Eksperimen menarik dalam fizik untuk kanak-kanak. Dalam lombong yang dalam

Dalam pelajaran fizik sekolah, guru selalu mengatakan bahawa fenomena fizikal ada di mana-mana dalam kehidupan kita. Kita sering melupakannya. Sementara itu, yang menakjubkan sudah dekat! Jangan berfikir bahawa anda memerlukan sesuatu yang ghaib untuk menganjurkan eksperimen fizikal di rumah. Dan inilah beberapa bukti untuk anda ;)

pensel magnet

Apa yang perlu disediakan?

• bateri.
• Pensel tebal.
• Kawat bertebat tembaga dengan diameter 0.2-0.3 mm dan panjang beberapa meter (lebih banyak lebih baik).
• Scotch.

Mengendalikan pengalaman

Putar wayar dengan ketat untuk menghidupkan pensel, tidak mencapai tepinya sebanyak 1 cm. Satu baris berakhir - putar satu lagi dari atas ke arah yang bertentangan. Dan seterusnya, sehingga semua wayar selesai. Jangan lupa tinggalkan dua hujung wayar 8–10 cm setiap satu bebas.Untuk mengelakkan belokan daripada terlepas selepas belitan, kencangkan dengan pita. Tanggalkan hujung wayar yang bebas dan sambungkannya ke kenalan bateri.

Apa yang berlaku?

Dapat magnet! Cuba bawa objek besi kecil kepadanya - klip kertas, jepit rambut. Tertarik!

Tuhan air

Apa yang perlu disediakan?

• Kayu yang diperbuat daripada kaca plexiglass (contohnya, pembaris pelajar atau sikat plastik biasa).
• Kain kering yang diperbuat daripada sutera atau bulu (contohnya, baju sejuk bulu).

Mengendalikan pengalaman

Buka paip supaya aliran air yang nipis mengalir. Gosok kayu atau sikat dengan kuat pada kain yang disediakan. Cepat dekatkan tongkat itu ke aliran air tanpa menyentuhnya.

Apa yang akan berlaku?

Pancutan air akan dibengkokkan oleh arka, tertarik pada kayu. Cuba perkara yang sama dengan dua kayu dan lihat apa yang berlaku.

gasing berputar

Apa yang perlu disediakan?

• Kertas, jarum dan pemadam.
• Sebatang kayu dan kain bulu kering dari pengalaman sebelumnya.

Mengendalikan pengalaman

Anda boleh menguruskan bukan sahaja air! Potong jalur kertas 1-2 cm lebar dan 10-15 cm panjang, bengkok di sepanjang tepi dan di tengah, seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Masukkan jarum dengan hujung runcing ke dalam pemadam. Seimbangkan bahagian atas bahan kerja pada jarum. Sediakan "tongkat ajaib", gosokkannya pada kain kering dan bawa ke salah satu hujung jalur kertas dari sisi atau atas, tanpa menyentuhnya.

Apa yang akan berlaku?

Jalur akan berayun ke atas dan ke bawah seperti buaian, atau ia akan berputar seperti karusel. Dan jika anda boleh memotong rama-rama daripada kertas nipis, maka pengalaman itu akan menjadi lebih menarik.

Ais dan api

(percubaan dijalankan pada hari yang cerah)

Apa yang perlu disediakan?

• Cawan kecil dengan bahagian bawah bulat.
• Sekeping kertas kering.

Mengendalikan pengalaman

Tuangkan ke dalam secawan air dan masukkan ke dalam peti sejuk. Apabila air bertukar menjadi ais, keluarkan cawan dan letakkan dalam mangkuk berisi air panas. Selepas beberapa ketika, ais akan terpisah dari cawan. Sekarang keluar ke balkoni, letakkan sekeping kertas di atas lantai batu balkoni. Dengan sekeping ais, fokuskan matahari pada sekeping kertas.

Apa yang akan berlaku?

Kertas itu harus hangus, kerana di tangan ia bukan lagi ais ... Adakah anda meneka bahawa anda membuat kaca pembesar?

Cermin yang salah

Apa yang perlu disediakan?

• Balang lutsinar dengan penutup yang ketat.
• Cermin.

Mengendalikan pengalaman

Tuangkan lebihan air ke dalam balang dan tutup penutup untuk mengelakkan gelembung udara masuk ke dalam. Letakkan balang terbalik pada cermin. Sekarang anda boleh melihat di cermin.

Zum masuk pada wajah anda dan lihat ke dalam. Akan ada lakaran kecil. Sekarang mula condongkan balang ke tepi tanpa mengangkatnya dari cermin.

Apa yang akan berlaku?

Pantulan kepala anda di dalam balang, tentu saja, juga akan condong sehingga ia terbalik, manakala kaki tidak akan kelihatan. Angkat balang dan pantulan akan terbalik semula.

Koktel Buih

Apa yang perlu disediakan?

• Segelas larutan garam yang kuat.
• Bateri dari lampu suluh.
• Dua keping dawai kuprum kira-kira 10 cm panjang.
• Kertas pasir halus.

Mengendalikan pengalaman

Bersihkan hujung wayar dengan kertas pasir halus. Sambungkan satu hujung wayar ke setiap kutub bateri. Celupkan hujung wayar yang bebas ke dalam segelas larutan.

Apa yang berlaku?

Buih akan naik berhampiran hujung wayar yang lebih rendah.

Bateri lemon

Apa yang perlu disediakan?

• Lemon, cuci bersih dan lap kering.
• Dua keping dawai kuprum berpenebat kira-kira 0.2–0.5 mm tebal dan 10 cm panjang.
• Klip kertas keluli.
• Mentol dari lampu suluh.

Mengendalikan pengalaman

Tanggalkan hujung bertentangan kedua-dua wayar pada jarak 2-3 cm. Masukkan klip kertas ke dalam lemon, skru hujung salah satu wayar kepadanya. Masukkan hujung wayar kedua ke dalam lemon 1-1.5 cm dari klip kertas. Untuk melakukan ini, mula-mula tusuk lemon di tempat ini dengan jarum. Ambil dua hujung wayar yang bebas dan pasangkan mentol pada sesentuh.

Apa yang akan berlaku?

Lampu akan menyala!

Laut sebegini wujud di negara yang dikenali manusia sejak zaman dahulu. Ini adalah Laut Mati Palestin yang terkenal. Airnya masin luar biasa, sehinggakan tidak ada satu pun makhluk hidup boleh hidup di dalamnya. Iklim Palestin yang panas dan tanpa hujan menyebabkan penyejatan air yang kuat dari permukaan laut. Tetapi hanya air tulen yang tersejat, manakala garam terlarut kekal di laut dan meningkatkan kemasinan air.Sebab itu air Laut Mati tidak mengandungi 2 atau 3 peratus garam (mengikut berat), seperti kebanyakan laut dan lautan, tetapi 27 peratus atau lebih; kemasinan meningkat dengan kedalaman. Jadi, bahagian keempat kandungan Laut Mati adalah garam yang terlarut dalam airnya. Jumlah garam di dalamnya dianggarkan sebanyak 40 juta tan.
Kemasinan tinggi Laut Mati menentukan salah satu cirinya: air laut ini jauh lebih berat daripada air laut biasa. Tidak mustahil untuk lemas dalam cecair seberat itu: badan manusia lebih ringan daripadanya.
Berat badan kita nyata kurang daripada berat isipadu air masin yang sama dan, oleh itu, mengikut undang-undang berenang, seseorang tidak boleh lemas di Laut Mati; ia terapung di dalamnya, seperti telur ayam terapung di dalam air masin (yang tenggelam dalam air tawar)
Ahli humor Mark Twain, yang melawat tasik-laut ini, menerangkan dengan terperinci lucu sensasi luar biasa yang dia dan rakan-rakannya alami semasa berenang di perairan deras di Laut Mati:
“Ia adalah berenang yang menyeronokkan! Kami tidak boleh lemas. Di sini anda boleh meregangkan badan di atas air dengan panjang penuh, berbaring telentang dan melipat tangan di atas dada, dengan sebahagian besar badan berada di atas air. Pada masa yang sama, anda boleh mengangkat kepala anda sepenuhnya ... Anda boleh berbaring dengan selesa di belakang anda, mengangkat koloni ke dagu anda dan menggenggamnya dengan tangan anda - tetapi anda tidak lama lagi akan berbalik, kerana kepala anda lebih berat. Anda boleh berdiri di atas kepala anda - dan dari tengah dada ke hujung kaki anda akan kekal keluar dari air, tetapi anda tidak akan dapat mengekalkan kedudukan ini untuk masa yang lama. Anda tidak boleh berenang di belakang anda, bergerak dengan ketara, kerana kaki anda terkeluar dari air dan anda perlu menolak hanya dengan tumit anda. Jika anda berenang menghadap ke bawah, maka anda tidak bergerak ke hadapan, tetapi ke belakang. Kuda itu sangat tidak stabil sehingga ia tidak boleh berenang atau berdiri di Laut Mati - ia segera berbaring di sisinya.
Pada rajah. 49 anda melihat seorang lelaki yang cukup selesa bertengger di permukaan Laut Mati; graviti tentu air yang besar membolehkan dia membaca buku dalam kedudukan ini, melindungi dirinya dengan payung daripada sinaran matahari yang menyala.
Air Kara-Bogaz-Gol (teluk Laut Caspian) dan air Tasik Elton yang tidak kurang masin, mengandungi 27% garam, mempunyai sifat luar biasa yang sama.
Sesuatu seperti ini dialami oleh pesakit yang mandi garam. Jika kemasinan air sangat tinggi, seperti, sebagai contoh, di perairan mineral Staraya Rusia, maka pesakit perlu melakukan banyak usaha untuk tinggal di bahagian bawah mandi. Saya mendengar seorang wanita yang dirawat di Staraya Russa mengadu dengan marah bahawa air "secara positif menolaknya keluar dari bilik mandi." Nampaknya dia cenderung untuk menyalahkan bukan undang-undang Archimedes, tetapi pentadbiran resort ...

Rajah 49. Seorang lelaki di permukaan Laut Mati (daripada gambar).

Rajah 50. Talian muatan di atas kapal. Penamaan jenama dibuat pada paras garis air. Untuk kejelasan, ia juga ditunjukkan secara berasingan dalam bentuk yang diperbesarkan. Maksud huruf dijelaskan dalam teks.
Tahap kemasinan air di laut yang berbeza agak berbeza, dan, dengan itu, kapal tidak duduk sama dalam air laut. Mungkin beberapa pembaca kebetulan melihat di atas kapal berhampiran garis air apa yang dipanggil "Tanda Lloyd" - tanda yang menunjukkan tahap mengehadkan garis air di dalam air dengan pelbagai ketumpatan. Sebagai contoh, ditunjukkan dalam Rajah. Talian beban 50 bermaksud paras garisan air yang mengehadkan:
dalam air tawar (Fresch Water) ............................... FW
di Lautan Hindi (India Summer) ....................... IS
dalam air masin pada musim panas (Musim Panas) .......................... S
dalam air masin pada musim sejuk (Musim Sejuk) ............................ W
semua sekali. Atlant. lautan pada musim sejuk (Winter North Atlantik) .. WNA
Kami telah memperkenalkan gred ini sebagai mandatori sejak 1909. Mari kita ambil perhatian sebagai kesimpulan bahawa terdapat pelbagai air, yang dalam bentuk tulennya, tanpa sebarang kekotoran, nyata lebih berat daripada biasa; graviti tentunya ialah 1.1, iaitu, 10% lebih daripada biasa; akibatnya, dalam kolam air sedemikian, seseorang yang tidak boleh berenang pun hampir tidak boleh lemas. Air sedemikian dipanggil air "berat"; formula kimianya ialah D2O (hidrogen dalam komposisinya terdiri daripada atom, dua kali lebih berat daripada atom hidrogen biasa, dan dilambangkan dengan huruf D). Air "berat" dibubarkan dalam jumlah yang tidak ketara dalam air biasa: dalam baldi air minuman ia mengandungi kira-kira 8 g.
Air berat komposisi D2O (mungkin terdapat tujuh belas jenis air berat dengan komposisi berbeza) kini sedang diekstrak hampir dalam bentuk tulennya; campuran air biasa adalah kira-kira 0.05%.

Bagaimanakah pemecah ais berfungsi?

Semasa mandi, jangan lepaskan peluang untuk melakukan eksperimen berikut. Sebelum meninggalkan tab mandi, buka saluran keluar semasa masih berbaring di bahagian bawah. Apabila semakin banyak badan anda mula muncul di atas air, anda akan merasakan berat secara beransur-ansur di atasnya. Pada masa yang sama, anda akan yakin dengan cara yang paling jelas bahawa berat badan yang hilang oleh badan di dalam air (ingat betapa ringannya anda rasa dalam mandi!), Muncul semula sebaik sahaja badan keluar dari air.
Apabila seekor ikan paus secara tidak sengaja membuat eksperimen sedemikian, mendapati dirinya terkandas pada air surut, akibatnya membawa maut kepada haiwan itu: ia akan dihancurkan oleh beratnya sendiri yang dahsyat. Tidak hairanlah ikan paus hidup dalam unsur air: daya apungan cecair menyelamatkan mereka daripada kesan buruk graviti.
Perkara di atas berkait rapat dengan tajuk artikel ini. Kerja pemecah ais adalah berdasarkan fenomena fizikal yang sama: bahagian kapal yang dibawa keluar dari air tidak lagi diimbangi oleh tindakan apungan air dan memperoleh berat "darat"nya. Seseorang tidak sepatutnya berfikir bahawa pemecah ais memotong ais semasa bergerak dengan tekanan berterusan busurnya - tekanan batang. Ini bukan cara pemecah ais berfungsi, tetapi pemotong ais. Cara tindakan ini hanya sesuai untuk ais yang agak nipis.
Pemecah ais laut tulen, seperti Krasin atau Yermak, berfungsi secara berbeza. Dengan tindakan mesin berkuasanya, pemecah ais menolak haluannya ke permukaan ais, yang untuk tujuan ini disusun dengan landai kuat di bawah air. Sebaik sahaja keluar dari air, haluan kapal memperoleh berat penuhnya, dan beban besar ini (untuk Yermak, berat ini mencapai, contohnya, sehingga 800 tan) memecahkan ais. Untuk meningkatkan tindakan, lebih banyak air sering dipam ke dalam tangki haluan pemecah ais - "balast cecair".
Beginilah cara pemecah ais beroperasi sehingga ketebalan ais tidak melebihi setengah meter. Ais yang lebih kuat dikalahkan oleh tindakan hentaman kapal. Pemecah ais berundur ke belakang dan mencecah tepi ais dengan keseluruhan jisimnya. Dalam kes ini, bukan lagi berat yang bertindak, tetapi tenaga kinetik kapal yang bergerak; kapal itu bertukar, seolah-olah menjadi peluru meriam dengan kelajuan rendah, tetapi jisim yang besar, menjadi seekor domba jantan.
Bumbung ais setinggi beberapa meter dipecahkan oleh tenaga pukulan berulang dari haluan kuat pemecah ais itu.
Seorang peserta dalam lintasan Sibiryakov yang terkenal pada tahun 1932, penjelajah kutub N. Markov, menerangkan operasi pemecah ais ini seperti berikut:
“Di antara ratusan batu ais, antara litupan ais yang berterusan, Sibiryakov memulakan pertempuran. Selama lima puluh dua jam berturut-turut, jarum telegraf mesin melonjak dari "belakang penuh" kepada "ke hadapan penuh". Tiga belas jam tangan laut empat jam "Sibiryakov" terhempas ke dalam ais dari pecutan, menghancurkannya dengan hidungnya, naik ke atas ais, memecahkannya dan sekali lagi berundur. Ais, setebal tiga perempat meter, memberi laluan dengan susah payah. Dengan setiap pukulan mereka pergi ke satu pertiga daripada kor.
USSR mempunyai pemecah ais terbesar dan paling berkuasa di dunia.

