Файл: Перельман Я. И. - Занимательная физика. Книга 1 - 1983.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.10.2020
Просмотров: 1529
Скачиваний: 12
го
шара
.
Впервые
этот
поучительный
опыт
провел
бельгийский
физик
Плато
.
Здесь
описан
опыт
Плато
в
его
классическом
виде
.
Гораздо
легче
и
не
менее
поучи
-
тельно
провести
его
в
ином
виде
.
Маленький
стакан
споласкивают
водой
,
наполняют
олив
-
ковым
маслом
и
ставят
на
дно
большого
ста
-
кана
;
в
последний
наливают
осторожно
столько
спирта
,
чтобы
маленький
стакан
был
весь
в
него
погружен
.
Затем
по
стенке
боль
-
шого
стакана
из
ложечки
осторожно
долива
-
ют
понемногу
воду
.
Поверхность
масла
в
ма
-
леньком стакане
становится
вы уклой
;
вы
-
пуклость
постепенно
возрастает
,
и
при
доста
-
точном
количестве
подлитой
воды
поднима
-
ется
из
стакана
,
образуя
шар
довольно
значительных
размеров
,
висящий
внутри
смеси
спирта
и
воды
(
п
Рис
. 56.
Упрощение
опыта
Плато
.
56) .
За
неимением
спирта
можно
проделать
этот
опыт
с
анилином
–
жидкостью
,
которая
при
обыкновенной
температуре
тяжелее
воды
,
а
при
75-85° C
легче
ее
.
Нагревая
воду
,
мы
можем
,
следовательно
,
заставить
анилин
плавать
внутри
нее
,
причем
он
принимает
форму
большой
шарообразной
капли
.
При
комнатной
тем
-
пературе
капля
анилина
уравновешивается
в
растворе
соли
Почему
дробь
круглая
?
Сейчас
мы
говорили
о
том
,
что
жидкость
,
освобож
-
денная
от
действия
силы
тяжести
,
принимает
свою
есте
-
ственную
форму
–
шарообразную
.
Если
вспомните
ска
-
занное
раньше
о
невесомости
падающего
тела
и
примете
в
расчет
,
что
в
самом
начале
падения
можно
пренебречь
ничтожным
сопротивлением
воздуха
*)
,
то
сообразите
,
что
падающие
капли
жидкости
также
должны
принимать
форму
шаров
.
И
действительно
:
падающие
капли
дождя
имеют
форму
шариков
.
Дробинки
–
не
что
иное
,
как
за
-
стывшие
капли
расплавленного
свинца
,
который
при
заводском
способе
изготовления
заставляют
падать
кап
-
лями
с
большой
высоты
в
воду
;
при
этом
они
затвердева
-
ют
в
форме
совершенно
правильных
шариков
.
Так
отлитая
дробь
называется
«
башенной
»,
потому
что
при
отливке
ее
заставляют
падать
с
вершины
высокой
«
дроболитейной
»
башни
(
. 57).
Башни
дроболитейно
-
го
завода
–
металлической
конструкции
и
достигают
в
высоту
45
м
;
в
верхней
части
располагается
литейное
помещение
с
плавильными
котлами
,
внизу
–
бак
с
водой
.
Отлитая
дробь
подлежит
еще
сортировке
и
отделке
.
Кап
-
ля
расплавленного
свинца
застывает
в
дробинку
еще
во
Рис
. 57.
Башня
дро
-
болитейного
завода
.
*)
Дождевые
капли
опускаются
равноускоренно
только
в
самом
начале
падения
;
обычно
за
время
порядка
1
секунды
устанавливается
равномерное
движение
(
см
.
статью
«
Скорость
дождевых
капель
»
в
моей
«
Занимательной
механике
»)
59
время
падения
;
бак
с
водой
нужен
лишь
для
того
,
чтобы
смягчить
удар
дробинки
при
падении
и
предотвратить
искажение
ее
шарообразной
формы
. (
Дробь
диа
-
метром
больше
6
мм
,
так
называемая
картечь
,
изготовляется
иначе
:
вырубкой
из
проволоки
кусочков
,
потом
обкатываемых
.)
