Файл: Перельман Я. И. - Занимательная физика. Книга 1 - 1983.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.10.2020
Просмотров: 1527
Скачиваний: 12
Мнимый
вечный
двигатель
В
книгах
иногда
описывается
в
качестве
настоящего
«
вечного
двигателя
»
прибор
такого
устройства
масло
(
или
вода
),
налитое
в
сосуд
,
поднима
-
ется
фитилями
сначала
в
верхний
сосуд
,
а
оттуда
другими
фитилями
–
еще
выше
;
верхний
сосуд
имеет
желоб
для
стока
масла
,
которое
падает
на
лопатки
колеса
,
приводя
его
во
вращение
.
Стекшее
вниз
масло
снова
поднимается
по
фитилям
до
верхнего
сосуда
.
Таким
образом
,
струя
масла
,
стекающая
по
желобку
на
колесо
,
ни
на
секунду
не
прерывается
,
и
колесо
вечно
должно
находиться
в
движении
...
Если
бы
авторы
,
описывавшие
эту
вертушку
,
дали
себе
труд
ее
изготовить
,
они
,
конечно
,
убедились
бы
,
что
не
только
колесо
не
вертится
,
но
что
ни
одна
капля
жидкости
даже
не
попадает
в
верх
-
ний
сосуд
!
Это
можно
сообразить
,
впрочем
,
и
не
при
-
ступая
к
изготовлению
вертушки
.
В
самом
деле
,
почему
изобретатель
думает
,
что
масло
должно
стекать
вниз
с
верхней
,
за
-
гнутой
части
фитиля
?
Капиллярное
при
-
тяжение
,
преодолев
тяжесть
,
подняло
жидкость
вверх
по
фитилю
;
но
ведь
та
же
причина
удержит
жидкость
в
порах
на
-
мокшего
фитиля
,
не
давая
ей
капать
с
не
-
го
.
Если
допустить
,
что
в
верхний
сосуд
нашей
мнимой
вертушки
от
действия
капиллярных
сил
может
попасть
жидкость
,
то
надо
будет
признать
,
что
те
же
фитили
,
которые
будто
бы
доставили
ее
сюда
,
сами
же
и
перенесли
бы
ее
обратно
в
нижний
.
Рис
. 62.
Неосуществимая
вертушка
.
Рис
. 63.
Старинный
проект
водяного
«
вечного
»
двигателя
для
точильного
камня
.
Этот
мнимый
вечный
двигатель
напоминает
другую
водяную
машину
«
веч
-
ного
»
движения
,
придуманную
еще
в
1575
г
.
итальянским
механиком
Страдою
Старшим
.
Мы
изобразили
здесь
этот
забавный
проект
Архимедов
винт
,
вращаясь
,
поднимает
воду
в
верхний
бак
,
откуда
она
вытекает
из
лотка
струей
,
64
65
ударяющей
в
лопатки
наливного
колеса
(
справа
внизу
).
Водяное
колесо
вращает
точильный
камень
,
а
одновременно
двигает
,
с
помощью
ряда
зубчатых
колес
,
тот
самый
архимедов
винт
,
который
поднимает
воду
в
верхний
бак
.
Винт
вращает
колесо
,
а
колесо
–
винт
!..
Если
бы
возможны
были
подобные
механизмы
,
то
проще
всего
было
бы
устроить
так
:
перекинуть
веревку
через
блок
и
привязать
к
ее
концам
одинаковые
гири
:
когда
один
груз
опускался
бы
,
он
приподнимал
бы
тем
самым
другой
груз
,
а
тот
,
опускаясь
с
этой
высоты
,
поднимал
бы
первый
.
Чем
не
вечный
двигатель
?
Мыльные
пузыри
Умеете
ли
вы
выдувать
мыльные
пузыри
?
Это
не
так
просто
,
как
кажется
.
И
мне
казалось
,
что
здесь
никакой
сноровки
не
нужно
,
пока
я
не
убедился
на
деле
,
что
уменье
выдувать
большие
и
красивые
пузыри
–
своего
рода
искусство
,
тре
-
бующее
упражнений
.