Di manakah kapal karam?

Dipercayai secara meluas, walaupun di kalangan kelasi, bahawa kapal yang karam di lautan tidak sampai ke dasar laut, tetapi tergantung tidak bergerak pada kedalaman tertentu, di mana air "dipadatkan secara sepadan dengan tekanan lapisan atasnya."
Pendapat ini nampaknya dikongsi walaupun oleh pengarang 20,000 Liga Di Bawah Laut; dalam salah satu bab novel ini, Jules Verne menerangkan kapal karam yang tergantung tidak bergerak di dalam air, dan dalam satu lagi dia menyebut kapal "reput, tergantung bebas di dalam air."
Adakah kenyataan sebegitu betul?
Nampaknya ada asas untuknya, kerana tekanan air di kedalaman lautan benar-benar mencapai tahap yang sangat besar. Pada kedalaman 10 m, air menekan dengan daya 1 kg setiap 1 cm2 jasad yang tenggelam. Pada kedalaman 20 m, tekanan ini sudah 2 kg, pada kedalaman 100 m - 10 kg, 1000 m - 100 kg. Lautan, di banyak tempat, mempunyai kedalaman beberapa kilometer, mencapai lebih daripada 11 km di bahagian paling dalam di Lautan Besar (Palung Mariana). Adalah mudah untuk mengira tekanan yang sangat besar yang mesti dialami oleh air dan objek yang tenggelam di dalamnya pada kedalaman yang sangat besar ini.
Jika botol gabus kosong diturunkan ke dalam yang agak dalam dan kemudian dikeluarkan semula, ia akan didapati bahawa tekanan air telah mendorong gabus ke dalam botol dan seluruh bekas itu penuh dengan air. Ahli lautan terkenal John Murray, dalam bukunya The Ocean, mengatakan bahawa eksperimen sedemikian telah dijalankan: tiga tiub kaca pelbagai saiz, dimeteraikan pada kedua-dua hujungnya, dibalut dengan kanvas dan diletakkan di dalam silinder tembaga dengan lubang untuk laluan bebas air. Silinder itu diturunkan ke kedalaman 5 km. Apabila ia dikeluarkan dari sana, ternyata kanvas itu dipenuhi dengan jisim seperti salji: ia adalah kaca yang pecah. Kepingan kayu, diturunkan ke kedalaman yang sama, selepas dikeluarkan, tenggelam dalam air seperti batu bata - mereka sangat diperah.
Nampaknya wajar untuk menjangkakan bahawa tekanan yang begitu besar akan memekatkan air pada kedalaman yang sangat besar sehingga objek berat pun tidak akan tenggelam di dalamnya, sama seperti berat besi tidak tenggelam dalam merkuri.
Namun, pendapat ini sama sekali tidak berasas. Pengalaman menunjukkan bahawa air, seperti semua cecair secara umum, tidak terlalu mampat. Dimampatkan dengan daya 1 kg setiap 1 cm2, air dimampatkan hanya 1/22,000 daripada isipadunya dan dimampatkan dengan cara yang lebih kurang sama dengan pertambahan lagi tekanan per kilogram. Jika kita ingin membawa air kepada ketumpatan sedemikian sehingga besi boleh terapung di dalamnya, ia perlu diluwapkan sebanyak 8 kali. Sementara itu, untuk pemadatan hanya separuh, iaitu, untuk mengurangkan isipadu sebanyak separuh, tekanan 11,000 kg setiap 1 cm2 adalah perlu (jika hanya ukuran mampatan yang disebutkan berlaku untuk tekanan yang begitu besar). Ini sepadan dengan kedalaman 110 km di bawah paras laut!
Dari sini jelas bahawa tidak ada keperluan untuk bercakap tentang pemadatan air yang ketara di kedalaman lautan. Di tempat yang paling dalam, air hanya 1100/22000 tebal, iaitu, 1/20 daripada ketumpatan normalnya, hanya 5%. Ini hampir tidak boleh menjejaskan keadaan untuk mengapungkan pelbagai badan di dalamnya, terutamanya kerana objek pepejal yang direndam dalam air tersebut juga tertakluk kepada tekanan ini dan, oleh itu, juga dipadatkan.
Oleh itu, tidak ada keraguan sedikit pun bahawa kapal karam berada di dasar lautan. "Apa-apa sahaja yang tenggelam dalam segelas air," kata Murray, "harus pergi ke dasar dan ke lautan yang paling dalam."
Saya telah mendengar bantahan seperti ini. Jika gelas direndam secara terbalik dalam air, ia mungkin kekal dalam kedudukan itu, kerana ia akan menyesarkan isipadu air yang seberat gelas itu. Kaca logam yang lebih berat boleh dipegang dalam kedudukan yang sama dan di bawah paras air tanpa tenggelam ke dasar. Dengan cara yang sama, seolah-olah, kapal penjelajah atau kapal lain yang terbalik dengan lunas boleh berhenti separuh jalan. Jika di beberapa bilik kapal udara dikunci rapat, maka kapal akan tenggelam ke kedalaman tertentu dan berhenti di sana.
Lagipun, beberapa kapal tenggelam terbalik - dan ada kemungkinan bahawa sebahagian daripadanya tidak pernah sampai ke dasar, kekal tergantung di kedalaman lautan yang gelap. Tolakan sedikit sudah cukup untuk tidak mengimbangi kapal seperti itu, membalikkannya, mengisinya dengan air dan membuatnya jatuh ke dasar - bagaimana boleh ada kejutan di kedalaman lautan, di mana kesunyian dan ketenangan memerintah selama-lamanya dan di mana juga gema ribut tidak menembusi?
Semua hujah ini adalah berdasarkan ralat fizikal. Kaca yang terbalik tidak menenggelamkan dirinya di dalam air - ia mesti ditenggelami oleh daya luar dalam air, seperti sekeping kayu atau botol bergabus kosong. Dengan cara yang sama, kapal yang terbalik dengan lunas tidak akan mula tenggelam sama sekali, tetapi akan kekal di permukaan air. Dia tidak dapat mencari dirinya di tengah-tengah antara paras lautan dan dasarnya.

Bagaimana impian Jules Verne dan Wells menjadi kenyataan

Kapal selam sebenar zaman kita dalam beberapa aspek bukan sahaja mengejar Nautilus hebat Jules Verpe, malah mengatasinya. Benar, kelajuan kapal selam semasa adalah separuh daripada Nautilus: 24 knot berbanding 50 untuk Jules Verne (simpulan adalah kira-kira 1.8 km sejam). Laluan terpanjang kapal selam moden ialah perjalanan keliling dunia, manakala Kapten Nemo melakukan perjalanan dua kali lebih lama. Sebaliknya, Nautilus mempunyai anjakan hanya 1,500 tan, mempunyai anak kapal hanya dua atau tiga dozen orang di atas kapal, dan mampu berada di bawah air tanpa rehat tidak lebih daripada empat puluh lapan jam. Kapal selam kapal selam Surkuf, dibina pada tahun 1929 dan dimiliki oleh Tentera Laut Perancis, mempunyai anjakan 3200 tan, dikawal oleh sepasukan seratus lima puluh orang dan mampu berada di bawah air tanpa terapung sehingga seratus dua puluh jam.
Kapal selam ini boleh membuat peralihan dari pelabuhan Perancis ke pulau Madagascar tanpa memasuki mana-mana pelabuhan di sepanjang perjalanan. Dari segi keselesaan tempat tinggal, Surkuf, mungkin, tidak kalah dengan Nautilus. Tambahan pula, Surkuf mempunyai kelebihan yang tidak diragui berbanding kapal Kapten Nemo bahawa hangar kalis air untuk pesawat laut peninjau telah disusun di dek atas kapal penjelajah itu. Kami juga ambil perhatian bahawa Jules Verne tidak melengkapkan Nautilus dengan periskop, memberikan bot peluang untuk melihat ufuk dari bawah air.
Dalam satu aspek sahaja, kapal selam sebenar masih akan ketinggalan jauh di belakang penciptaan fantasi novelis Perancis: dalam kedalaman tenggelam. Walau bagaimanapun, perlu diingatkan bahawa pada ketika ini fantasi Jules Verne melintasi sempadan kebolehpercayaan. "Kapten Nemo," yang kita baca di satu tempat dalam novel, "mencapai kedalaman tiga, empat, lima, tujuh, sembilan, dan sepuluh ribu meter di bawah permukaan lautan." Dan apabila Nautilus tenggelam walaupun ke kedalaman yang belum pernah terjadi sebelumnya - 16 ribu meter! "Saya merasakan," kata wira novel itu, "bagaimana pengikat penyaduran besi kapal selam bergetar, bagaimana pendakapnya membengkok, bagaimana ia bergerak di dalam tingkap, tunduk kepada tekanan air. Jika kapal kita tidak mempunyai kekuatan daripada badan tuangan pepejal, ia akan diratakan serta-merta menjadi kek.”
Ketakutan itu agak wajar, kerana pada kedalaman 16 km (jika terdapat kedalaman seperti itu di lautan), tekanan air perlu mencapai 16,000: 10 = 1600 kg setiap 1 cm2 , atau 1600 suasana teknikal ; usaha sedemikian tidak menghancurkan besi, tetapi pasti akan menghancurkan struktur. Walau bagaimanapun, oseanografi moden tidak mengetahui kedalaman sedemikian. Idea yang dibesar-besarkan tentang kedalaman lautan yang menguasai era Jules Verne (novel itu ditulis pada tahun 1869) dijelaskan oleh ketidaksempurnaan kaedah untuk mengukur kedalaman. Pada zaman itu, bukan wayar digunakan untuk lin-lot, tetapi tali rami; banyak yang ditahan oleh geseran terhadap air semakin kuat, semakin dalam ia tenggelam; pada kedalaman yang agak besar, geseran meningkat sehingga lot itu tidak lagi jatuh sama sekali, tidak kira berapa banyak garisan itu diracuni: tali rami hanya berselirat, mewujudkan kesan yang sangat dalam.
Kapal selam zaman kita mampu menahan tekanan tidak lebih daripada 25 atmosfera; ini menentukan kedalaman terbesar rendaman mereka: 250 m. Kedalaman yang lebih besar telah dicapai dalam radas khas yang dipanggil "batysphere" (Rajah 51) dan direka khusus untuk mengkaji fauna kedalaman lautan. Radas ini, bagaimanapun, tidak menyerupai Nautilus Jules Verne, tetapi ciptaan hebat novelis lain - bola laut dalam Wells, yang diterangkan dalam cerita "Di Dalam Laut." Wira cerita ini turun ke dasar lautan hingga kedalaman 9 km dalam bebola keluli berdinding tebal; peranti itu direndam tanpa kabel, tetapi dengan beban boleh tanggal; setelah sampai ke dasar lautan, bola itu dibebaskan di sini dari beban yang membawanya pergi dan dengan pantas terbang ke permukaan air.
Dalam bathysphere, saintis telah mencapai kedalaman lebih daripada 900 m. Bathysphere turun pada kabel dari kapal, dengan mana mereka yang duduk di dalam bola mengekalkan sambungan telefon.

Rajah 51. Radas sfera keluli "batysphere" untuk turun ke lapisan dalam lautan. Dalam radas ini, William Beebe mencapai kedalaman 923 m pada tahun 1934. Ketebalan dinding bola adalah kira-kira 4 cm, diameternya ialah 1.5 m, dan beratnya ialah 2.5 tan.

Bagaimanakah Sadko dibesarkan?

Di lautan yang luas, beribu-ribu kapal besar dan kecil musnah setiap tahun, terutama pada masa perang. Kapal karam yang paling berharga dan mudah diakses mula ditemui dari dasar laut. Jurutera dan penyelam Soviet yang merupakan sebahagian daripada EPRON (iaitu, Ekspedisi Bawah Air Tujuan Khas) menjadi terkenal di seluruh dunia dengan berjaya mengangkat lebih daripada 150 kapal besar. Antaranya, salah satu yang terbesar ialah kapal pemecah ais Sadko, yang tenggelam di Laut Putih pada tahun 1916 akibat kecuaian kapten. Selepas terbaring di dasar laut selama 17 tahun, pemecah ais yang sangat baik ini telah dinaikkan oleh pekerja EPRON dan beroperasi semula.
Teknik mengangkat sepenuhnya berdasarkan penggunaan undang-undang Archimedes. Di bawah badan kapal yang tenggelam di dalam tanah dasar laut, penyelam menggali 12 terowong dan menarik tuala keluli yang kuat melalui setiap satu daripadanya. Hujung tuala itu dilekatkan pada pontoon yang sengaja dibenamkan berhampiran pemecah ais. Kesemua kerja ini dijalankan pada kedalaman 25 m di bawah paras laut.
Ponton (Rajah 52) ialah silinder besi berongga yang tidak boleh ditembusi sepanjang 11 m dan diameter 5.5 m. Ponton kosong itu seberat 50 tan. Mengikut peraturan geometri, mudah untuk mengira isipadunya: kira-kira 250 meter padu. Adalah jelas bahawa silinder sedemikian harus terapung kosong di atas air: ia menyesarkan 250 tan air, manakala beratnya hanya 50; kapasiti tampungnya adalah sama dengan perbezaan antara 250 dan 50, iaitu 200 tan. Untuk membuat pontoon tenggelam ke bahagian bawah, ia diisi dengan air.
Apabila (lihat Rajah 52) hujung tali keluli dipasang dengan kuat pada ponton tenggelam, udara termampat disuntik ke dalam silinder menggunakan hos. Pada kedalaman 25 m, air menekan dengan daya 25/10 + 1, iaitu 3.5 atmosfera. Udara telah dibekalkan ke silinder di bawah tekanan kira-kira 4 atmosfera dan, oleh itu, terpaksa mengalihkan air dari ponton. Silinder ringan dengan daya yang besar ditolak oleh air di sekeliling ke permukaan laut. Mereka terapung di dalam air seperti belon di udara. Daya angkat bersama mereka dengan anjakan lengkap air daripada mereka ialah 200 x 12, iaitu 2400 tan. Ini melebihi berat Sadko yang tenggelam, jadi demi kenaikan yang lebih lancar, ponton hanya sebahagiannya dibebaskan daripada air.