«
Бездонный
»
бокал
Вы
налили
воды
в
бокал
до
краев
.
Он
полон
.
Возле
бокала
лежат
булавки
.
Может
быть
,
для
одной
-
двух
булавок
еще
найдется
место
в
бокале
?
Попробуйте
.
Начните
бросать
булавки
и
считайте
их
.
Бросать
надо
осмотрительно
:
бе
-
режно
погружайте
острие
в
воду
и
затем
осторожно
выпускайте
булавку
из
руки
,
без
толчка
или
давления
,
чтобы
сотрясением
не
рас
-
плескать
воду
.
Одна
,
две
,
три
булавки
упали
на
дно
–
уровень
воды
остался
неизменным
.
Десять
,
два
-
дцать
,
тридцать
булавок
...
Жидкость
не
выливается
.
Пятьдесят
,
шестьдесят
,
семьдесят
...
Целая
сотня
бу
-
лавок
лежит
на
дне
,
а
вода
из
бокала
все
еще
не
вы
-
ливается
Не
только
не
выливается
,
но
даже
и
не
подня
-
лась
сколько
-
нибудь
заметным
образом
над
краями
.
Продолжайте
добавлять
булавки
.
Вторая
,
третья
,
четвертая
сотня
булавок
оказалась
в
сосуде
–
и
ни
одна
капля
не
перелилась
через
край
;
но
теперь
уже
видно
,
как
поверхность
воды
вздулась
,
возвышаясь
немного
над
краями
бокала
.
В
этом
вздутии
вся
раз
-
гадка
непонятного
явления
.
Вода
плохо
смачивает
стекло
,
если
оно
хотя
бы
немного
загрязнено
жиром
;
края
же
бокала
–
как
и
вся
употребляемая
нами
по
-
суда
–
неизбежно
покрывается
следами
жира
от
прикосновения
пальцев
.
Не
сма
-
чивая
краев
,
вода
,
вытесняемая
булавками
из
бокала
,
образует
выпуклость
.
Взду
-
тие
незначительно
на
глаз
,
но
если
дадите
себе
труд
вычислить
объем
одной
булавки
и
сравните
его
с
объемом
той
выпуклости
,
которая
образовалась
над
краями
бокала
,
вы
убедитесь
,
что
первый
объем
в
сотни
раз
меньше
второго
,
и
оттого
в
«
полном
»
бокале
может
найтись
место
еще
для
нескольких
сотен
була
-
вок
.
Чем
шире
посуда
,
тем
больше
булавок
она
способна
вместить
,
потому
что
тем
больше
объем
вздутия
.
Рис
. 58.
Поразительный
опыт
с
булав
-
ками
в
бокале
воды
.
Сделаем
для
ясности
примерный
подсчет
.
Длина
булавки
–
около
25
мм
,
толщина
ее
– 0,5
мм
.
Объем
такого
цилиндра
нетрудно
вычислить
по
известной
формуле
геометрии
(
π
D
2
h
/4);
он
равен
5
куб
.
мм
.
Вместе
с
головкой
объем
бу
-
лавки
не
превышает
5,5
куб
.
мм
.
Теперь
подсчитаем
объем
водяного
слоя
,
возвышающегося
над
краями
бока
-
ла
.
При
диаметре
бокала
9
см
= 90
мм
площадь
круга
равна
около
6400
кв
.
мм
.
Считая
,
что
толщина
поднявшегося
слоя
только
1
мм
,
имеем
для
его
объема
6400
куб
.
мм
;
это
больше
объема
булавки
в
1200
раз
.
Другими
словами
, «
полный
»
бокал
воды
может
принять
еще
свыше
тысячи
булавок
!
И
действительно
,
осто
-
рожно
опуская
булавки
,
можно
погрузить
их
целую
тысячу
,
так
что
для
глаз
они
словно
займут
весь
сосуд
и
будут
даже
выступать
над
его
краями
,
а
вода
все
-
таки
еще
не
будет
выливаться
.
