naljutila strica. Bilo je, međutim, očito da bi pod pritiskom od nekoliko tisuća atmosfera zrak mogao prijeći u čvrsto stanje, a onda bismo, čak i pod pretpostavkom da možemo izdržati takav pritisak, ipak morali stati. Tu nikakvi argumenti neće pomoći.”

Fantazija i matematika

Ovako pripovijeda romanopisac; ali ali ispada, ako provjerimo činjenice, o kojima se govori u ovom odlomku. Za ovo ne moramo sići u utrobu Zemlje; za mali izlet u područje fizike dovoljno je opskrbiti se olovkom i papirom.
Prije svega, pokušat ćemo odrediti do koje dubine se trebamo spustiti kako bi se tlak atmosfere povećao za tisućiti dio. Normalni tlak atmosfere jednak je težini stupca žive od 760 mm. Da nismo uronjeni u zrak, nego u živu, morali bismo se spustiti samo 760/1000 = 0,76 mm da bi se tlak povećao za tisućiti dio. U zrak se, naravno, za to moramo spustiti puno dublje, i to točno onoliko puta koliko je zrak lakši od žive - 10.500 puta. To znači da da bi se tlak povećao za tisućiti dio normale, morat ćemo se spustiti ne za 0,76 mm, kao kod žive, već za 0,76x10500, tj. za gotovo 8 m. Kada ćemo se još jednom spustiti 8 m, tada će se povećani tlak povećati za još 1000 svoje magnitude, i tako dalje ... Na kojoj god razini da smo - na samom "stropu svijeta" (22 km), na vrhu Mount Everesta (9 km ) ili blizu površine oceana, - moramo se spustiti 8 m kako bi se tlak atmosfere povećao za 1000-ti dio izvorne vrijednosti. Ispada, dakle, takva tablica povećanja tlaka zraka s dubinom:
tlak u razini tla
760 mm = normalno
"dubina 8 m" \u003d 1,001 normalno
"dubina 2x8" \u003d (1.001) 2
"dubina 3x8" \u003d (1.001) 3
"dubina 4x8" \u003d (1.001) 4
I općenito, na dubini od nx8 m, tlak atmosfere je (1,001) n puta veći od normalnog; a dok tlak nije jako visok toliko će se povećati i gustoća zraka (Mariotteov zakon).
Imajte na umu da u ovaj slučaj govorimo, kao što se vidi iz romana, o produbljivanju u Zemlju za samo 48 km, pa se stoga slabljenje gravitacije i s tim povezano smanjenje težine zraka može zanemariti.
Sada možete izračunati kolika je bila, otprilike. pritisak koji su podzemni putnici Julesa Vernea doživjeli na dubini od 48 km (48 000 m). U našoj formuli, n je jednako 48000/8 = 6000. Moramo izračunati 1,0016000. Budući da je množenje 1,001 samim sobom 6000 puta prilično dosadno i dugotrajno, obratit ćemo se na pomoć logaritama. za koje je Laplace s pravom rekao da smanjenjem rada udvostručuju vijek kalkulatora. Uzimajući logaritam, imamo: logaritam nepoznate je jednak
6000 * log 1,001 = 6000 * 0,00043 = 2,6.
Logaritmom od 2,6 nalazimo željeni broj; jednako je 400.
Dakle, na dubini od 48 km pritisak atmosfere je 400 puta jači od normalnog; Gustoća zraka pod takvim pritiskom povećat će se, kako su pokusi pokazali, 315 puta. Stoga je dvojbeno da naši podzemni putnici ne bi uopće patili, osjećajući samo "bol u ušima" ... U romanu Julesa Verpea, međutim, kaže se da su ljudi dosegli još veće podzemne dubine, naime 120 i čak 325 km. Tlak zraka mora da je tamo dosegao monstruozne stupnjeve; osoba je u stanju bezopasno podnijeti tlak zraka ne veći od tri ili četiri atmosfere.
Kad bismo istom formulom počeli računati na kojoj dubini zrak postaje gust poput vode, odnosno postaje 770 puta gušći, dobili bismo brojku: 53 km. Ali ovaj rezultat nije točan, jer pri visokim tlakovima gustoća plina više nije proporcionalna tlaku. Mariotteov zakon je sasvim istinit samo za ne prevelike pritiske, koji ne prelaze stotine atmosfera. Evo podataka o gustoći zraka dobivenih iskustvom:
Gustoća tlaka
200 atmosfera... 190
400" .............. 315
600" .............. 387
1500" ............. 513
1800" ............. 540
2100" ............. 564
Povećanje gustoće, kao što vidimo, primjetno zaostaje za povećanjem tlaka. Uzalud je znanstvenik Jules Verne očekivao da će doći do dubine gdje je zrak gušći od vode - on to ne bi morao čekati, jer zrak dostiže gustoću vode tek pri tlaku od 3000 atmosfera, a tada gotovo ne sabija se. Ne može biti govora o pretvaranju zraka u čvrsto stanje jednim pritiskom, bez jakog hlađenja (ispod minus 146 °).
Pošteno je, međutim, reći da je dotični roman Julesa Vernea objavljen puno prije nego što su sada navedene činjenice postale poznate. To opravdava autora, iako ne ispravlja pripovijest.
Koristit ćemo formulu danu ranije za izračunavanje najveće dubine rudnika, na čijem dnu osoba može ostati bez štete za svoje zdravlje. Najviši tlak zraka koji naše tijelo još može podnijeti je 3 atmosfere. Označavajući željenu dubinu rudnika kroz x, imamo jednadžbu (1.001) x / 8 \u003d 3, iz koje (logaritamski) izračunavamo x. Dobivamo x = 8,9 km.
Dakle, osoba bi mogla biti bez štete na dubini od gotovo 9 km. Kad bi Tihi ocean odjednom presušio, ljudi bi gotovo posvuda mogli živjeti na njegovom dnu.