Rajah 52. Skim mengangkat "Sadko"; menunjukkan bahagian pemecah ais, pontun dan anduh.
Namun begitu, kenaikan itu dilakukan hanya selepas beberapa percubaan yang tidak berjaya. “Pihak penyelamat mengalami empat kemalangan di atasnya sehingga ia berjaya,” tulis T. I. Bobritsky, ketua jurutera kapal EPRON, yang mengetuai kerja itu. “Tiga kali, tegang menunggu kapal, kami melihat, bukannya pemecah ais yang meningkat, secara spontan melarikan diri ke atas, dalam keadaan huru-hara ombak dan buih, pontun dan hos koyak menggeliat seperti ular. Dua kali pemecah ais itu muncul dan hilang semula di dalam jurang laut sebelum ia muncul dan akhirnya kekal di permukaan.

Enjin air "kekal".

Di antara banyak projek "mesin gerakan kekal" terdapat banyak yang berdasarkan pengapungan mayat di dalam air. Sebuah menara tinggi setinggi 20 meter dipenuhi air. Takal dipasang di bahagian atas dan bawah menara, di mana tali yang kuat dilemparkan dalam bentuk tali pinggang yang tidak berkesudahan. Dipasang pada tali ialah 14 kotak kubik berongga setinggi satu meter, diikat daripada kepingan besi supaya air tidak dapat menembusi dalam kotak. gambar kami. 53 dan 54 menggambarkan rupa menara sedemikian dan bahagian membujurnya.
Bagaimanakah tetapan ini berfungsi? Setiap orang yang biasa dengan undang-undang Archimedes akan menyedari bahawa kotak-kotak itu, yang berada di dalam air, akan cenderung terapung. Mereka ditarik ke atas dengan daya yang sama dengan berat air yang disesarkan oleh kotak-kotak, iaitu berat satu meter padu air, diulang seberapa banyak kotak itu direndam dalam air. Dari lukisan itu dapat dilihat bahawa sentiasa ada enam kotak di dalam air. Ini bermakna daya yang membawa kotak yang dimuatkan ke atas adalah sama dengan berat 6 m3 air, iaitu 6 tan. Mereka ditarik ke bawah oleh berat kotak itu sendiri, yang bagaimanapun, diimbangi oleh beban enam kotak yang tergantung bebas di luar tali.
Jadi, tali yang dilemparkan dengan cara ini akan sentiasa dikenakan tarikan sebanyak 6 tan yang dikenakan pada sebelahnya dan diarahkan ke atas. Adalah jelas bahawa daya ini akan menyebabkan tali berputar tanpa henti, menggelongsor di sepanjang takal, dan dengan setiap pusingan untuk melakukan kerja 6000 * 20 = 120,000 kgm.
Sekarang adalah jelas bahawa jika kita menghiasi negara dengan menara sedemikian, maka kita akan dapat menerima daripada mereka kerja yang tidak terhad, mencukupi untuk menampung semua keperluan ekonomi negara. Menara akan memutarkan sauh dinamo dan memberikan tenaga elektrik dalam sebarang kuantiti.
Walau bagaimanapun, jika anda melihat dengan teliti projek ini, adalah mudah untuk melihat bahawa pergerakan tali yang diharapkan tidak sepatutnya berlaku sama sekali.
Agar tali yang tidak berkesudahan berputar, kotak mesti memasuki lembangan air menara dari bawah dan meninggalkannya dari atas. Tetapi selepas semua, memasuki kolam, kotak itu mesti mengatasi tekanan tiang air setinggi 20 m! Tekanan bagi setiap meter persegi kawasan kotak adalah sama dengan tidak lebih atau kurang daripada dua puluh tan (berat 20 m3 air). Tujahan ke atas hanya 6 tan, iaitu, ia jelas tidak mencukupi untuk menyeret kotak ke dalam kolam.
Di antara banyak contoh mesin gerakan "abadi" air, beratus-ratus daripadanya telah dicipta oleh pencipta yang gagal, seseorang boleh mencari pilihan yang sangat mudah dan bijak.

Rajah 53. Projek enjin air "kekal" khayalan.

Rajah 54. Peranti menara rajah sebelumnya.
Lihatlah ara. 55. Sebahagian daripada dram kayu, dipasang pada gandar, direndam dalam air sepanjang masa. Sekiranya hukum Archimedes adalah benar, maka bahagian yang direndam dalam air harus terapung dan, sebaik sahaja daya apungan lebih besar daripada daya geseran pada paksi dram, putaran tidak akan berhenti ...

Rajah 55. Satu lagi projek enjin air "kekal".
Jangan tergesa-gesa membina enjin "kekal" ini! Anda pasti akan gagal: dram tidak akan berganjak. Apa masalahnya, apakah kesilapan dalam penaakulan kita? Ternyata kami tidak mengambil kira arah pasukan yang bertindak. Dan mereka akan sentiasa diarahkan sepanjang serenjang dengan permukaan dram, iaitu, sepanjang jejari ke paksi. Semua orang tahu dari pengalaman seharian bahawa adalah mustahil untuk membuat pusingan roda dengan menggunakan daya di sepanjang jejari roda. Untuk menyebabkan putaran, perlu menggunakan daya berserenjang dengan jejari, iaitu tangen pada lilitan roda. Sekarang tidak sukar untuk memahami mengapa percubaan untuk melaksanakan gerakan "kekal" juga akan berakhir dengan kegagalan dalam kes ini.
Undang-undang Archimedes menyediakan makanan yang menggoda untuk minda pencari mesin gerakan "kekal" dan menggalakkan mereka untuk menghasilkan alat yang bijak untuk menggunakan penurunan berat badan yang ketara untuk mendapatkan sumber tenaga mekanikal yang kekal.

Siapakah yang mencipta perkataan "gas" dan "atmosfera"?

Perkataan "gas" tergolong dalam bilangan perkataan yang dicipta oleh saintis bersama-sama dengan perkataan seperti "termometer", "elektrik", "galvanometer", "telefon" dan di atas semua "atmosfera". Daripada semua perkataan yang dicipta, "gas" adalah yang paling singkat. Ahli kimia dan doktor Belanda purba Helmont, yang hidup dari 1577 hingga 1644 (seangkatan dengan Galileo), menghasilkan "gas" daripada perkataan Yunani untuk "huru-hara". Setelah mendapati bahawa udara terdiri daripada dua bahagian, satu daripadanya menyokong pembakaran dan terbakar, manakala selebihnya tidak mempunyai sifat ini, Helmont menulis:
"Saya memanggil gas wap sedemikian, kerana ia hampir tidak berbeza dengan huru-hara orang dahulu"(maksud asal perkataan "huru-hara" ialah ruang yang bercahaya).
Walau bagaimanapun, perkataan baru itu tidak digunakan untuk masa yang lama selepas itu dan hanya dihidupkan semula oleh Lavoisier yang terkenal pada tahun 1789. Ia menjadi meluas apabila semua orang mula bercakap tentang penerbangan saudara Montgolfier dalam belon pertama.
Lomonosov dalam tulisannya menggunakan nama lain untuk badan gas - "cecair elastik" (yang kekal digunakan walaupun semasa saya di sekolah). Kami perhatikan, dengan cara itu, bahawa Lomonosov dikreditkan dengan memperkenalkan beberapa nama ke dalam ucapan Rusia, yang kini telah menjadi kata-kata standard bahasa saintifik:
suasana
manometer
barometer
mikrometer
pam udara
optik, optik
kelikatan
eh (e) elektrik
penghabluran
e(e) cemara
perkara
dan lain-lain.
Nenek moyang cerdik sains semula jadi Rusia menulis tentang ini: "Saya terpaksa mencari kata-kata untuk menamakan beberapa instrumen fizikal, tindakan dan perkara semula jadi, yang (iaitu kata-kata) walaupun pada mulanya kelihatan agak pelik, tetapi saya berharap ia akan menjadi lebih biasa dengan masa melalui kehendak penggunaan."
Seperti yang kita ketahui, harapan Lomonosov adalah wajar sepenuhnya.
Sebaliknya, perkataan yang kemudiannya dicadangkan oleh V. I. Dahl (penyusun terkenal Kamus Penjelasan) untuk menggantikan "atmosfera" - "myrocolitsa" atau "colosseum" yang kekok - tidak berakar sama sekali, sama seperti "nya" bumi syurga” tidak berakar dan bukannya ufuk dan perkataan baharu yang lain .

Seperti tugas yang mudah

Sebuah samovar yang mengandungi 30 gelas penuh dengan air. Anda meletakkan gelas di bawah kerannya dan, dengan jam di tangan anda, ikut tangan kedua untuk melihat pukul berapa gelas itu diisi hingga penuh. Katakan dalam setengah minit. Sekarang mari kita tanya soalan: pada pukul berapa keseluruhan samovar akan dikosongkan jika paip dibiarkan terbuka?
Nampaknya ini adalah masalah aritmetik yang mudah kebudak-budakan: satu gelas mengalir keluar dalam 0.5 minit, yang bermaksud 30 gelas akan dicurahkan dalam 15 minit.
Tetapi lakukan pengalaman. Ternyata samovar kosong bukan pada seperempat jam, seperti yang anda jangkakan, tetapi pada setengah jam.
Apa masalahnya? Lagipun, pengiraannya sangat mudah!
Sederhana, tetapi salah. Tidak dapat disangka bahawa kelajuan aliran keluar tetap sama dari awal hingga akhir. Apabila kaca pertama telah mengalir keluar dari samovar, jet sudah mengalir di bawah tekanan yang kurang, kerana paras air dalam samovar telah menurun; adalah jelas bahawa gelas kedua akan diisi dalam masa yang lebih lama daripada setengah minit; yang ketiga akan mengalir dengan lebih malas, dan seterusnya.
Kadar aliran mana-mana cecair dari lubang dalam bekas terbuka bergantung secara langsung pada ketinggian lajur cecair di atas lubang. Toricelli yang cemerlang, pelajar Galileo, adalah orang pertama yang menunjukkan pergantungan ini dan menyatakannya dengan formula mudah:

Di mana v ialah halaju aliran keluar, g ialah pecutan graviti, dan h ialah ketinggian paras cecair di atas lubang. Ia berikutan daripada formula ini bahawa kelajuan pancutan keluar adalah bebas sepenuhnya daripada ketumpatan cecair: alkohol ringan dan merkuri berat pada aras yang sama mengalir keluar dari lubang dengan sama cepat (Rajah 56). Ia boleh dilihat daripada formula bahawa di Bulan, di mana graviti adalah 6 kali lebih rendah daripada di Bumi, ia akan mengambil masa kira-kira 2.5 kali lebih lama untuk mengisi gelas daripada di Bumi.
Tetapi mari kita kembali kepada tugas kita. Jika selepas tamat tempoh 20 gelas dari samovar, paras air di dalamnya (dikira dari bukaan paip) telah menurun empat kali, maka gelas ke-21 akan mengisi dua kali lebih perlahan daripada yang pertama. Dan jika pada masa akan datang paras air turun 9 kali, maka ia akan mengambil masa tiga kali lebih lama untuk mengisi gelas terakhir daripada mengisi yang pertama. Semua orang tahu betapa perlahan air mengalir dari paip samovar, yang sudah hampir kosong. Dengan menyelesaikan masalah ini menggunakan kaedah matematik yang lebih tinggi, dapat dibuktikan bahawa masa yang diperlukan untuk mengosongkan kapal sepenuhnya adalah dua kali lebih lama daripada masa di mana isipadu cecair yang sama akan dituangkan pada tahap awal yang tetap.

Rajah 56. Manakah yang lebih cenderung mencurah: merkuri atau alkohol? Paras cecair di dalam bekas adalah sama.

Masalah kolam

Daripada apa yang telah diperkatakan, satu langkah kepada masalah terkenal tentang kolam, yang tanpanya tidak ada satu buku masalah aritmetik dan algebra boleh lakukan. Semua orang masih ingat masalah sekolah yang membosankan secara klasik seperti berikut:
“Ada dua paip di dalam kolam. Selepas satu kolam kosong pertama boleh diisi pada pukul 5; dalam satu saat kolam penuh boleh dikosongkan pada pukul 10. Pukul berapakah kolam kosong akan diisi jika kedua-dua paip dibuka serentak?
Masalah seperti ini mempunyai preskripsi yang dihormati - hampir 20 abad, kembali ke Heron of Alexandria. Berikut adalah salah satu tugas Heron - tidak begitu rumit, bagaimanapun, seperti keturunannya:

Empat air pancut diberikan. Takungan yang luas diberikan.
Dalam sehari, air pancut pertama memenuhinya sehingga penuh.
Dua hari dua malam yang kedua harus bekerja pada yang sama.
Yang ketiga adalah tiga kali yang pertama, lebih lemah.
Dalam empat hari, yang terakhir mengikutinya.
Beritahu saya berapa lama ia akan penuh
Jika dalam satu masa semuanya dibuka?

Selama dua ribu tahun, masalah kolam renang telah diselesaikan, dan itulah kekuatan rutin! – dua ribu tahun diselesaikan secara salah. Mengapa ia salah - anda akan faham sendiri selepas apa yang baru dikatakan mengenai aliran keluar air. Bagaimanakah mereka diajar untuk menyelesaikan masalah kolam renang? Masalah pertama, sebagai contoh, diselesaikan dengan cara berikut. Pada 1 jam, paip pertama menuangkan 0.2 kolam, yang kedua menuangkan 0.1 kolam; ini bermakna bahawa di bawah tindakan kedua-dua paip, 0.2 - 0.1 = 0.1 memasuki kolam setiap jam, dari mana masa untuk mengisi kolam adalah 10 jam. Alasan ini tidak betul: jika aliran masuk air boleh dianggap berlaku di bawah tekanan malar dan, oleh itu, seragam, maka aliran keluarnya berlaku pada tahap yang berubah-ubah dan, oleh itu, tidak sekata. Dari fakta bahawa kolam itu dikosongkan oleh paip kedua pada pukul 10, ia sama sekali tidak mengikuti bahawa 0.1 bahagian kolam mengalir keluar setiap jam; keputusan sekolah, seperti yang kita lihat, adalah salah. Adalah mustahil untuk menyelesaikan masalah dengan betul melalui matematik asas, dan oleh itu masalah tentang kolam (dengan air yang mengalir) tidak mempunyai tempat sama sekali dalam buku masalah aritmetik.