60
61
Любопытная
особенность
керосина
Кому
приходилось
иметь
дело
с
керосиновой
лампой
,
тот
,
вероятно
,
знаком
с
досадными
неожиданностями
,
обусловленными
одной
особенностью
керосина
.
Вы
наполняете
резервуар
,
вытираете
его
снаружи
досуха
,
а
через
час
находите
его
снова
мокрым
.
Дело
в
том
,
что
вы
недостаточно
плотно
завинтили
горелку
и
керосин
,
стре
-
мясь
растечься
по
стеклу
,
выполз
на
наружную
поверхность
резервуара
.
Если
желаете
оградить
себя
от
подобных
«
сюрпризов
»,
вы
должны
возможно
плотнее
завинчивать
горелку
*)
.
Эта
ползучесть
керосина
весьма
неприятным
образом
ощущается
на
судах
,
машины
которых
потребляют
керосин
(
или
нефть
).
На
подобных
судах
,
если
не
приняты
меры
,
положительно
невозможно
перевозить
никакие
товары
,
кроме
тех
же
керосина
или
нефти
,
потому
что
жидкости
эти
,
выползая
из
баков
через
неза
-
метные
скважины
,
растекаются
не
только
по
металлической
поверхности
самих
баков
,
но
проникают
решительно
всюду
,
даже
в
одежду
пассажиров
,
сообщая
всем
предметам
свой
неистребимый
запах
.
Попытки
бороться
с
этим
злом
оста
-
ются
часто
безрезультатными
.
Английский
юморист
Джером
не
очень
преувеличивал
,
когда
в
повести
«
Трое
в
одной
лодке
»
рассказывал
о
керосине
следующее
:
«
Я
не
знаю
вещества
,
более
способного
просачиваться
всюду
,
чем
керосин
.
Мы
дер
-
жали
его
на
носу
лодки
,
а
он
оттуда
просочился
на
другой
конец
,
пропитав
своим
запахом
все
,
что
попадалось
ему
по
пути
.
Просачиваясь
сквозь
обшивку
,
он
капал
в
воду
,
портил
воздух
и
небо
,
отравлял
жизнь
.
Иногда
керосиновый
ветер
дул
с
запада
,
иногда
с
востока
,
а
иной
раз
это
был
северный
керосиновый
ветер
или
,
может
быть
,
южный
,
но
,
прилетал
ли
он
из
снежной
Арктики
или
зарождался
в
песках
пустыни
,
он
всегда
достигал
нас
,
насы
-
щенный
ароматом
керосина
.
По
вечерам
это
благоухание
уничтожало
прелесть
заката
,
а
лучи
месяца
положительно
источали
керосин
...
Привязав
лодку
у
моста
,
мы
пошли
прогу
-
ляться
по
городу
,
но
ужасный
запах
преследовал
нас
.
Казалось
,
весь
город
был
им
пропи
-
тан
».
На
самом
деле
,
конечно
,
пропитано
было
им
лишь
платье
путешественников
.
Способность
керосина
смачивать
наружную
поверхность
резервуаров
подала
повод
к
неправильному
мнению
,
будто
керосин
может
проникать
сквозь
металлы
и
стекло
.
Копейка
,
которая
в
воде
не
тонет
Такая
копейка
существует
не
только
в
сказке
,
но
и
в
действительности
.
Вы
убедитесь
в
этом
,
если
проделаете
несколько
легко
выполнимых
опытов
.
Начнем
с
более
мелких
предметов
–
с
иголок
.
Кажется
невозможным
заставить
стальную
иглу
плавать
на
поверхности
воды
,
а
между
тем
это
не
так
трудно
сделать
.
По
-
ложите
на
поверхность
воды
лоскуток
папиросной
бумаги
,
а
на
него
–
совер
-
шенно
сухую
иголку
.
Теперь
остается
только
осторожно
удалить
папиросную
бумагу
из
-
под
иглы
.