Но
стоит
ли
заниматься
таким
пустым
делом
,
как
выдува
-
ние
мыльных
пузырей
?
В
общежитии
они
пользуются
худой
славой
;
по
крайней
мере
в
разговоре
мы
вспоминаем
о
них
для
не
особенно
лестных
уподоблений
.
Совсем
иначе
смотрит
на
них
физик
. «
Выдуйте
мыльный
пузырь
, –
писал
вели
-
кий
английский
ученый
лорд
Кельвин
, –
и
смотрите
на
него
:
вы
можете
зани
-
маться
всю
жизнь
его
изучением
,
не
переставая
извлекать
из
него
уроки
физи
-
ки
».
Действительно
,
волшебные
переливы
красок
на
поверхности
тончайших
мыльных
пленок
дают
физику
возможность
измерить
длину
световых
волн
,
а
исследование
натяжения
этих
нежных
пленок
помогает
изучать
законы
действия
сил
между
частицами
, –
тех
сил
сцепления
,
при
отсутствии
которых
в
мире
не
существовало
бы
ничего
,
кроме
тончайшей
пыли
.
Те
немногие
опыты
,
которые
описаны
ниже
,
не
преследуют
столь
серьезных
задач
.
Это
просто
интересное
развлечение
,
которое
лишь
познакомит
нас
с
ис
-
кусством
выдувания
мыльных
пузырей
.
Английский
физик
Ч
.
В
.
Бойс
подробно
описал
длинный
ряд
разнообразных
опытов
с
ними
.
Интересующихся
мы
и
от
-
сылаем
к
его
превосходной
книге
*)
,
здесь
же
опишем
лишь
простейшие
опыты
.
Их
можно
производить
с
раствором
простого
хозяйственного
мыла
,
но
для
желающих
мы
укажем
на
оливковое
или
миндальное
мыло
,
которое
наиболее
пригодно
для
получения
крупных
и
красивых
мыльных
пузырей
.
Кусок
такого
мыла
разводят
осторожно
в
чистой
холодной
воде
,
пока
не
получится
довольно
густой
раствор
.
Всего
лучше
пользоваться
дождевой
или
снеговой
водой
,
а
за
неимением
ее
–
кипяченой
и
охлажденной
водой
.
Чтобы
пузыри
держались
дол
-
го
,
Плато
советует
прибавлять
к
мыльному
раствору
1/3
глицерина
(
по
объему
).
С
поверхности
раствора
удаляют
ложкой
пену
и
пузырьки
,
а
затем
погружают
в
него
тонкую
трубочку
,
конец
которой
изнутри
и
извне
вымазан
предварительно
мылом
.
Достигают
хороших
результатов
и
с
помощью
соломинок
длиной
санти
-
метров
в
десять
,
крестообразно
расщепленных
на
конце
.
Выдувают
пузырь
так
:
всосав
предварительно
в
трубку
немного
раствора
,
осторожно
дуют
в
нее
,
держа
трубку
отвесно
.
Так
как
пузырь
наполняется
при
этом
теплым
воздухом
наших
легких
,
который
легче
окружающего
комнатного
воздуха
,
то
выдутый
пузырь
тотчас
же
поднимается
вверх
.
Если
удастся
сразу
выдуть
пузырь
сантиметров
в
десять
диаметром
,
то
рас
-
твор
годен
;
в
противном
случае
прибавляют
в
жидкость
еще
мыла
до
тех
пор
,
*)
Бойс
Ч
.
В
.
Мыльные
пузыри
. –
М
.;
Л
.:
Детиздат
, 1937.
пока
можно
будет
выдувать
пузыри
указанного
размера
.
Но
этого
испытания
мало
.
Выдув
пузырь
,
обмакивают
палец
в
мыльный
раствор
и
стараются
пузырь
проткнуть
;
если
он
не
лопнет
,
то
можно
приступить
к
опытам
;
если
же
пузырь
не
выдержит
,
надо
прибавить
еще
немного
мыла
.