U dubokom rudniku

Tko se približio središtu Zemlje – ne u pisčevoj mašti, nego u stvarnosti? Naravno, rudari. Već znamo (vidi IV. poglavlje) da je najdublji rudnik na svijetu iskopan u Južnoj Africi. Ide dublje od 3 km. Ovdje ne mislimo na dubinu prodiranja svrdla, koja doseže 7,5 km, već na produbljivanje samih ljudi. Evo što npr. o rudniku u rudniku Morro Velho (dubina oko 2300 m) govori francuski pisac dr. Luc Durten, koji ga je osobno posjetio:
“Čuveni rudnici zlata Morro Velho nalaze se 400 km od Rio de Janeira. Nakon 16 sati vožnje prugom po stjenovitom terenu, spuštate se u duboku dolinu okruženu džunglom. Ovdje jedna engleska tvrtka kopa zlatonosne žile na dubinama koje čovjek dosad nije vidio.
Žila ide u dubinu koso. Rudnik ga prati sa šest rubova. Vertikalna okna - bunari, horizontalna - tuneli. Izuzetno je karakteristično za suvremeno društvo da najdublje okno iskopano u kori zemaljske kugle – najsmjeliji pokušaj čovjeka da prodre u utrobu planeta – nastaje u potrazi za zlatom.
Odjenite platneni kombinezon i kožnu jaknu. Budite oprezni: i najmanji kamenčić koji padne u bunar može vas ozlijediti. S nama će biti jedan od "kapetana" rudnika. Ulazite u prvi tunel, dobro osvijetljen. Drhtite od jezivog vjetra od 4°: ovo je ventilacija za hlađenje dubina rudnika.
Prošavši prvi bunar dubok 700 m u uskom metalnom kavezu, nalazite se u drugom tunelu. Siđeš do drugog bunara; zrak postaje sve topliji. Već ste ispod razine mora.
Počevši od sljedećeg bunara, zrak prži lice. Obliven znojem, pogrbljen pod niskim svodom, krećeš se prema brujanju bušilica. Goli ljudi rade u gustoj prašini; S njih curi znoj, ruke non-stop prolaze bocom vode. Ne dirajte fragmente rude, sada odlomljene: njihova temperatura je 57 °.
Što je rezultat ove strašne, odvratne stvarnosti? “Oko 10 kilograma zlata dnevno…”.
Opisujući fizičke uvjete na dnu rudnika i stupanj ekstremne eksploatacije radnika, francuski pisac bilježi visoku temperaturu, ali ne spominje povećani tlak zraka. Izračunajmo kako je na dubini od 2300 m. Kad bi temperatura ostala ista kao na površini Zemlje, tada bi se, prema nama već poznatoj formuli, gustoća zraka povećala za