Rajah 57. Masalah kolam.

Kapal Menakjubkan

Adakah mungkin untuk mengatur kapal sedemikian dari mana air akan mengalir sepanjang masa dalam aliran seragam, tanpa memperlahankan alirannya, walaupun pada hakikatnya paras cecair itu semakin rendah? Selepas apa yang anda pelajari dari artikel sebelumnya, anda mungkin bersedia untuk menganggap masalah sedemikian tidak dapat diselesaikan.
Sementara itu, ia agak boleh dilaksanakan. Bank yang ditunjukkan dalam rajah. 58, adalah kapal yang menakjubkan. Ini adalah balang biasa dengan leher sempit, melalui gabus yang mana tiub kaca ditolak. Jika anda membuka pili C di bawah hujung tiub, cecair akan mengalir daripadanya dalam aliran tanpa henti sehingga paras air di dalam bekas jatuh ke hujung bawah tiub. Dengan menolak tiub hampir ke paras pili, anda boleh membuat semua cecair di atas paras lubang mengalir keluar dalam aliran seragam, walaupun sangat lemah.

Rajah 58. Peranti kapal Mariotte. Dari lubang C, air mengalir sama rata.
Kenapa ini terjadi? Ikuti secara mental apa yang berlaku di dalam kapal apabila paip C dibuka (Gamb. 58). Pertama sekali, air dituangkan keluar dari tiub kaca; paras cecair di dalamnya jatuh ke hujung tiub. Dengan aliran keluar selanjutnya, paras air di dalam kapal sudah jatuh dan udara luar masuk melalui tiub kaca; ia berbuih melalui air dan berkumpul di atasnya di bahagian atas kapal. Sekarang, pada semua peringkat B, tekanan adalah sama dengan atmosfera. Ini bermakna air dari paip C mengalir keluar hanya di bawah tekanan lapisan air BC, kerana tekanan atmosfera di dalam dan di luar kapal adalah seimbang. Dan kerana ketebalan lapisan BC kekal malar, tidak menghairankan bahawa jet mengalir pada kelajuan yang sama sepanjang masa.
Cuba sekarang untuk menjawab soalan: berapa cepat air akan mengalir keluar jika anda mengeluarkan gabus B pada paras hujung tiub?
Ternyata ia tidak akan mengalir keluar sama sekali (sudah tentu, jika lubang itu sangat kecil sehingga lebarnya boleh diabaikan; jika tidak, air akan mengalir keluar di bawah tekanan lapisan nipis air, setebal lebarnya. lubang). Malah, di sini tekanan di dalam dan di luar adalah sama dengan atmosfera, dan tiada apa yang mendorong air mengalir keluar.
Dan jika anda mengeluarkan palam A di atas hujung bawah tiub, maka bukan sahaja air tidak akan mengalir keluar dari kapal, tetapi udara luar juga akan memasukinya. kenapa? Atas sebab yang sangat mudah: di dalam bahagian kapal ini, tekanan udara adalah kurang daripada tekanan atmosfera di luar.
Kapal dengan sifat yang luar biasa ini telah dicipta oleh ahli fizik terkenal Mariotte dan dinamakan sempena saintis itu "kapal Mariotte."

Beban dari udara

Pada pertengahan abad ke-17, penduduk kota Rogensburg dan putera berdaulat Jerman, yang diketuai oleh maharaja, yang telah berkumpul di sana, menyaksikan tontonan yang menakjubkan: 16 ekor kuda cuba sedaya upaya untuk memisahkan dua hemisfera tembaga yang melekat pada setiap satu. lain. Apa yang menghubungkan mereka? "Tiada apa-apa" - udara. Namun, lapan ekor kuda yang menarik ke satu arah dan lapan menarik ke arah yang lain, tidak dapat memisahkan mereka. Oleh itu, ahli burgo Otto von Guericke menunjukkan dengan matanya sendiri kepada semua orang bahawa udara bukanlah "apa-apa" sama sekali, bahawa ia mempunyai berat dan menekan dengan kekuatan yang besar pada semua objek duniawi.
Eksperimen ini telah dijalankan pada 8 Mei 1654, dalam suasana yang sangat khusyuk. Burgomaster yang terpelajar itu berjaya menarik minat semua orang dengan penyelidikan saintifiknya, walaupun pada hakikatnya perkara itu berlaku di tengah-tengah kemelut politik dan peperangan yang dahsyat.
Penerangan tentang eksperimen terkenal dengan "hemisfera Magdeburg" boleh didapati dalam buku teks fizik. Walau bagaimanapun, saya yakin bahawa pembaca akan mendengar dengan penuh minat cerita ini dari bibir Guericke sendiri, bahawa "Jerman Galileo," sebagai ahli fizik yang luar biasa kadang-kadang dipanggil. Sebuah buku besar yang menerangkan siri panjang eksperimennya muncul dalam bahasa Latin di Amsterdam pada tahun 1672 dan, seperti semua buku era ini, mempunyai tajuk yang panjang. Ini dia:
OTTO von GUERICKE

Eksperimen Magdeburg yang baru dipanggil

atas RUANG TANPA UDARA,

pada asalnya diterangkan oleh seorang profesor matematik
di Universiti Würzburg oleh Kaspar Schott.
Edisi penulis sendiri
lebih terperinci dan ditambah dengan pelbagai
pengalaman baru.
Bab XXIII buku ini dikhaskan untuk eksperimen yang menarik minat kita. Berikut adalah terjemahan literalnya.
“Satu eksperimen membuktikan bahawa tekanan udara menghubungkan kedua-dua hemisfera dengan begitu kuat sehingga ia tidak dapat dipisahkan dengan usaha 16 ekor kuda.
Saya memesan dua hemisfera tembaga dengan diameter tiga perempat hasta Magdeburg. Tetapi pada hakikatnya, diameter mereka hanya 67/100, kerana pengrajin, seperti biasa, tidak dapat membuat apa yang diperlukan. Kedua-dua hemisfera bertindak balas sepenuhnya antara satu sama lain. Kren dipasang pada satu hemisfera; Dengan injap ini, anda boleh mengeluarkan udara dari dalam dan menghalang udara daripada masuk dari luar. Di samping itu, 4 cincin dipasang pada hemisfera, di mana tali yang diikat pada abah-abah kuda diikat. Saya juga memesan cincin kulit untuk dijahit; ia tepu dengan campuran lilin dalam turpentin; diapit di antara hemisfera, ia tidak membenarkan udara melaluinya. Tiub pam udara dimasukkan ke dalam paip, dan udara di dalam bola dikeluarkan. Kemudian ia ditemui dengan kekuatan apa kedua-dua hemisfera ditekan antara satu sama lain melalui cincin kulit. Tekanan udara luar menekan mereka dengan sangat kuat sehingga 16 kuda (dengan jerk) tidak dapat memisahkan mereka sama sekali, atau mencapai ini hanya dengan susah payah. Apabila hemisfera, mengalah kepada ketegangan semua kekuatan kuda, dipisahkan, raungan kedengaran, seperti dari tembakan.
Tetapi ia sudah cukup untuk membuka akses percuma ke udara dengan memutar paip - dan ia adalah mudah untuk memisahkan hemisfera dengan tangan anda.
Pengiraan mudah boleh menerangkan kepada kita mengapa daya yang begitu ketara (8 ekor kuda pada setiap sisi) diperlukan untuk memisahkan bahagian bola kosong. Tekanan udara dengan daya kira-kira 1 kg setiap sq.sm; luas bulatan dengan diameter 0.67 hasta (37 cm) ialah 1060 cm2. Ini bermakna tekanan atmosfera pada setiap hemisfera mestilah melebihi 1000 kg (1 tan). Oleh itu, setiap lapan kuda terpaksa menarik dengan kekuatan satu tan untuk mengatasi tekanan udara luar.
Nampaknya untuk lapan kuda (di setiap sisi) ini bukanlah beban yang sangat besar. Walau bagaimanapun, jangan lupa bahawa apabila bergerak, sebagai contoh, beban 1 tan, kuda mengatasi daya bukan 1 tan, tetapi jauh lebih kecil, iaitu, geseran roda pada gandar dan di atas turapan. Dan daya ini - di lebuh raya, sebagai contoh - hanya lima peratus, iaitu, dengan beban satu tan - 50 kg. (Apatah lagi apabila usaha lapan kuda digabungkan, seperti yang ditunjukkan oleh amalan, 50% daya tarikan hilang.) Oleh itu, daya tarikan 1 tan sepadan dengan muatan kereta sebanyak 20 tan dengan lapan kuda. Begitulah beban udara yang sepatutnya dibawa oleh kuda-kuda burgomaster Magdeburg! Ia seolah-olah mereka sepatutnya menggerakkan lokomotif wap kecil, yang, lebih-lebih lagi, tidak diletakkan di atas rel.
Ia diukur bahawa kuda draf yang kuat menarik kereta dengan daya hanya 80 kg. Akibatnya, untuk memecahkan hemisfera Magdeburg, dengan tujahan seragam, 1000/80 \u003d 13 kuda pada setiap sisi akan diperlukan.
Pembaca mungkin akan kagum apabila mengetahui bahawa beberapa artikulasi rangka kita tidak runtuh atas sebab yang sama seperti hemisfera Magdeburg. Sendi pinggul kami hanyalah hemisfera Magdeburg. Adalah mungkin untuk mendedahkan sendi ini dari sambungan otot dan tulang rawan, namun paha tidak jatuh: tekanan atmosfera menekannya, kerana tiada udara di ruang interartikular.

Air Pancut Bangau Baru

Bentuk biasa air pancut, yang dikaitkan dengan mekanik purba Heron, mungkin diketahui oleh pembaca saya. Biar saya mengingatkan anda tentang perantinya di sini, sebelum meneruskan penerangan tentang pengubahsuaian terkini peranti yang ingin tahu ini. Air Pancut Bangau (Rajah 60) terdiri daripada tiga kapal: bahagian atas terbuka a dan dua b dan c sfera, tertutup rapat. Kapal disambungkan oleh tiga tiub, lokasinya ditunjukkan dalam rajah. Apabila terdapat sedikit air dalam a, bola b diisi dengan air, dan bola c diisi dengan udara, pancutan air mula beroperasi: air mengalir melalui tiub dari a ke c. menyesarkan udara dari sana ke dalam bola b; di bawah tekanan udara yang masuk, air daripada b mengalir ke atas tiub dan berdegup seperti air pancut di atas kapal a. Apabila bola b kosong, pancutan air berhenti berdegup.

Rajah 59. Tulang sendi pinggul kita tidak hancur kerana tekanan atmosfera, sama seperti hemisfera Magdeburg ditahan.

Rajah 60. Air Pancut Bangau Purba.

Rajah 61. Pengubahsuaian moden Air Pancut Bangau. Di atas - varian peranti plat.
Ini adalah bentuk purba air pancut Bangau. Sudah pada zaman kita, seorang guru sekolah di Itali, terdorong kepada kepintaran oleh perabot kajian fizikalnya yang tidak seberapa, telah memudahkan pembinaan air pancut Heron dan mencipta pengubahsuaian sedemikian yang boleh diatur oleh sesiapa sahaja dengan bantuan cara yang paling mudah (Gamb. 61). Daripada bola, dia menggunakan botol farmasi; daripada tiub kaca atau logam, saya mengambil tiub getah. Kapal atas tidak perlu berlubang: seseorang hanya boleh memasukkan hujung tiub ke dalamnya, seperti yang ditunjukkan dalam rajah. 61 di atas.
Dalam pengubahsuaian ini, peranti ini lebih mudah digunakan: apabila semua air dari balang b melimpah melalui vesel a ke dalam balang c, anda hanya boleh menyusun semula balang b dan c, dan air pancut beroperasi semula; kita tidak boleh lupa, sudah tentu, untuk juga memindahkan hujung ke tiub lain.
Satu lagi kemudahan air pancut yang diubah suai ialah ia memungkinkan untuk menukar lokasi kapal secara sewenang-wenangnya dan mengkaji bagaimana jarak paras kapal mempengaruhi ketinggian jet.
Jika anda ingin meningkatkan ketinggian jet berkali-kali ganda, anda boleh mencapainya dengan menggantikan air dengan merkuri dalam kelalang bawah peranti yang diterangkan, dan udara dengan air (Gamb. 62). Pengendalian peranti adalah jelas: merkuri, menuangkan dari balang c ke dalam balang b, menyesarkan air daripadanya, menyebabkan ia memancut seperti air pancut. Mengetahui bahawa merkuri adalah 13.5 kali lebih berat daripada air, kita boleh mengira berapa tinggi pancutan air pancut harus naik. Mari kita nyatakan perbezaan tahap sebagai h1, h2, h3, masing-masing. Sekarang mari kita lihat daya di mana merkuri mengalir dari kapal c (Rajah 62) ke b. Merkuri dalam tiub penyambung tertakluk kepada tekanan dari kedua-dua belah pihak. Di sebelah kanan, ia dipengaruhi oleh tekanan perbezaan h2 lajur merkuri (yang bersamaan dengan tekanan 13.5 kali lebih tinggi lajur air, 13.5 h2) ditambah tekanan lajur air h1. Lajur air h3 menekan di sebelah kiri. Akibatnya, merkuri dibawa pergi secara paksa
13.5j2 + h1 - h3.
Tetapi h3 – h1 = h2; oleh itu, kami menggantikan h1 - h3 dengan tolak h2 dan mendapat:
13.5j2 - h2 iaitu 12.5j2.
Oleh itu, merkuri memasuki kapal b di bawah tekanan berat tiang air dengan ketinggian 12.5 h2. Secara teorinya, air pancut itu harus berdegup ke ketinggian yang sama dengan perbezaan paras merkuri dalam kelalang, didarab dengan 12.5. Geseran agak merendahkan ketinggian teori ini.
Walau bagaimanapun, peranti yang diterangkan menyediakan peluang yang mudah untuk mendapatkan jet tinggi. Untuk memaksa, sebagai contoh, air pancut dipukul hingga ketinggian 10 m, cukup untuk menaikkan satu tin di atas yang lain kira-kira satu meter. Adalah aneh bahawa, seperti yang dapat dilihat dari pengiraan kami, ketinggian plat a di atas kelalang dengan merkuri tidak sedikit pun menjejaskan ketinggian jet.