Производить
опыты
нужно
медленно
,
осторожно
,
спокойно
.
Освещение
должно
быть
по
возможности
яркое
,
иначе
пузыри
не
покажут
своих
радужных
переливов
.
Вот
несколько
занимательных
опытов
с
пузырями
Мыльный
пузырь
вокруг
вазочки
.
В
тарелку
или
на
поднос
наливают
мыльно
-
го
раствора
столько
,
чтобы
дно
тарелки
было
покрыто
слоем
в
2-3
мм
;
в
середи
-
ну
кладут
вазочку
(
или
цветок
)
и
накрывают
стеклянной
воронкой
.
Затем
,
мед
-
ленно
поднимая
воронку
,
дуют
в
ее
узкую
трубочку
, –
образуется
мыльный
пу
-
зырь
;
когда
же
этот
пузырь
достигнет
достаточных
размеров
,
наклоняют
ворон
-
ку
,
как
показано
на
,
высвобождая
из
-
под
нее
пузырь
.
Тогда
вазочка
окажется
лежащей
под
прозрачным
полукруглым
колпаком
из
мыльной
пленки
,
переливающей
всеми
цветами
радуги
.
Вместо
вазочки
можно
взять
статуэтку
,
увенчав
ее
голову
мыльным
пузырь
-
ком
Для
этого
необходимо
предварительно
капнуть
на
голову
стату
-
этки
немного
раствора
,
а
затем
,
когда
большой
пузырь
уже
выдут
,
проткнуть
его
и
выдуть
внутри
него
маленький
.
Несколько
пузырей
друг
о
друге
.
Из
воронки
,
употребленной
для
описанного
опыта
,
выдувают
,
как
и
в
том
случае
,
большой
мыльный
пузырь
.
Затем
совер
-
шенно
погружают
соломинку
в
мыльный
раствор
так
,
чтобы
только
кончик
ее
,
который
придется
взять
в
рот
,
остался
сухим
,
и
просовывают
ее
осторожно
через
стенку
первого
пузыря
до
центра
;
медленно
вытягивая
затем
соломинку
обратно
,
не
доводя
ее
,
однако
,
до
края
,
выдувают
второй
пузырь
,
заключенный
в
первом
,
в
нем
–
третий
,
четвертый
и
т
.
д
).
Рис
. 64.
Опыты
с
мыльными
пузырями
:
а
)
пузырь
вокруг
вазочки
,
б
)
пузырь
на
статуэтке
внутри
другого
пузыря
,
в
)
ряд
пузырей
друг
в
друге
.
Цепочка
из
пузырей
.
Чтобы
составить
ее
(
нужно
быстро
сбрасывать
в
воздух
,
один
за
другим
,
несколько
мыльных
пузырей
,
по
возможности
одина
-
ковых
размеров
.
Цилиндр
из
мыльной
пленки
.
Он
получается
между
двумя
проволочными
кольцами
.
Для
этого
на
нижнее
кольцо
спускают
обыкновенный
шарообразный
пузырь
,
затем
сверху
к
пузырю
прикладывают
смоченное
второе
кольцо
и
,
под
-
нимая
его
вверх
,
растягивают
пузырь
,
пока
он
не
сделается
цилиндрическим
Любопытно
,
что
если
вы
поднимете
верхнее
кольцо
на
высоту
боль
-
66
шую
,
чем
длина
окружности
кольца
,
то
цилиндр
в
одной
половице
сузится
,
в
другой
–
расширится
и
затем
распадется
на
два
пузыря
.