Raz.
U stvarnosti temperatura ne ostaje konstantna, već raste. Stoga se gustoća zraka povećava ne tako značajno, ali manje. U konačnici, zrak na dnu rudnika razlikuje se po gustoći od zraka na površini Zemlje malo više nego zrak vrućeg ljetnog dana od ledenog zraka zime. Sada je jasno zašto ova okolnost nije privukla pažnju posjetitelja rudnika.
No, od velike važnosti je značajna vlažnost zraka u tako dubokim rudnicima, što boravak u njima čini nepodnošljivim na visokim temperaturama. U jednom od južnoafričkih rudnika (Johansburg), na dubini od 2553 m, vlažnost doseže 100% na 50°C; sada se ovdje uređuje takozvana "umjetna klima", a učinak hlađenja instalacije jednak je 2000 tona leda.

Gore sa stratostatima

U prethodnim člancima mentalno smo putovali u utrobu zemlje, a pomogla nam je formula za ovisnost tlaka zraka o dubini. Odvažimo se sada prema gore i koristeći istu formulu, vidimo kako se tlak zraka mijenja na velikim visinama. Formula za ovaj slučaj ima sljedeći oblik:
p = 0,999h/8,
gdje je p tlak u atmosferama, h visina u metrima. Razlomak 0,999 ovdje je zamijenio broj 1,001, jer se pri pomicanju za 8 m tlak ne povećava za 0,001, već se smanjuje za 0,001.
Počnimo s rješavanjem problema: koliko visoko se trebate popeti da se tlak zraka prepolovi?
Da bismo to učinili, izjednačimo tlak p = 0,5 u našoj formuli i počnemo tražiti visinu h. Dobivamo jednadžbu 0,5 \u003d 0,999h / 8, koju neće biti teško riješiti čitateljima koji znaju baratati logaritmima. Odgovor h = 5,6 km određuje visinu na kojoj se tlak zraka mora prepoloviti.
Krenimo sada još više, slijedeći hrabre sovjetske aeronaute, koji su dosegli visinu od 19 i 22 km. Ta visoka područja atmosfere već se nalaze u takozvanoj "stratosferi". Stoga se kugle na kojima se izvode takvi usponi nazivaju ne baloni, već "stratosferski baloni". Mislim da među ljudima starije generacije nije bilo barem jednog tko ne bi čuo nazive sovjetskih stratosferskih balona "SSSR" i "OAH-1", koji su 1933. i 1934. postavili svjetske rekorde visine: prvi - 19 km, drugi - 22 km.
Pokušajmo izračunati koliki je tlak atmosfere na tim visinama.
Za visinu od 19 km nalazimo da bi tlak zraka trebao biti
0,99919000/8 = 0,095 atm = 72 mm.
Za visinu od 22 km
0,99922000/8 = 0,066 atm = 50 mm.
Međutim, gledajući zapise stratonauta, nalazimo da su na navedenim visinama zabilježeni drugi pritisci: na visini od 19 km - 50 mm, na visini od 22 km - 45 mm.
Zašto izračun nije potvrđen? U čemu je naša greška?
Mariotteov zakon za plinove pri tako niskom tlaku sasvim je primjenjiv, no ovaj put smo napravili još jedan propust: smatrali smo da je temperatura zraka jednaka u cijeloj debljini od 20 kilometara, dok s visinom osjetno pada. U prosjeku prihvaćaju; da temperatura padne za 6,5° za svaki podignuti kilometar; to se događa do nadmorske visine od 11 km, gdje je temperatura minus 56 °, a zatim ostaje nepromijenjena na znatnoj udaljenosti. Ako se ova okolnost uzme u obzir (za što više nisu dovoljna sredstva elementarne matematike), dobit će se rezultati koji su puno sukladniji stvarnosti. Iz istog razloga, rezultati naših prethodnih proračuna koji se odnose na tlak zraka u dubinama također se moraju smatrati približnim.