Rajah 62. Air pancut tekanan merkuri. Jet berdegup sepuluh kali lebih tinggi daripada perbezaan paras merkuri.

Kapal Penipu

Pada zaman dahulu - pada abad ke-17 dan ke-18 - para bangsawan menghiburkan diri mereka dengan mainan pengajaran berikut: mereka membuat mug (atau jag), di bahagian atasnya terdapat potongan bercorak besar (Rajah 63). Cawan seperti itu, dituangkan dengan wain, ditawarkan kepada tetamu yang jahil, yang boleh ketawa tanpa hukuman. Bagaimana untuk minum daripadanya? Anda tidak boleh mencondongkannya: wain akan keluar dari banyak lubang, dan tiada setitik pun akan sampai ke mulut anda. Ia akan berlaku seperti dalam kisah dongeng:

Rajah 63. Jag menipu akhir abad ke-18 dan rahsia pembinaannya.
Madu, minum bir,
Ya, dia hanya membasahkan misainya.
Tetapi siapa yang tahu rahsia susunan mug tersebut, rahsia yang ditunjukkan dalam rajah. 63 di sebelah kanan, - dia menyumbat lubang B dengan jarinya, mengambil muncung ke dalam mulutnya dan menarik cecair ke dalam dirinya tanpa menyengetkan bekas: wain naik melalui lubang E di sepanjang saluran di dalam pemegang, kemudian di sepanjang sambungan C di dalam tepi atas cawan dan mencapai muncung.
Tidak lama dahulu, cawan yang serupa telah dibuat oleh tukang periuk kami. Ia berlaku kepada saya di satu rumah untuk melihat contoh kerja mereka, agak mahir menyembunyikan rahsia pembinaan kapal; pada cawan itu ada tulisan: "Minum, tetapi jangan tuangkan."

Berapakah berat air dalam gelas yang terbalik?

"Sudah tentu, ia tidak menimbang apa-apa: air tidak memegang dalam gelas seperti itu, ia mencurah," kata anda.
- Dan jika ia tidak mencurahkan? Saya akan bertanya. - Selepas itu, apa?
Malah, air boleh disimpan di dalam gelas yang terbalik supaya tidak tumpah. Kes ini ditunjukkan dalam Rajah. 64. Piala kaca terbalik, diikat di bahagian bawah pada satu kuali skala, diisi dengan air, yang tidak mencurah, kerana tepi piala itu direndam dalam bekas dengan air. Gelas kosong yang sama diletakkan pada kuali penimbang yang lain.
Kuali penimbang yang manakah akan lebih berat?

Rajah 64. Piala yang manakah akan menang?
Yang diikat gelas air yang terbalik akan ditarik. Gelas ini mengalami tekanan atmosfera penuh dari atas, dan tekanan atmosfera dari bawah, dilemahkan oleh berat air yang terkandung dalam gelas. Untuk mengimbangi cawan, adalah perlu untuk mengisi gelas yang diletakkan di atas cawan lain dengan air.
Di bawah keadaan ini, oleh itu, berat air dalam gelas terbalik adalah sama seperti dalam gelas yang diletakkan di bahagian bawah.

Mengapa kapal tertarik?

Pada musim luruh tahun 1912, kapal pengukus laut Olimpik, ketika itu salah satu kapal terbesar di dunia, mengalami kejadian berikut. Olimpik belayar di laut terbuka, dan hampir selari dengannya, pada jarak ratusan meter, kapal lain, kapal penjelajah berperisai Gauk yang lebih kecil, melintas dengan kelajuan tinggi. Apabila kedua-dua kapal mengambil kedudukan yang ditunjukkan dalam rajah. 65, sesuatu yang tidak dijangka berlaku: kapal yang lebih kecil berpusing dengan pantas keluar dari jalan, seolah-olah mematuhi kuasa yang tidak kelihatan, memalingkan haluannya ke arah pengukus besar dan, tidak mematuhi kemudi, bergerak hampir terus ke arahnya. Terjadi perlanggaran. Gauk menghentak hidungnya ke sisi Olmpik; pukulan itu sangat kuat sehingga "Gauk" membuat lubang besar di sisi "Olimpik".

Rajah 65. Kedudukan pengukus "Olimpik" dan "Gauk" sebelum perlanggaran.
Apabila kes aneh ini dipertimbangkan di mahkamah maritim, kapten gergasi "Olimpik" didapati bersalah, kerana, - perintah mahkamah dibacakan, - dia tidak memberi sebarang perintah untuk memberi laluan kepada "Gauk" yang menyeberang.
Mahkamah tidak melihat di sini, oleh itu, apa-apa yang luar biasa: kecuaian sederhana kapten, tidak lebih. Sementara itu, keadaan yang sama sekali tidak dijangka berlaku: kes tarikan bersama kapal di laut.
Kes sedemikian telah berlaku lebih daripada sekali, mungkin sebelum ini, dengan pergerakan selari dua kapal. Tetapi sehingga kapal yang sangat besar dibina, fenomena ini tidak nyata dengan kekuatan sedemikian. Apabila perairan lautan mula membajak "bandar terapung", fenomena tarikan kapal menjadi lebih ketara; panglima-panglima kapal perang berkira dengannya ketika bergerak.
Banyak kemalangan kapal kecil yang belayar di sekitar kapal penumpang dan kapal tentera yang besar mungkin berlaku atas sebab yang sama.
Apakah yang menerangkan tarikan ini? Sudah tentu, di sini tidak boleh timbul persoalan tarikan mengikut hukum graviti sejagat Newton; kita telah pun melihat (dalam Bab IV) bahawa tarikan ini terlalu kecil. Sebab fenomena ini adalah jenis yang sama sekali berbeza dan dijelaskan oleh undang-undang aliran cecair dalam tiub dan saluran. Dapat dibuktikan bahawa jika cecair mengalir melalui saluran yang mempunyai penyempitan dan pengembangan, maka di bahagian saluran yang sempit ia mengalir lebih cepat dan memberikan tekanan yang lebih rendah pada dinding saluran daripada di tempat yang luas, di mana ia mengalir dengan lebih tenang dan memberikan tekanan yang lebih. di dinding (yang dipanggil "prinsip Bernoulli"). ").
Perkara yang sama berlaku untuk gas. Fenomena dalam doktrin gas ini dipanggil kesan Clément-Desorme (selepas ahli fizik yang menemuinya) dan sering disebut sebagai "paradoks aerostatik". Buat pertama kalinya fenomena ini, seperti yang mereka katakan, ditemui secara tidak sengaja dalam keadaan berikut. Di salah satu lombong Perancis, seorang pekerja diarahkan untuk menutup pembukaan adit luar dengan perisai, yang melaluinya udara termampat dibekalkan ke lombong. Pekerja itu bergelut untuk masa yang lama dengan aliran udara, tetapi tiba-tiba perisai itu menghempas adit dengan sendirinya dengan kuat sehingga, jika perisai itu tidak cukup besar, dia akan ditarik ke dalam lubang pengudaraan bersama-sama pekerja yang ketakutan.
Secara kebetulan, ciri aliran gas ini menerangkan tindakan pengabut. Apabila kita meniup (Rajah 67) ke lutut a, berakhir dengan penyempitan, udara, yang masuk ke dalam penyempitan, mengurangkan tekanannya. Oleh itu, terdapat udara dengan tekanan berkurangan di atas tiub b, dan oleh itu tekanan atmosfera mendorong cecair dari kaca ke atas tiub; di lubang, cecair memasuki jet udara yang ditiup dan disembur ke dalamnya.
Sekarang kita akan faham apa sebab tarikan kapal. Apabila dua kapal wap belayar selari antara satu sama lain, sejenis saluran air diperoleh di antara sisi mereka. Dalam saluran biasa, dinding tidak bergerak, dan air bergerak; ini adalah sebaliknya: air tidak bergerak, tetapi dindingnya bergerak. Tetapi tindakan kuasa tidak berubah sama sekali: di tempat-tempat sempit titisan bergerak, air menekan pada dinding kurang daripada di ruang di sekeliling pengukus. Dalam erti kata lain, sisi pengukus yang berhadapan antara satu sama lain mengalami kurang tekanan dari bahagian air berbanding bahagian luar kapal. Apakah yang sepatutnya berlaku akibat daripada ini? Kapal-kapal mesti, di bawah tekanan air luar, bergerak ke arah satu sama lain, dan adalah wajar bahawa kapal yang lebih kecil bergerak dengan lebih ketara, manakala yang lebih besar kekal hampir tidak bergerak. Itulah sebabnya tarikan sangat kuat apabila kapal besar dengan cepat melewati kapal kecil.

Rajah 66. Di bahagian saluran yang sempit, air mengalir lebih laju dan menekan dinding kurang daripada yang lebar.

Rajah 67. Pistol semburan.

Rajah 68. Aliran air antara dua buah kapal layar.
Jadi, tarikan kapal adalah disebabkan oleh tindakan sedutan air yang mengalir. Ini juga menjelaskan bahaya jeram untuk mandi, kesan sedutan pusaran air. Ia boleh dikira bahawa aliran air di sungai pada kelajuan sederhana 1 m sesaat menarik dalam tubuh manusia dengan daya 30 kg! Daya sedemikian tidak mudah untuk ditentang, terutamanya di dalam air, apabila berat badan kita sendiri tidak membantu kita untuk mengekalkan kestabilan. Akhirnya, tindakan menarik balik kereta api yang bergerak pantas dijelaskan oleh prinsip Bernoulli yang sama: kereta api pada kelajuan 50 km sejam menyeret orang berdekatan dengan daya kira-kira 8 kg.
Fenomena yang dikaitkan dengan "prinsip Bernoulli", walaupun agak biasa, kurang diketahui di kalangan bukan pakar. Oleh itu, adalah berguna untuk membincangkannya dengan lebih terperinci. Berikut ialah petikan daripada artikel mengenai topik ini yang diterbitkan dalam jurnal sains popular.

Prinsip Bernoulli dan akibatnya

Prinsip yang pertama kali dinyatakan oleh Daniel Bernoulli pada tahun 1726, mengatakan: dalam jet air atau udara, tekanan tinggi jika kelajuan rendah, dan tekanan rendah jika kelajuan tinggi. Terdapat batasan yang diketahui pada prinsip ini, tetapi kami tidak akan membincangkannya di sini.
nasi. 69 menggambarkan prinsip ini.
Udara dihembus melalui tiub AB. Jika keratan rentas tiub kecil, seperti dalam a, halaju udara adalah tinggi; di mana keratan rentas adalah besar, seperti dalam b, halaju udara adalah rendah. Di mana kelajuan tinggi, tekanannya rendah, dan di mana kelajuan rendah, tekanannya tinggi. Oleh kerana tekanan udara rendah dalam a, cecair dalam tiub C meningkat; pada masa yang sama, tekanan udara yang kuat dalam b menyebabkan cecair dalam tiub D tenggelam.

Rajah 69. Ilustrasi prinsip Bernoulli. Di bahagian sempit (a) tiub AB, tekanan adalah kurang daripada bahagian lebar (b).
Pada rajah. 70 tiub T dipasang pada cakera tembaga DD; udara ditiup melalui tiub T dan seterusnya melepasi cakera bebas dd. Udara di antara dua cakera mempunyai kelajuan tinggi, tetapi kelajuan ini berkurangan dengan cepat apabila ia menghampiri tepi cakera, kerana keratan rentas aliran udara meningkat dengan cepat dan inersia udara yang mengalir keluar dari ruang antara cakera adalah diatasi. Tetapi tekanan udara di sekeliling cakera adalah besar, kerana kelajuannya rendah, dan tekanan udara antara cakera adalah kecil, kerana kelajuannya tinggi. Oleh itu, udara di sekeliling cakera mempunyai kesan yang lebih besar pada cakera, cenderung untuk membawanya lebih dekat daripada aliran udara antara cakera, cenderung untuk menolaknya; akibatnya, cakera dd melekat pada cakera DD semakin kuat, semakin kuat arus udara dalam T.
nasi. 71 mewakili analogi rajah. 70, tetapi hanya dengan air. Air yang bergerak pantas pada cakera DD berada pada paras rendah dan naik ke paras air pegun yang lebih tinggi dalam lembangan apabila ia mengelilingi tepi cakera. Oleh itu, air pegun di bawah cakera mempunyai tekanan yang lebih tinggi daripada air yang bergerak di atas cakera, menyebabkan cakera meningkat. Rod P tidak membenarkan anjakan sisi cakera.

Rajah 70. Pengalaman dengan cakera.

Rajah 71. Cakera DD naik pada rod P apabila pancutan air dari tangki dituangkan ke atasnya.
nasi. 72 menggambarkan bola cahaya terapung dalam pancutan udara. Pancutan udara mengenai bola dan menghalangnya daripada jatuh. Apabila bola terkeluar dari jet, udara sekeliling menolaknya semula ke dalam jet kerana tekanan udara ambien halaju rendah adalah tinggi dan tekanan udara halaju tinggi adalah rendah.
nasi. 73 mewakili dua kapal yang bergerak bersebelahan dalam air yang tenang, atau, apa yang jumlahnya sama, dua kapal berdiri sebelah menyebelah dan mengalir di sekeliling air. Aliran lebih terhad dalam ruang antara vesel, dan halaju air dalam ruang ini lebih besar daripada kedua-dua belah vesel. Oleh itu, tekanan air antara kapal adalah kurang daripada pada kedua-dua belah kapal; tekanan air yang lebih tinggi mengelilingi kapal membawa mereka lebih rapat. Pelaut tahu betul bahawa dua kapal belayar bersebelahan sangat tertarik antara satu sama lain.

Rajah 72. Sebiji bola yang disokong oleh pancutan udara.

Rajah 73. Dua buah kapal yang bergerak selari kelihatan menarik antara satu sama lain.

Rajah 74. Apabila kapal bergerak ke hadapan, kapal B memusingkan haluannya ke arah kapal A.

Rajah 75. Jika udara ditiup di antara dua bola cahaya, ia menghampiri satu sama lain sehingga bersentuhan.
Kes yang lebih serius mungkin berlaku apabila satu kapal mengikuti yang lain, seperti yang ditunjukkan dalam rajah. 74. Dua daya F dan F, yang menyatukan kapal-kapal itu, cenderung untuk memusingkannya, dan kapal B berpusing ke arah L dengan daya yang besar. Perlanggaran dalam kes ini hampir tidak dapat dielakkan, kerana kemudi tidak mempunyai masa untuk mengubah arah kapal.
Fenomena yang diterangkan berkaitan dengan rajah. 73 boleh ditunjukkan dengan meniup udara antara dua bola getah ringan yang digantung seperti ditunjukkan dalam rajah. 75. Jika ditiup udara di antara keduanya, mereka menghampiri dan memukul antara satu sama lain.