Делается
это
так
:
вооружившись
другой
иглой
или
булав
-
кой
,
слегка
погружают
края
лоскутка
в
воду
,
постепенно
подходя
к
середине
,
когда
лоскуток
весь
намокнет
,
он
упадет
на
дно
,
игла
же
будет
продолжать
пла
-
*)
Но
,
завинчивая
горелку
наглухо
,
не
забудьте
проследить
за
тем
,
чтобы
резервуар
не
был
налит
до
самых
краев
:
керосин
при
нагревании
расширяется
довольно
значительно
(
он
увеличивается
в
объеме
на
десятую
долю
при
повышении
температуры
на
100°
С
),
и
,
чтобы
резервуар
не
лопнул
,
необходимо
оставить
место
для
расширения
7)
.
вать
При
помощи
магнита
,
подносимого
к
стенкам
стакана
(
на
уровне
воды
),
вы
можете
даже
управлять
движением
этой
плавающей
иглы
.
При
известной
сноровке
можно
обойтись
и
без
папиросной
бумаги
:
захватив
,
иглу
пальцами
посредине
,
уроните
ее
в
горизонтальном
положении
с
небольшой
высоты
на
поверхность
воды
.
Вместо
иглы
можно
заставить
плавать
булавку
(
то
и
другое
–
не
толще
2
мм
),
легкую
пуговицу
,
мелкие
плоские
металлические
предметы
.
Наловчившись
в
этом
,
попробуйте
заставить
плавать
и
копейку
.
Причина
плавания
этих
металлических
предметов
та
,
что
вода
плохо
смачи
-
вает
металл
,
побывавший
в
наших
руках
и
потому
покрытый
тончайшим
слоем
жира
.
Оттого
вокруг
плавающей
иглы
на
поверхно
-
сти
воды
образуется
вдавленность
,
ее
можно
даже
видеть
.
Поверхностная
пленка
жидко
-
сти
,
стремясь
распрямиться
,
оказывает
давле
-
ние
вверх
на
иглу
и
тем
поддерживает
ее
.
Поддерживает
иглу
также
и
выталкивающая
сила
жидкости
:
согласно
закону
плавания
игла
выталкивается
снизу
с
силой
,
равной
весу
вытесненной
ею
.
62
Всего
проще
добиться
плавания
иглы
,
ес
-
ли
смазать
ее
маслом
;
такую
иглу
можно
пря
-
мо
класть
на
поверхность
воды
,
и
она
не
по
-
тонет
.
Вода
в
решете
Оказывается
,
что
и
носить
воду
в
решете
возможно
не
только
в
сказке
.
Знание
физики
поможет
исполнить
такое
классически
невоз
-
можное
дело
.
Для
этого
надо
взять
проволочное
решето
с
не
слишком
мелкими
ячейками
(
около
1
мм
)
и
окунуть
его
сетку
в
растопленный
парафин
;
затем
вы
-
нуть
решето
из
парафина
:
проволока
окажется
покрытой
тонким
слоем
парафи
-
на
,
едва
заметным
для
глаз
.
Рис
. 59.
Игла
,
плавающая
на
воде
.
Вверху
–
разрез
иглы
(2
мм
толщины
)
и
точная
форма
углубления
на
воде
.
Решето
осталось
решетом
–
в
нем
есть
сквозные
отверстия
,
через
которые
свободно
проходит
булавка
, –
но
теперь
вы
можете
,
в
буквальном
смысле
слова
,
носить
в
нем
воду
.
В
таком
решете
удерживается
довольно
высокий
слой
воды
,
не
проливаясь
сквозь
ячейки
;
надо
только
осторожно
налить
воду
и
оберегать
решето
от
толчков
.
Почему
же
вода
не
проливается
?
Потому
что
,
не
смачивая
парафин
,
она
об
-
разует
в
ячейках
решета
тонкую
пленку
,
обращенную
выпуклостью
вниз
,
кото
-
рая
и
удерживает
воду
(
. 60).
Такое
парафинированное
решето
можно
положить
на
воду
,
и
оно
будет
дер
-
жаться
на
ней
.