Na ovoj stranici ću skupljati meni poznate knjige o zabavnoj fizici: knjige koje imam kod kuće, linkove na priče i recenzije takvih knjiga.

Dodajte u komentare koje zabavne znanstvene knjige znate.

N.M. Zubkov "Ukusna znanost" Iskustva i eksperimenti u kuhinji za djecu od 5 do 9 godina. Jednostavna mala knjiga. Snizio bih godine, prejednostavne i poznate pokuse, poput plivanja jajeta u slanoj vodi i zamatanja sladoleda u bundu. Uglavnom odgovori na dječja "zašto?". Iako, možda sam pretjerano zahtjevan) Dakle, u principu, sve je lijepo i razumljivo)

L. Gendenstein i drugi "Mehanika" je knjiga iz mog djetinjstva. U njemu se u obliku stripa prijatelji upoznaju sa zakonima mehanike. To se upoznavanje odvija u igri, u razgovoru, općenito, između vremena. Tada mi se jako sviđala, a i dalje mi se sviđa. Možda je s njom počela moja strast prema fizici?

"Dječja enciklopedija". Ovaj Talmud je također iz mog djetinjstva. Sadrži 5 svezaka. Ima i o umjetnosti, te o geografiji, biologiji, povijesti. A ovaj je prirodan. Koliko puta je otvorim, toliko sam uvjeren da stare enciklopedije nisu kao ove sadašnje. Crteži su istina crno-bijeli (uglavnom), ali postoji mnogo više informacija.

A. V. Lukyanova "Prava fizika za dječake i djevojčice". Prva knjiga o fizici koju sam sam kupio. Što reći? Nisam odmah impresioniran. Knjiga je velikog formata, crteži prekrasni, papir debeo, cijena visoka. A zapravo, ne puno. Ali, u principu, možete čitati, gledati slike sa svojim djetetom.

A. Dmitriev "Djedova škrinja". Ovaj mali pamflet mi je najdraži. Dizajnerski gotovo sam izdat, ali svi eksperimenti, znanstvene igračke opisani su na vrlo pristupačan i jednostavan način.

Tom Tit "Znanstvena zabava". Svugdje ovu knjigu jako hvale, ali ni meni se nije baš svidjela. Eksperimenti su zanimljivi. Ali objašnjenja nema. I bez objašnjenja nekako slabo ispadne.

Y. Perelman "Zabavna mehanika", "Fizika na svakom koraku", "Zabavna fizika". Perelman je, naravno, klasik žanra. Međutim, njegove knjige nisu za najmlađe.

Bruno Donath "Fizika u igrama". Izgleda kao Tom Tit, samo nekako lakše za moju percepciju i objašnjenja svih pokusa i igara su data.

LA. Sikoruk "Fizika za djecu". Nešto liči na moju "Mehaniku" Gendensteina iz djetinjstva. Ne, nema ovdje stripova, nego upoznavanje fizikalnih zakona prirode teče u razgovoru i ležerno. Ovu knjigu nisam našao u prodaji, jer je imam samo u tiskanom obliku.

Pa, moj zadnji hobi su kartice sa znanstvenim eksperimentima.

© 2009, Izdavačka kuća RIMIS, izdanje, dizajn

Tekst i slike restaurirani su prema knjizi “Zabavna fizika” Ya. I. Perelmana, koju je objavio P. P. Soikin (St. Petersburg) 1913. godine.