Tujuan pundi ikan

Mengenai peranan yang dimainkan oleh pundi kencing ikan, mereka biasanya berkata dan menulis - ia kelihatan agak munasabah - perkara berikut. Untuk keluar dari kedalaman ke lapisan permukaan air, ikan mengembang pundi kencingnya; maka isipadu badannya bertambah, berat air yang disesarkan menjadi lebih besar daripada beratnya sendiri - dan, mengikut undang-undang berenang, ikan itu naik. Untuk menghentikan kenaikan atau penurunan, dia, sebaliknya, memampatkan pundi kencingnya. Isipadu badan, dan dengan itu berat air yang dipindahkan, berkurangan, dan ikan tenggelam ke dasar mengikut undang-undang Archimedes.
Idea yang dipermudahkan tentang tujuan pundi kencing ikan bermula pada zaman saintis Akademi Florentine (abad XVII) dan telah dinyatakan oleh Profesor Borelli pada tahun 1685. Selama lebih daripada 200 tahun ia telah diterima. tanpa bantahan, berjaya berakar umbi dalam buku teks sekolah, dan hanya oleh karya penyelidik baru (Moreau, Charbonel) ketidakkonsistenan lengkap teori ini ditemui,
Gelembung itu tidak dinafikan mempunyai hubungan yang sangat rapat dengan berenang ikan, kerana ikan di mana gelembung itu dikeluarkan secara buatan semasa eksperimen boleh tinggal di dalam air hanya dengan bekerja keras dengan sirip mereka, dan apabila kerja ini berhenti, mereka jatuh ke bawah. Apakah peranan sebenar? Sangat terhad: ia hanya membantu ikan untuk kekal pada kedalaman tertentu - tepat pada kedalaman di mana berat air yang disesarkan oleh ikan adalah sama dengan berat ikan itu sendiri. Apabila ikan, dengan kerja siripnya, jatuh di bawah paras ini, badannya, mengalami tekanan luar yang hebat dari air, mengecut, memerah gelembung; berat isipadu air yang disesarkan berkurangan, menjadi kurang daripada berat ikan, dan ikan jatuh tanpa terkawal. Semakin rendah ia jatuh, semakin kuat tekanan air (dengan 1 atmosfera apabila menurun untuk setiap 10 m), semakin banyak badan ikan terhimpit dan semakin cepat ia terus jatuh.
Perkara yang sama, hanya dalam arah yang bertentangan, berlaku apabila ikan, setelah meninggalkan lapisan di mana ia berada dalam keseimbangan, digerakkan oleh kerja siripnya ke lapisan yang lebih tinggi. Badannya, dibebaskan daripada sebahagian daripada tekanan luar dan masih pecah dari dalam dengan pundi kencing (di mana tekanan gas mencapai tahap ini dalam keseimbangan dengan tekanan air di sekeliling), meningkat dalam isipadu dan, akibatnya , terapung lebih tinggi. Semakin tinggi ikan naik, semakin banyak badannya membengkak dan, akibatnya, semakin cepat ia naik. Ikan tidak dapat menghalangnya dengan "memerah pundi kencing", kerana dinding pundi kencingnya tidak mempunyai serat otot yang boleh mengubah jumlahnya secara aktif.
Bahawa pengembangan pasif seperti isipadu badan sebenarnya berlaku dalam ikan disahkan oleh eksperimen berikut (Rajah 76). Yang suram dalam keadaan berkloroform diletakkan di dalam bekas tertutup dengan air, di mana tekanan meningkat dikekalkan, hampir dengan tekanan yang berlaku pada kedalaman tertentu dalam takungan semula jadi. di permukaan air, ikan terletak tidak aktif, perut ke atas. Tenggelam sedikit lebih dalam, ia naik ke permukaan semula. Diletakkan lebih dekat ke bahagian bawah, ia tenggelam ke bahagian bawah. Tetapi dalam selang antara kedua-dua peringkat terdapat lapisan air di mana ikan kekal dalam keseimbangan - ia tidak tenggelam dan tidak terapung. Semua ini menjadi jelas jika kita mengingati apa yang baru sahaja dikatakan tentang pengembangan pasif dan pengecutan pundi kencing.
Jadi, bertentangan dengan kepercayaan popular, seekor ikan tidak boleh secara sukarela mengembang dan mengecutkan pundi kencingnya. Perubahan dalam jumlahnya berlaku secara pasif, di bawah pengaruh tekanan luaran yang meningkat atau lemah (mengikut undang-undang Boyle-Mariotte). Perubahan dalam jumlah ini bukan sahaja tidak berguna untuk ikan, tetapi, sebaliknya, berbahaya kepadanya, kerana ia menyebabkan sama ada kejatuhan yang tidak dapat dihentikan, yang sentiasa memecut ke bawah, atau kenaikan yang sama tidak dapat dihentikan dan mempercepatkan ke permukaan. Dalam erti kata lain, gelembung membantu ikan mengekalkan keseimbangannya dalam kedudukan pegun, tetapi keseimbangan ini tidak stabil.
Inilah peranan sebenar pundi kencing ikan, sejauh mana hubungannya dengan berenang; sama ada ia turut menjalankan fungsi lain dalam badan ikan dan apa sebenarnya yang tidak diketahui, jadi organ ini masih misteri. Dan hanya peranan hidrostatiknya kini boleh dianggap sebagai dijelaskan sepenuhnya.
Pemerhatian nelayan mengesahkan apa yang telah diperkatakan.

Rajah 76. Pengalaman dengan suram.
Apabila menangkap ikan dari kedalaman yang besar, ia berlaku bahawa ikan lain dilepaskan separuh jalan; tetapi, bertentangan dengan jangkaan, ia tidak turun lagi ke dalam kedalaman dari mana ia diekstrak, tetapi, sebaliknya, dengan cepat naik ke permukaan. Dalam ikan ini dan itu, kadang-kadang diperhatikan bahawa pundi kencing menonjol melalui mulut.

Ombak dan angin ribut

Banyak fenomena fizikal harian tidak dapat dijelaskan berdasarkan undang-undang asas fizik. Malah fenomena yang sering diperhatikan seperti ombak laut pada hari berangin tidak dapat dijelaskan sepenuhnya dalam rangka kursus fizik sekolah. Dan apakah yang menyebabkan ombak yang bertaburan di dalam air yang tenang dari haluan pengukus yang bergerak? Mengapa bendera berkibar dalam cuaca berangin? Mengapakah pasir di tepi pantai beralun? Mengapa ada asap keluar dari cerobong kilang?

Rajah 77. Aliran cecair yang tenang (“laminar”) dalam paip.

Rajah 78. Pengaliran cecair pusaran ("bergelora") dalam paip.
Untuk menerangkan fenomena ini dan lain-lain fenomena yang serupa, seseorang mesti mengetahui ciri-ciri yang dipanggil gerakan pusaran cecair dan gas. Kami akan cuba memberitahu di sini sedikit tentang fenomena vorteks dan perhatikan ciri utamanya, kerana vorteks jarang disebut dalam buku teks sekolah.
Bayangkan cecair mengalir dalam paip. Jika semua zarah bendalir bergerak di sepanjang paip dalam garisan selari, maka kita mempunyai bentuk gerakan bendalir yang paling mudah - tenang, atau, seperti yang dikatakan ahli fizik, aliran "laminar". Walau bagaimanapun, ini bukan kes yang paling biasa. Sebaliknya, lebih kerap cecair mengalir dengan gelisah di dalam paip; vorteks pergi dari dinding paip ke paksinya. Ini adalah angin puyuh atau gerakan bergelora. Ini adalah bagaimana, sebagai contoh, air mengalir dalam paip rangkaian bekalan air (jika kita tidak bermaksud paip nipis, di mana alirannya adalah lamina). Aliran pusaran diperhatikan apabila kadar aliran bendalir tertentu dalam paip (diameter tertentu) mencapai nilai tertentu, yang dipanggil kelajuan kritikal.
Pusaran cecair yang mengalir dalam paip boleh dilihat dengan mata jika sedikit serbuk ringan, seperti likopodium, dimasukkan ke dalam cecair lutsinar yang mengalir dalam tiub kaca. Kemudian vorteks yang pergi dari dinding tiub ke paksinya jelas dibezakan.
Ciri aliran pusaran ini digunakan dalam teknologi untuk pembinaan peti sejuk dan penyejuk. Bendalir yang mengalir secara bergelora dalam tiub dengan dinding yang disejukkan membawa semua zarahnya bersentuhan dengan dinding sejuk dengan lebih cepat daripada apabila bergerak tanpa vorteks; harus diingat bahawa cecair itu sendiri adalah pengalir haba yang lemah dan, jika tiada campuran, sejuk atau panaskan dengan sangat perlahan. Pertukaran terma dan bahan darah yang meriah dengan tisu yang dibasuh olehnya juga mungkin hanya kerana alirannya dalam saluran darah bukan lamina, tetapi pusaran.
Apa yang telah diperkatakan tentang paip terpakai sama untuk terusan terbuka dan dasar sungai: di terusan dan sungai, air mengalir secara bergelora. Apabila mengukur kelajuan sungai dengan tepat, instrumen mengesan riak, terutamanya berhampiran bahagian bawah: riak menunjukkan arah aliran yang sentiasa berubah, iaitu pusaran zarah air sungai bergerak bukan sahaja di sepanjang saluran sungai, seperti yang biasanya dibayangkan, tetapi juga dari bank ke tengah . Itulah sebabnya penyataan tidak betul bahawa di kedalaman sungai air mempunyai suhu yang sama sepanjang tahun, iaitu + 4 ° C: disebabkan oleh pencampuran, suhu air yang mengalir berhampiran dasar sungai (tetapi tidak tasik) adalah sama seperti di permukaan. Angin puyuh yang terbentuk di dasar sungai membawa pasir ringan bersamanya dan menimbulkan "ombak" berpasir di sini. Perkara yang sama boleh dilihat di pantai berpasir, dibasuh oleh ombak yang datang (Rajah 79). Sekiranya aliran air berhampiran bahagian bawah tenang, pasir di bahagian bawah akan mempunyai permukaan yang rata.

Rajah 79. Pembentukan ombak pasir di pantai laut oleh tindakan pusaran air.

Rajah 80. Pergerakan beralun tali dalam air yang mengalir adalah disebabkan oleh pembentukan vorteks.
Jadi, berhampiran permukaan badan yang dibasuh oleh air, vorteks terbentuk. Kewujudan mereka diberitahu kepada kita, sebagai contoh, oleh tali melingkar ular yang diregangkan di sepanjang arus air (apabila satu hujung tali diikat dan satu lagi bebas). Apa yang berlaku di sini? Bahagian tali berhampiran yang terbentuk oleh angin puyuh terbawa olehnya; tetapi pada saat berikutnya bahagian ini sudah bergerak dengan pusaran lain ke arah yang bertentangan - liku serpentin diperolehi (Rajah 80).
Dari cecair ke gas, dari air ke udara.
Siapa yang tidak melihat bagaimana angin puyuh membawa habuk, jerami, dan lain-lain dari bumi? Ini adalah manifestasi aliran pusaran udara di sepanjang permukaan bumi. Dan apabila udara mengalir di sepanjang permukaan air, maka di tempat-tempat di mana vorteks terbentuk, akibat penurunan tekanan udara di sini, air naik seperti bonggol - keseronokan dihasilkan. Punca yang sama menghasilkan gelombang pasir di padang pasir dan di lereng bukit pasir (Rajah 82).

Rajah 81. Bendera berkibar ditiup angin...

Rajah 82. Permukaan pasir beralun di padang pasir.
Sekarang adalah mudah untuk memahami mengapa bendera itu bergoyang ditiup angin: perkara yang sama berlaku kepadanya seperti tali di dalam air yang mengalir. Plat keras baling cuaca tidak mengekalkan arah angin yang tetap, tetapi, mematuhi angin puyuh, berayun sepanjang masa. Daripada asal pusaran yang sama dan kepulan asap yang keluar dari cerobong kilang; gas serombong mengalir melalui paip dalam gerakan pusaran, yang berterusan untuk beberapa lama oleh inersia di luar paip (Rajah 83).
Kepentingan pergerakan udara bergelora untuk penerbangan adalah hebat. Sayap pesawat diberi bentuk sedemikian di mana tempat jarang udara di bawah sayap diisi dengan bahan sayap, dan kesan pusaran di atas sayap, sebaliknya, dipertingkatkan. Akibatnya, sayap disokong dari bawah, dan disedut dari atas (Rajah 84). Fenomena yang sama berlaku apabila burung terbang dengan sayap terbentang.

Rajah 83. Kepulan asap yang keluar dari cerobong kilang.
Bagaimanakah angin bertiup di atas bumbung berfungsi? Angin puyuh mencipta jarang udara di atas bumbung; cuba menyamakan tekanan, udara dari bawah bumbung, dibawa ke atas, menekannya. Akibatnya, sesuatu berlaku yang, malangnya, seseorang sering perlu memerhati: bumbung yang ringan dan longgar diterbangkan oleh angin. Atas sebab yang sama, anak tetingkap besar dihimpit keluar dari dalam oleh angin (dan tidak dipecahkan oleh tekanan dari luar). Walau bagaimanapun, fenomena ini lebih mudah dijelaskan dengan penurunan tekanan dalam udara yang bergerak (lihat prinsip Bernoulli di atas, ms 125).
Apabila dua aliran udara yang berbeza suhu dan kelembapan mengalir satu sama lain, vorteks muncul di setiap satu. Pelbagai bentuk awan sebahagian besarnya disebabkan oleh sebab ini.
Kami melihat pelbagai fenomena yang dikaitkan dengan aliran pusaran.