Значит
,
возможно
не
только
носить
воду
в
решете
,
но
и
плавать
на
нем
.
Этот
парадоксальный
опыт
объясняет
ряд
обыкновенных
явлений
,
к
которым
мы
чересчур
привыкли
,
чтобы
задумываться
об
их
причине
.
Смоление
бочек
и
лодок
,
смазывание
салом
пробок
и
втулок
,
окрашивание
масляной
краской
и
вообще
покрытие
маслянистыми
веществами
всех
тех
предметов
,
которые
мы
хотим
сделать
непроницаемыми
для
воды
,
а
также
и
прорезинивание
тканей
–
Рис
. 60.
Почему
вода
не
выливается
из
парафинирован
-
ного
решета
.
все
это
не
что
иное
,
как
изготовление
решета
вроде
сейчас
описанного
.
Суть
дела
и
там
и
тут
одно
и
та
же
,
только
в
случае
с
решетом
она
выступает
в
необычном
виде
.
Пена
на
службе
техники
Опыт
плавания
стальной
иглы
и
монеты
на
воде
имеет
сходство
с
явлением
,
используемым
в
горно
-
металлургической
промышленности
для
«
обогащения
»
руд
,
т
.
е
.
для
увеличения
содержания
в
них
ценных
составных
частей
.
Техника
знает
много
способов
обогащения
руд
;
тот
,
который
мы
сейчас
имеем
в
виду
и
который
называется
«
флотацией
», –
наиболее
действенный
;
он
успешно
приме
-
няется
даже
в
тех
случаях
,
когда
все
остальные
не
достигают
цели
.
Сущность
флотации
(
т
.
е
.
всплывания
)
состоит
в
следующем
(
Тонко
измельченная
руда
загружается
в
чан
с
водой
и
маслянистыми
веществами
,
ко
-
торые
способны
обволакивать
частицы
полезного
минерала
тончайшими
плен
-
ками
,
но
смачиваемыми
водой
.
Смесь
энергично
перемешивается
с
воздухом
,
образуя
множество
мельчайших
пузырьков
–
пену
.
При
этом
частицы
полезного
минерала
,
облеченные
тонкой
маслянистой
пленкой
,
приходя
в
соприкосновение
с
оболочкой
воздушного
пузырька
,
пристают
к
ней
и
повисают
на
пузырьке
,
который
и
выносит
их
вверх
,
как
воздушный
шар
в
атмосфере
поднимает
гондо
-
лу
Частицы
же
пустой
породы
,
не
облеченные
маслянистым
вещест
-
вом
,
не
пристают
к
оболочке
и
остаются
в
жидкости
.
Надо
заметить
,
что
воз
-
душный
пузырек
пены
гораздо
больше
по
объем
,
нежел
минеральная частица
,
и
плавучесть
его
достаточна
для
увлечения
твердой
крупинки
вверх
.
В
итоге
частицы
полезного
минерала
почти
все
оказываются
в
пене
,
покрывающей
жидкость
.
Пену
снимают
и
направляют
на
дальнейшую
обработку
–
для
получения
так
называемого
«
концентрата
»,
который
в
десятки
раз
богаче
полезным
мине
-
ралом
,
нежели
первоначальная
руда
.
у
и
Техника
флотации
разработана
так
тщательно
,
что
надлежащим
подбором
примешиваемых
жидкостей
можно
отделить
каждый
полезный
минерал
от
пустой
породы
любого
состава
.
Рис
. 61.
Как
происходит
флотация
.
К
самой
идее
флотации
привела
не
теория
,
а
внимательное
наблюдение
слу
-
чайного
факта
.
В
конце
прошлого
века
американская
учительница
Карри
Эвер
-
сон
,
стирая
загрязненные
маслом
мешки
,
в
которых
хранился
раньше
медный
колчедан
,
обратила
внимание
на
то
,
что
крупинки
колчедана
всплывают
с
мыль
-
ной
пеной
.
Это
и
послужило
толчком
к
развитию
способа
флотации
.
63