Sva prava pridržana. Nijedan dio elektroničke verzije ove knjige ne smije se reproducirati u bilo kojem obliku ili na bilo koji način, uključujući objavljivanje na internetu i korporativnim mrežama, za privatnu i javnu upotrebu, bez pismenog dopuštenja vlasnika autorskih prava.

© Elektronička verzija knjige koju je pripremio Liters (www.litres.ru)

"Zabavna fizika" - 85!

Priznajem: nedavno sam s uzbuđenjem listao prvo izdanje knjige - rodonačelnice novog književnog žanra. "Zabavna fizika" - tako je nazvao svog "prvenca", rođenog u Sankt Peterburgu prije 85 godina, njezin autor, tada malo poznati Jakov Isidorovič Perelman.

Zašto bibliografi, kritičari i popularizatori početak znanstvenog interesa nedvosmisleno povezuju s pojavom ove knjige? Zar ranije nije bilo ništa slično? I zašto je Rusiji suđeno da postane rodno mjesto novog žanra?

Naravno, i ranije su izlazile znanstveno-popularne knjige o raznim znanostima. Ako se ograničimo na fiziku, možemo se prisjetiti da su već u 19. stoljeću u inozemstvu iu Rusiji objavljene dobre knjige Beuysa, Tisandiera, Titusa i drugih autora. Međutim, radilo se o zbirkama eksperimenata iz fizike, često vrlo zabavnih, ali u pravilu bez objašnjenja suštine fizikalnih pojava koje su ti pokusi ilustrirali.

"Zabavna fizika" je prije svega veliki izbor (iz svih dijelova elementarne fizike) zabavnih problema, zamršenih pitanja, nevjerojatnih paradoksa. Ali ono što je najvažnije, sve navedeno svakako je u njemu popraćeno fascinantnim raspravama, ili neočekivanim komentarima, ili spektakularnim eksperimentima koji služe u svrhu intelektualne zabave i upoznavanja čitatelja s ozbiljnim proučavanjem znanosti.

Autor je nekoliko godina radio na sadržaju "Zabavne fizike", nakon čega je izdavač P. Soikin držao rukopis u redakcijskom "portfelju" dvije i pol godine, ne usuđujući se objaviti knjigu s tim naslovom. Ipak: tako fundamentalna znanost i odjednom ... zabavna fizika!

Ali duh je ipak pušten iz vrča i započeo je svoj pobjednički pohod, najprije u Rusiji (1913.-1914.), a zatim iu drugim zemljama. Za života autora knjiga je doživjela 13 izdanja, a svako sljedeće izdanje razlikovalo se od prethodnog: dopunjavalo se, otklanjali nedostaci, a tekst je ponovno uređivan.

Kako su knjigu prihvatili suvremenici? Evo nekoliko njezinih recenzija iz vodećih časopisa tog vremena.

“Među raznim pokušajima da se fizika zainteresira izborom “najzabavnijeg” stvari iz nje i manje ili više razigranim prikazom, knjiga gospodina Perelmana ističe se svojom promišljenošću i ozbiljnošću. Pruža dobar materijal za promatranje i razmišljanje sa svih odjela elementarne fizike, uredno objavljen i lijepo ilustriran” (N. Drenteln, Pedagoška zbirka).

“Vrlo poučna i zabavna knjiga, u najobičnijim i na prvi pogled jednostavnim pitanjima i odgovorima, predstavlja osnovne zakone fizike...” (“Novo vrijeme”).

“Knjiga je opskrbljena brojnim crtežima i toliko je zanimljiva da je teško ostaviti je bez čitanja do kraja. Mislim da u nastavi prirodnih znanosti učitelju može koristiti puno poučnih stvari iz ove divne knjige” (prof. A. Pogodin, “Jutro”).

“Gospodin Perelman nije ograničen samo na opisivanje raznih eksperimenata koji se mogu izvoditi kod kuće... Autor Zabavne fizike analizira mnoga pitanja koja nisu podložna eksperimentiranju kod kuće, ali su ipak zanimljiva i u biti i u obliku koji zna dati svom pripovijedanju« (»Fizičar amater«).