Rajah 84. Apakah daya yang tertakluk kepada sayap pesawat.
Taburan tekanan (+) dan jarang (-) udara di atas sayap berdasarkan eksperimen. Hasil daripada semua usaha yang diterapkan, menyokong dan menghisap, sayap dibawa ke atas. (Garis pepejal menunjukkan taburan tekanan; garisan bertitik menunjukkan sama dengan peningkatan mendadak dalam kelajuan penerbangan)

Perjalanan ke perut Bumi

Belum ada seorang pun yang turun ke Bumi lebih dalam daripada 3.3 km - namun radius dunia ialah 6400 km. Masih jauh lagi perjalanan ke pusat Bumi. Namun begitu, Jules Verne yang inventif menghantar wiranya jauh ke dalam perut Bumi - profesor sipi Lidenbrock dan anak saudaranya Axel. Dalam Perjalanan ke Pusat Bumi, beliau menerangkan pengembaraan menakjubkan pengembara bawah tanah ini. Antara kejutan yang mereka temui di bawah Bumi, antara lain, adalah peningkatan ketumpatan udara. Apabila ia naik, udara jarang terurai dengan sangat cepat: ketumpatannya berkurangan secara eksponen, manakala ketinggian kenaikan meningkat dalam janjang aritmetik. Sebaliknya, apabila menurun ke bawah, di bawah paras lautan, udara di bawah tekanan lapisan di atasnya akan menjadi lebih padat. Pengembara bawah tanah, tentu saja, tidak dapat tidak menyedarinya.
Berikut adalah perbualan antara bapa saudara saintis dan anak saudaranya di kedalaman 12 liga (48 km) di dalam perut Bumi.
“Tengok apa yang ditunjukkan oleh manometer? tanya pakcik.
- Tekanan yang sangat kuat.
“Sekarang anda melihat bahawa, semasa kita turun sedikit demi sedikit, kita secara beransur-ansur terbiasa dengan udara pekat dan tidak mengalaminya sama sekali.
“Kecuali sakit telinga saya.
- Menyampah!
"Baiklah," jawab saya, memutuskan untuk tidak bercanggah dengan bapa saudara saya. “Senang juga berada di udara pekat. Adakah anda perasan betapa kuatnya bunyi kedengaran di dalamnya?
- Sudah tentu. Dalam suasana ini, orang pekak pun boleh mendengar.
“Tetapi udara akan terus menjadi lebih padat. Adakah ia akhirnya memperoleh ketumpatan air?
- Sudah tentu: di bawah tekanan 770 atmosfera.
- Dan lebih rendah lagi?
– Ketumpatan akan meningkat lebih banyak lagi.
Bagaimana kita hendak turun?
Kami akan mengisi poket kami dengan batu.
- Nah, pakcik, anda mempunyai jawapan untuk segala-galanya!
Saya tidak pergi lebih jauh ke alam sangkaan, kerana, mungkin, saya sekali lagi akan datang dengan beberapa jenis halangan yang akan mengganggu bapa saudara saya. Walau bagaimanapun, jelas bahawa di bawah tekanan beberapa ribu atmosfera, udara boleh masuk ke dalam keadaan pepejal, dan kemudian, walaupun mengandaikan bahawa kita boleh menahan tekanan sedemikian, kita masih perlu berhenti. Tiada hujah akan membantu di sini.”

Fantasi dan matematik

Beginilah penulis novel bercerita; tetapi tetapi ternyata, jika kita menyemak fakta, yang diperkatakan dalam petikan ini. Kita tidak perlu turun ke dalam perut Bumi untuk ini; untuk lawatan kecil ke dalam bidang fizik, ia cukup untuk menyimpan pensel dan kertas.
Pertama sekali, kami akan cuba menentukan kedalaman apa yang perlu kami turunkan supaya tekanan atmosfera meningkat sebanyak 1000 bahagian. Tekanan normal atmosfera adalah sama dengan berat tiang 760 mm merkuri. Jika kita direndam bukan di udara, tetapi dalam merkuri, kita perlu turun hanya 760/1000 = 0.76 mm untuk tekanan meningkat sebanyak 1000. Di udara, sudah tentu, kita mesti turun lebih dalam untuk ini, dan sama banyak kali udara lebih ringan daripada merkuri - 10,500 kali. Ini bermakna supaya tekanan meningkat sebanyak bahagian ke-1000 daripada normal, kita perlu turun bukan sebanyak 0.76 mm, seperti dalam merkuri, tetapi sebanyak 0.76x10500, iaitu hampir 8 m. Bilakah kita akan turun lagi 8 m, maka tekanan yang meningkat akan meningkat sebanyak 1000 lagi magnitudnya, dan seterusnya ... Pada tahap apa pun kita berada - di "siling dunia" (22 km), di atas Gunung Everest (9 km). ) atau berhampiran permukaan lautan, - kita perlu turun 8 m supaya tekanan atmosfera meningkat sebanyak 1000 daripada nilai asal. Ternyata, oleh itu, jadual peningkatan tekanan udara dengan kedalaman:
tekanan di aras tanah
760 mm = biasa
"kedalaman 8 m" \u003d 1.001 normal
"kedalaman 2x8" \u003d (1.001) 2
"kedalaman 3x8" \u003d (1.001) 3
"kedalaman 4x8" \u003d (1.001) 4
Dan secara amnya, pada kedalaman nx8 m, tekanan atmosfera adalah (1.001) n kali lebih besar daripada biasa; dan walaupun tekanan tidak terlalu tinggi, ketumpatan udara akan meningkat dengan jumlah yang sama (undang-undang Mariotte).
Perhatikan bahawa dalam kes ini kita bercakap, seperti yang dapat dilihat dari novel, tentang pendalaman ke dalam Bumi hanya sejauh 48 km, dan oleh itu kelemahan graviti dan penurunan berat udara yang berkaitan boleh diabaikan.
Sekarang anda boleh mengira berapa besarnya, lebih kurang. tekanan yang dialami pengembara bawah tanah Jules Verne pada kedalaman 48 km (48,000 m). Dalam formula kami, n sama dengan 48000/8 = 6000. Kita perlu mengira 1.0016000. Memandangkan mendarab 1.001 dengan sendirinya 6000 kali agak membosankan dan memakan masa, kami akan beralih kepada bantuan logaritma. tentang yang Laplace betul mengatakan bahawa dengan mengurangkan buruh, mereka menggandakan hayat kalkulator. Mengambil logaritma, kita ada: logaritma yang tidak diketahui adalah sama dengan
6000 * log 1.001 = 6000 * 0.00043 = 2.6.
Dengan logaritma 2.6 kita dapati nombor yang dikehendaki; ia bersamaan dengan 400.
Jadi, pada kedalaman 48 km, tekanan atmosfera adalah 400 kali lebih kuat daripada biasa; Ketumpatan udara di bawah tekanan sedemikian akan meningkat, seperti yang ditunjukkan oleh eksperimen, sebanyak 315 kali ganda. Oleh itu, adalah diragui bahawa pengembara bawah tanah kami tidak akan menderita sama sekali, hanya mengalami "sakit di telinga" ... Dalam novel oleh Jules Verpe, bagaimanapun, dikatakan bahawa orang telah mencapai kedalaman bawah tanah yang lebih besar, iaitu 120 dan walaupun 325 km. Tekanan udara mesti mencapai tahap yang besar di sana; seseorang mampu menahan tekanan udara yang tidak berbahaya tidak lebih daripada tiga atau empat atmosfera.
Jika, menggunakan formula yang sama, kita mula mengira pada kedalaman berapa udara menjadi padat seperti air, iaitu, ia menjadi 770 kali lebih padat, kita akan mendapat angka: 53 km. Tetapi keputusan ini tidak betul, kerana pada tekanan tinggi ketumpatan gas tidak lagi berkadar dengan tekanan. Undang-undang Mariotte agak benar hanya untuk tekanan yang tidak terlalu ketara, tidak melebihi ratusan atmosfera. Berikut ialah data tentang ketumpatan udara yang diperoleh melalui pengalaman:
Ketumpatan Tekanan
200 atmosfera... 190
400" .............. 315
600" .............. 387
1500" ............. 513
1800" ............. 540
2100" ............. 564
Peningkatan ketumpatan, seperti yang kita lihat, ketara ketinggalan di belakang peningkatan tekanan. Dengan sia-sia, saintis Jules Verne menjangkakan bahawa dia akan mencapai kedalaman di mana udara lebih tumpat daripada air - dia tidak perlu menunggu untuk ini, kerana udara mencapai ketumpatan air hanya pada tekanan 3000 atmosfera, dan kemudian hampir tidak memampatkan. Tidak ada persoalan untuk mengubah udara menjadi keadaan pepejal dengan satu tekanan, tanpa penyejukan yang kuat (di bawah tolak 146 °).
Walau bagaimanapun, adalah adil untuk mengatakan bahawa novel Jules Verne yang dipersoalkan telah diterbitkan lama sebelum fakta yang kini dipetik diketahui. Ini membenarkan pengarang, walaupun ia tidak membetulkan naratif.
Kami akan menggunakan formula yang diberikan sebelum ini untuk mengira kedalaman terbesar lombong, di bahagian bawahnya seseorang boleh kekal tanpa membahayakan kesihatannya. Tekanan udara tertinggi yang masih boleh ditahan oleh badan kita ialah 3 atmosfera. Menandakan kedalaman lombong yang dikehendaki melalui x, kita mempunyai persamaan (1.001) x / 8 \u003d 3, dari mana (secara logaritma) kita mengira x. Kami mendapat x = 8.9 km.
Jadi, seseorang boleh tanpa bahaya pada kedalaman hampir 9 km. Jika Lautan Pasifik tiba-tiba kering, orang ramai boleh tinggal di bahagian bawahnya di mana-mana.

Dalam lombong yang dalam

Siapa yang paling hampir dengan pusat Bumi - bukan dalam fantasi novelis, tetapi dalam realiti? Sudah tentu, pelombong. Kita sudah tahu (lihat Bab IV) bahawa lombong terdalam di dunia telah digali di Afrika Selatan. Ia pergi lebih dalam daripada 3 km. Di sini yang kami maksudkan bukan kedalaman penembusan mata gerudi, yang mencapai 7.5 km, tetapi pendalaman orang itu sendiri. Inilah, sebagai contoh, penulis Perancis Dr. Luc Durten, yang melawatnya secara peribadi, menceritakan tentang lombong di lombong Morro Velho (kedalaman kira-kira 2300 m):
“Lombong emas terkenal Morro Velho terletak 400 km dari Rio de Janeiro. Selepas 16 jam menaiki kereta api di kawasan berbatu, anda turun ke lembah dalam yang dikelilingi oleh hutan. Di sini, sebuah syarikat Inggeris sedang melombong urat pembawa emas pada kedalaman yang tidak pernah dilihat oleh manusia.
Urat masuk ke dalam kedalaman secara serong. Lombong itu mengikutinya dengan enam tebing. Aci menegak - telaga, mendatar - terowong. Ia adalah ciri masyarakat moden bahawa aci terdalam yang digali di kerak dunia - percubaan paling berani oleh manusia untuk menembusi perut planet ini - dibuat untuk mencari emas.
Pakai overall kanvas dan jaket kulit. Berhati-hati: kerikil terkecil yang jatuh ke dalam perigi boleh menyakiti anda. Kami akan ditemani oleh salah seorang "kapten" lombong tersebut. Anda memasuki terowong pertama, terang. Anda menggigil akibat angin sejuk 4°: ini adalah pengudaraan untuk menyejukkan kedalaman lombong.
Setelah melepasi telaga pertama sedalam 700 m dalam sangkar logam sempit, anda mendapati diri anda berada di terowong kedua. Anda pergi ke telaga kedua; udara semakin panas. Anda sudah berada di bawah paras laut.
Bermula dari perigi seterusnya, udara membakar muka. Dibasahi peluh, membongkok di bawah gerbang rendah, anda bergerak ke arah deruan mesin penggerudian. Orang telanjang bekerja dalam debu tebal; Peluh menitik dari mereka, tangan mengeluarkan sebotol air tanpa henti. Jangan sentuh serpihan bijih, kini dipecahkan: suhunya ialah 57 °.
Apakah akibat daripada realiti yang mengerikan dan menjijikkan ini? “Kira-kira 10 kilogram emas sehari…”.
Menggambarkan keadaan fizikal di bahagian bawah lombong dan tahap eksploitasi melampau pekerja, penulis Perancis mencatatkan suhu tinggi, tetapi tidak menyebut peningkatan tekanan udara. Mari kita hitung bagaimana keadaannya pada kedalaman 2300 m. Jika suhu kekal sama seperti di permukaan Bumi, maka, mengikut formula yang sudah biasa kepada kita, ketumpatan udara akan meningkat sebanyak

Raz.
Pada hakikatnya, suhu tidak kekal malar, tetapi meningkat. Oleh itu, ketumpatan udara meningkat tidak begitu ketara, tetapi kurang. Akhirnya, udara di bahagian bawah lombong berbeza dalam ketumpatan daripada udara di permukaan Bumi sedikit lebih daripada udara pada hari musim panas yang panas daripada udara sejuk musim sejuk. Jelas sekarang mengapa keadaan ini tidak menarik perhatian pengunjung ke lombong itu.
Tetapi yang sangat penting ialah kelembapan udara yang ketara dalam lombong yang begitu dalam, yang menjadikan tinggal di dalamnya tidak dapat ditanggung pada suhu tinggi. Di salah satu lombong Afrika Selatan (Johansburg), pada kedalaman 2553 m, kelembapan mencapai 100% pada 50°C; kini apa yang dipanggil "iklim buatan" sedang diatur di sini, dan kesan penyejukan pemasangan adalah bersamaan dengan 2000 tan ais.

Naik dengan stratostat

Dalam artikel sebelumnya, kami secara mental mengembara ke dalam perut bumi, dan formula untuk pergantungan tekanan udara pada kedalaman membantu kami. Marilah kita sekarang meneroka ke atas dan, menggunakan formula yang sama, lihat bagaimana tekanan udara berubah pada altitud tinggi. Formula untuk kes ini mengambil bentuk berikut:
p = 0.999j/8,
di mana p ialah tekanan dalam atmosfera, h ialah ketinggian dalam meter. Pecahan 0.999 menggantikan nombor 1.001 di sini, kerana apabila bergerak ke atas 8 m, tekanan tidak meningkat sebanyak 0.001, tetapi berkurangan sebanyak 0.001.
Mari kita mulakan dengan menyelesaikan masalah: berapa tinggi yang anda perlukan untuk meningkat supaya tekanan udara menjadi separuh?
Untuk melakukan ini, kami menyamakan tekanan p = 0.5 dalam formula kami dan mula mencari ketinggian h. Kami mendapat persamaan 0.5 \u003d 0.999h / 8, yang tidak akan sukar untuk diselesaikan untuk pembaca yang tahu cara mengendalikan logaritma. Jawapan h = 5.6 km menentukan ketinggian di mana tekanan udara mesti dikurangkan separuh.
Marilah kita menuju lebih tinggi lagi, mengikuti aeronaut Soviet yang berani, yang telah mencapai ketinggian 19 dan 22 km. Kawasan tinggi atmosfera ini sudah pun berada dalam apa yang dipanggil "stratosfera". Oleh itu, bola di mana pendakian sedemikian dibuat diberi nama bukan belon, tetapi "belon stratosfera". Saya tidak fikir bahawa di kalangan generasi yang lebih tua terdapat sekurang-kurangnya seorang yang tidak akan mendengar nama belon stratosfera Soviet "USSR" dan "OAH-1", yang menetapkan rekod ketinggian dunia pada tahun 1933 dan 1934: yang pertama - 19 km, yang kedua - 22 km.
Cuba kita kira berapakah tekanan atmosfera pada ketinggian ini.
Untuk ketinggian 19 km, kita dapati bahawa tekanan udara sepatutnya
0.99919000/8 = 0.095 atm = 72 mm.
Untuk ketinggian 22 km
0.99922000/8 = 0.066 atm = 50 mm.
Walau bagaimanapun, melihat rekod stratonaut, kami mendapati bahawa tekanan lain dicatatkan pada ketinggian yang ditunjukkan: pada ketinggian 19 km - 50 mm, pada ketinggian 22 km - 45 mm.
Mengapa pengiraan tidak disahkan? Apakah kesilapan kita?
Undang-undang Mariotte untuk gas pada tekanan rendah sebegitu agak terpakai, tetapi kali ini kami membuat satu lagi peninggalan: kami menganggap suhu udara adalah sama pada keseluruhan ketebalan 20 kilometer, sementara ia turun dengan ketara dengan ketinggian. Rata-rata mereka menerima; bahawa suhu turun sebanyak 6.5° untuk setiap kilometer yang dinaikkan; ini berlaku sehingga ketinggian 11 km, di mana suhu adalah tolak 56 ° dan kemudian kekal tidak berubah untuk jarak yang agak jauh. Jika keadaan ini diambil kira (yang mana kaedah matematik asas tidak lagi mencukupi), keputusan akan diperolehi yang lebih konsisten dengan realiti. Atas sebab yang sama, hasil pengiraan kami sebelum ini yang berkaitan dengan tekanan udara dalam kedalaman juga mesti dianggap sebagai anggaran.