67
Пленка
мыльного
пузыря
все
время
находится
в
натяжении
и
да
-
вит
на
заключенный
в
ней
воздух
;
направив
воронку
к
пламени
све
-
чи
,
вы
можете
убедиться
,
что
сила
тончайших
пленок
не
так
уж
ни
-
чтожна
;
пламя
заметно
уклонится
в
сторону
(
Интересно
наблюдать
за
пузырем
,
когда
он
из
теплого
помеще
-
ния
попадает
в
холодное
:
он
видимо
уменьшается
в
объеме
и
,
наобо
-
рот
,
раздувается
,
попадая
из
холодной
комнаты
в
теплую
.
Причина
кроется
,
конечно
,
в
сжатии
и
расширении
воздуха
,
заключенного
внутри
пузыря
.
Если
,
например
,
на
морозе
в
–15 °
С
объем
пузыря
1000
куб
.
см
и
он
с
мороза
попал
в
помещение
,
где
температура
+15 °
С
,
то
он
должен
увеличиться
в
объеме
примерно
на
273
1
30
1000
около
110
куб
.
см
.
Следует
отметить
еще
,
что
обычные
представления
о
недолго
-
вечности
мыльных
пузырей
не
вполне
правильны
:
при
надлежащем
обращении
удается
сохранить
мыльный
пузырь
очень
долго
.
Английский
физик
Дьюар
(
прославившийся
своими
работами
по
сжижению
водорода
)
хранил
мыльные
пузыри
в
особых
бутылках
,
хорошо
защищенных
от
пыли
,
высыхания
и
сотрясения
воздуха
;
при
таких
условиях
ему
удавалось
сохранять
некоторые
пузыри
месяц
и
более
.
Есть
сведения
,
что
под
стеклянным
колпаком
мыльный
пузырь
может
сохраняться
годами
.
Рис
. 65.
Как
составить
цепочку
из
мыльных
пу
-
зырей
.
Рис
. 66.
Как
получить
цилиндр
из
мыльной
пленки
.
Рис
. 67.
Воздух
вытесняется
стенками
мыльного
пузыря
.
Что
тоньше
всего
?
Немногие
,
вероятно
,
знают
,
что
пленка
мыльного
пузыря
представляет
собой
одну
из
самых
тонких
вещей
,
какие
доступны
невооруженному
зрению
.
Обычные
предметы
сравнения
,
служащие
в
нашем
языке
для
выражения
тонко
-
сти
,
чрезвычайно
грубы
по
сравнению
с
мыльной
пленкой
. «
Тонкий
,
как
волос
»,
Рис
. 68.
Вверху
–
игольное
ушко
,
человеческий
волос
,
бациллы
и
паутинная
нить
,
увеличенные
в
200
раз
.
Внизу
–
бациллы
и
мыльная
пленка
,
увеличенные
в
40 000
раз
: 1
мкм
= 0,001
мм
.
«
топкий
,
как
папиросная
бумага
» –
означают
огромную
толщину
рядом
с
тол
-
щиной
стенки
мыльного
пузыря
,
которая
в
5000
раз
тоньше
волоса
и
папиросной
бумаги
.
При
увеличении
в
200
раз
человеческий
волос
имеет
толщину
около
сантиметра
,
разрез
же
мыльной
пленки
даже
в
таком
увеличении
еще
недоступен
зрению
.
Требуется
увеличение
еще
в
200
раз
,
чтобы
разрез
стенки
мыльного
пузыря
усматривался
в
виде
тонкой
линии
;
волос
же
при
таком
увеличении
(
в
40 000
раз
!)
будет
иметь
толщину
свыше
2
м
.
дает
наглядное
представле
-
ние
об
этих
соотношениях
.
Сухим
из
воды
Положите
монету
на
большую
плоскую
тарелку
,
налейте
столько
воды
,
чтобы
она
покрыла
монету
,
и
предложите
гостям
взять
ее
прямо
руками
,
не
замочив
пальцев
.
Эта
,
казалось
бы
,
невозможная
задача
довольно
просто
решается
с
помощью
стакана
и
горящей
бумажки
.
Зажгите
бумажку
,
положите
ее
горящей
внутрь
стакана
и
быстро
поставьте
стакан
на
тарелку
близ
монеты
дном
вверх
.
Бумажка
68