“Unutarnji sadržaj, obilje ilustracija, prekrasan izgled knjige i vrlo niska cijena - sve je to ključ njene široke distribucije ...” (N. Kamenshchikov, “Bulletin of Experimental Physics”).

I doista, "Zabavna fizika" dobila je ne samo široku, već najširu distribuciju. Dakle, kod nas je na ruskom izdana tridesetak puta i to u masovnim izdanjima. Ova nevjerojatna knjiga prevedena je na engleski, arapski, bugarski, španjolski, kanada, malajalam, marati, njemački, perzijski, poljski, portugalski, rumunjski, tamilski, telugu, finski, francuski, hindi, češki, japanski.

Down and Out nevolje su počele! Potaknut uspjehom čitatelja i kritike, Y. Perelman priprema i objavljuje 1916. drugu (ne nastavak prve, već drugu) knjigu o zabavnoj fizici. Dalje više. Jedna za drugom izlaze njegova zabavna geometrija, aritmetika, matematika, astronomija, mehanika, algebra - ukupno četrdesetak (!) znanstveno zabavnih knjiga.

“Zabavnu fiziku” čita nekoliko generacija čitatelja. Naravno, nisu svi koji su je pročitali postali znanstvenici, ali gotovo da nema fizičara, barem u Rusiji, koji to nije upoznat.

Sada u ruskom indeksu zabavnih knjiga postoji više od 150 grana znanosti. Nijedna zemlja nema takvo bogatstvo, a počasno mjesto među ovim publikacijama pripada, bez sumnje, Zabavnoj fizici.

Jurij Morozov

Izvor informacija - web stranica časopisa "Znanje je moć" www.znanie-sila.ru

Predgovor

Ova knjiga je samostalna zbirka koja nije nastavak prve knjige Zabavne fizike; naziva se "drugim" samo zato što je napisan kasnije od prvog. Uspjeh prve zbirke potaknuo je autora da obradi ostatak prikupljene građe, pa je tako nastala ova druga, odnosno još jedna knjiga, koja pokriva iste katedre školske fizike.

Ova knjiga Zabavne fizike, kao i prva, namijenjena je čitanju, a ne proučavanju. Njegov cilj nije toliko informirati čitatelja o novim spoznajama, koliko mu pomoći da „nauči ono što zna“, tj. produbiti i oživjeti osnovne informacije koje već ima iz fizike, naučiti ga svjesno njima upravljati i potaknuti ga da koristiti ih na mnoge načine. To se postiže, kao i u prvoj zbirci, razmatranjem šarolikog niza zagonetki, zamršenih pitanja, zabavnih problema, zabavnih paradoksa, neočekivanih usporedbi iz područja fizike, vezanih uz krug svakodnevnih pojava ili izvučenih iz popularnih djela opće i općenitih znanosti. znanstvena fantastika fantastika. Građu potonje vrste priređivač je osobito široko koristio, smatrajući je najprikladnijom za potrebe zbirke: riječ je o ulomcima iz poznatih romana Julesa Vernea, Wellsa, Kurda Lasswitza i dr. Fantastični pokusi, osim svoje kušnje, mogu igrati važnu ulogu u nastavi kao žive ilustracije; našli su mjesto za sebe čak i u školskim udžbenicima. “Njihov je cilj”, piše naš poznati učitelj V. L. Rozenberg, “osloboditi um od okova navike i razjasniti jedan od aspekata fenomena, čije je razumijevanje zamagljeno uobičajenim uvjetima koji napadaju um učenika. bez obzira na njegovu volju, zbog navike.”

Sastavljač je nastojao, koliko je mogao, izlaganju dati izvana zanimljivu formu, učiniti temu privlačnom, ne zaustavljajući se ponekad prije nego što privuče zanimanje izvana. Vodio se psihološkim aksiomom da interes subjektu povećava pažnju, pažnja olakšava razumijevanje te stoga pridonosi svjesnijem asimilacija.