Di halaman ini saya akan mengumpul buku mengenai fizik menghiburkan yang saya ketahui: buku yang saya ada di rumah, pautan kepada cerita dan ulasan tentang buku tersebut.

Sila tambah dalam komen buku ilmiah yang menghiburkan yang anda tahu.

N.M. Zubkov "Sains Sedap" Pengalaman dan eksperimen di dapur untuk kanak-kanak berumur 5 hingga 9 tahun. Buku kecil yang ringkas. Saya akan menurunkan umur, eksperimen yang terlalu mudah dan terkenal, seperti berenang telur dalam air garam dan membungkus ais krim dengan kot bulu. Selalunya jawapan kepada "mengapa?" kanak-kanak. Walaupun, mungkin saya terlalu menuntut) Jadi, pada dasarnya, semuanya bagus dan boleh difahami)

L. Gendenstein dan lain-lain "Mekanik" adalah buku dari zaman kanak-kanak saya. Di dalamnya, dalam bentuk komik, kawan-kawan berkenalan dengan undang-undang mekanik. Perkenalan ini berlaku dalam permainan, dalam perbualan, secara umum, di antara masa. Saya sangat menyukainya ketika itu, dan masih begitu. Mungkin dengan dia keghairahan saya terhadap fizik bermula?

"Ensiklopedia Kanak-kanak". Talmud ini juga dari zaman kanak-kanak saya. Ia mengandungi 5 jilid. Terdapat juga tentang seni, dan tentang geografi, biologi, sejarah. Dan yang ini semula jadi. Berapa kali saya membukanya, saya sangat yakin bahawa ensiklopedia lama tidak seperti yang ada sekarang. Lukisan adalah benar hitam dan putih (kebanyakannya), tetapi terdapat lebih banyak maklumat.

A. V. Lukyanova "Fizik sebenar untuk lelaki dan perempuan". Buku pertama fizik yang saya beli sendiri. Apa yang hendak dikatakan? Tidak langsung terkesan. Buku itu berformat besar, lukisannya cantik, kertasnya tebal, harganya tinggi. Dan sebenarnya, tidak banyak. Tetapi, pada dasarnya, anda boleh membaca, melihat gambar dengan anak anda.

A. Dmitriev "Dada Datuk". Risalah kecil ini adalah kegemaran saya. Hampir diterbitkan sendiri dalam reka bentuk, tetapi semua eksperimen, mainan saintifik diterangkan dengan cara yang sangat mudah dan mudah.

Tom Tit "Keseronokan Sains". Di mana-mana buku ini sangat dipuji, tetapi saya juga tidak begitu menyukainya. Eksperimen adalah menarik. Tetapi tiada penjelasan. Dan tanpa penjelasan, ia entah bagaimana ternyata buruk.

Y. Perelman "Mekanik yang menghiburkan", "Fizik pada setiap langkah", "Fizik yang menghiburkan". Perelman, sudah tentu, adalah klasik genre. Namun, buku-bukunya bukan untuk si kecil.

Bruno Donath "Fizik dalam permainan". Ia kelihatan seperti Tom Tit, hanya entah bagaimana lebih mudah pada persepsi saya dan penjelasan semua eksperimen dan permainan diberikan.

L.A. Sikoruk "Fizik untuk kanak-kanak". Ia kelihatan seperti "Mekanik" Gendenstein saya dari zaman kanak-kanak. Tidak, tidak ada komik di sini, tetapi pengenalan dengan undang-undang fizikal alam diteruskan dalam perbualan dan santai. Saya tidak menjumpai buku ini untuk dijual, kerana saya hanya ada dalam cetakan.

Nah, hobi terakhir saya ialah kad dengan eksperimen saintifik.

© 2009, RIMIS Publishing House, edisi, reka bentuk

Teks dan angka telah dipulihkan mengikut buku "Entertaining Physics" oleh Ya. I. Perelman, diterbitkan oleh P. P. Soikin (St. Petersburg) pada tahun 1913.

Hak cipta terpelihara. Tiada bahagian daripada versi elektronik buku ini boleh diterbitkan semula dalam apa jua bentuk atau dengan sebarang cara, termasuk siaran di Internet dan rangkaian korporat, untuk kegunaan peribadi dan awam, tanpa kebenaran bertulis daripada pemilik hak cipta.

© Versi elektronik buku yang disediakan oleh Liters (www.litres.ru)

"Fizik Menghiburkan" - 85!

Saya mengaku: dengan kegembiraan saya baru-baru ini membuka edisi pertama buku itu - nenek moyang genre sastera baharu. "Fizik yang menghiburkan" - dipanggil "anak sulung", dilahirkan di St Petersburg 85 tahun yang lalu, pengarangnya, kemudian Yakov Isidorovich Perelman yang kurang dikenali.

Mengapakah ahli bibliografi, pengkritik dan pempopular dengan jelas mengaitkan permulaan minat saintifik dengan kemunculan buku ini? Adakah tidak ada yang seperti itu sebelum ini? Dan mengapa Rusia ditakdirkan untuk menjadi tempat kelahiran genre baru?

Sudah tentu buku-buku sains popular mengenai pelbagai ilmu telah diterbitkan sebelum ini. Jika kita membatasi diri kepada fizik, kita boleh ingat bahawa sudah pada abad ke-19, buku-buku bagus oleh Beuys, Tisandier, Titus dan pengarang lain telah diterbitkan di luar negara dan di Rusia. Walau bagaimanapun, mereka adalah koleksi eksperimen dalam fizik, selalunya agak lucu, tetapi, sebagai peraturan, tanpa menjelaskan intipati fenomena fizikal yang digambarkan oleh eksperimen ini.

"Fizik Menghiburkan" adalah, pertama sekali, pilihan besar (dari semua bahagian fizik asas) masalah menghiburkan, soalan rumit, paradoks yang menakjubkan. Tetapi perkara utama ialah semua perkara di atas pastinya disertai dengan perbincangan yang menarik, atau komen yang tidak dijangka, atau eksperimen hebat yang bertujuan untuk hiburan intelektual dan membiasakan pembaca dengan kajian sains yang serius.

Selama beberapa tahun penulis mengusahakan kandungan "Fizik Menghibur", selepas itu penerbit P. Soikin menyimpan manuskrip itu dalam "portfolio" editorial selama dua setengah tahun, tidak berani menerbitkan buku dengan tajuk itu. Masih: sains asas dan tiba-tiba ... fizik yang menghiburkan!

Tetapi jin itu bagaimanapun dibebaskan dari kendi dan memulakan perarakan kemenangannya, pertama di Rusia (pada 1913-1914), dan kemudian di negara lain. Semasa hayat pengarang, buku itu melalui 13 edisi, dan setiap edisi berikutnya berbeza dari yang sebelumnya: penambahan dibuat, kekurangan dihapuskan, dan teks disunting semula.

Bagaimanakah buku itu diterima oleh orang sezaman? Berikut adalah beberapa ulasan tentangnya dari majalah terkemuka pada masa itu.

"Antara pelbagai percubaan untuk menarik minat fizik dengan mengambil contoh perkara yang paling "menghiburkan" daripadanya dan dengan persembahan yang lebih kurang menyeronokkan, buku En. Perelman menonjol kerana bertimbang rasa dan keseriusannya. Ia menyediakan bahan yang baik untuk pemerhatian dan refleksi daripada semua jabatan fizik asas, diterbitkan dengan kemas dan digambarkan dengan indah” (N. Drenteln, Koleksi Pedagogi).

"Buku yang sangat instruktif dan menghiburkan, dalam soalan dan jawapan mudah yang paling biasa dan pada pandangan pertama, memperkenalkan undang-undang asas fizik ..." ("Masa Baru").

“Buku itu dibekalkan dengan banyak lukisan dan sangat menarik sehingga sukar untuk meletakkannya tanpa membacanya hingga habis. Saya berpendapat bahawa apabila mengajar sains semula jadi, seorang guru boleh mendapat manfaat daripada banyak perkara pengajaran daripada buku yang indah ini” (Profesor A. Pogodin, “Pagi”).

“Encik Perelman tidak terhad hanya untuk menerangkan pelbagai eksperimen yang boleh dilakukan di rumah ... Pengarang Fizik Menghibur menganalisis banyak isu yang tidak boleh dicuba di rumah, tetapi tetap menarik baik pada dasarnya dan dalam bentuk yang dia tahu bagaimana untuk memberi kepada penceritaannya" ("Ahli Fizik Amatur").

"Kandungan dalaman, banyak ilustrasi, penampilan buku yang cantik dan harga yang sangat rendah - semua ini adalah kunci kepada pengedarannya yang luas ..." (N. Kamenshchikov, "Buletin Fizik Eksperimen").

Dan sememangnya, "Fizik Menghibur" telah menerima bukan sahaja luas, tetapi pengedaran yang paling luas. Jadi, di negara kita dalam bahasa Rusia ia diterbitkan kira-kira tiga puluh kali dan dalam edisi besar-besaran. Buku yang menakjubkan ini telah diterjemahkan ke dalam bahasa Inggeris, Arab, Bulgaria, Sepanyol, Kannada, Malayalam, Marathi, Jerman, Parsi, Poland, Portugis, Romania, Tamil, Telugu, Finland, Perancis, Hindi, Czech, Jepun.

Masalah Down and Out bermula! Diilhamkan oleh kejayaan pembaca dan pengkritik, Y. Perelman menyediakan dan menerbitkan pada tahun 1916 buku kedua (bukan kesinambungan yang pertama, tetapi yang kedua) mengenai fizik yang menghiburkan. Lebih lanjut lagi. Geometri menghiburkan, aritmetik, matematik, astronomi, mekanik, algebra diterbitkan satu demi satu - sejumlah empat puluh (!) Buku yang menghiburkan secara saintifik.

"Fizik Menghiburkan" telah dibaca oleh beberapa generasi pembaca. Sudah tentu, tidak semua orang yang membacanya menjadi saintis, tetapi hampir tidak ada ahli fizik, sekurang-kurangnya di Rusia, yang tidak biasa dengannya.

Kini dalam indeks kad Rusia buku menghiburkan terdapat lebih daripada 150 cabang sains. Tiada negara yang mempunyai kekayaan sedemikian, dan tempat kehormatan di kalangan penerbitan ini, tanpa ragu-ragu, adalah milik Fizik Menghibur.

Yuri Morozov

Sumber maklumat - laman web jurnal "Pengetahuan adalah Kuasa" www.znanie-sila.ru

Kata pengantar

Buku ini adalah koleksi berdiri sendiri yang bukan kesinambungan buku pertama Fizik Menghibur; ia dipanggil "kedua" sahaja kerana ia ditulis lewat daripada yang pertama. Kejayaan koleksi pertama mendorong pengarang untuk memproses selebihnya bahan yang telah terkumpulnya, dan dengan itu buku kedua ini - atau lebih tepat lagi, buku lain - disusun, meliputi jabatan fizik sekolah yang sama.

Buku Fizik Menghibur ini, seperti yang pertama, bertujuan untuk dibaca, bukan untuk dipelajari. Matlamatnya bukan untuk memberitahu pembaca tentang pengetahuan baru, tetapi untuk membantu dia "mempelajari apa yang dia tahu", iaitu, untuk mendalami dan menghidupkan semula maklumat asas yang dia ada dalam fizik, mengajarnya untuk menguruskannya secara sedar dan menggalakkan dia untuk mempelbagaikan aplikasi mereka. Ini dicapai, seperti dalam koleksi pertama, dengan mempertimbangkan siri teka-teki beraneka ragam, soalan rumit, masalah yang menghiburkan, paradoks yang lucu, perbandingan yang tidak dijangka dari bidang fizik, yang berkaitan dengan bulatan fenomena harian atau diambil daripada karya popular umum dan fiksyen sains fiksyen. Penyusun menggunakan bahan jenis yang terakhir ini terutamanya secara meluas, memandangkan ia adalah yang paling sesuai untuk tujuan koleksi: petikan daripada novel terkenal Jules Verne, Wells, Kurd Lasswitz, dan lain-lain terlibat. Eksperimen yang hebat, sebagai tambahan kepada godaan mereka, boleh memainkan peranan penting dalam pengajaran sebagai ilustrasi hidup; mereka mendapat tempat untuk diri mereka sendiri walaupun dalam buku teks sekolah. "Matlamat mereka," tulis guru terkenal kami V. L. Rozenberg, "adalah untuk membebaskan minda daripada belenggu tabiat dan untuk menjelaskan salah satu aspek fenomena, pemahaman yang dikaburkan oleh keadaan biasa yang menyerang minda pelajar. tanpa mengira kehendaknya, kerana kebiasaan.”

Penyusun cuba, sejauh yang dia boleh, untuk memberikan eksposisi bentuk yang menarik secara luaran, untuk memberikan daya tarikan kepada subjek, tanpa kadang-kadang berhenti sebelum menarik minat dari luar. Dia dipandu oleh aksiom psikologi itu minat kepada subjek meningkatkan perhatian, perhatian memudahkan persefahaman dan oleh itu menyumbang kepada lebih sedar asimilasi.