Файл: Перельман Я. И. - Занимательная физика. Книга 1 - 1983.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.10.2020
Просмотров: 1530
Скачиваний: 12
погаснет
,
стакан
наполнится
белым
дымом
,
а
затем
под
ним
сама
собой
соберется
вся
вода
с
тарелки
.
Монета
же
,
конечно
,
останется
на
месте
,
и
через
минуту
,
когда
она
обсохпет
,
вы
сможете
взять
ее
,
не
замочив
пальцев
.
Какая
сила
вогнала
воду
в
стакан
и
поддерживает
ее
на
определенной
высоте
?
Атмосферное
давление
.
Горящая
бумажка
нагрела
в
стакане
воздух
,
давление
его
от
этого
возросло
,
и
часть
газа
вышла
наружу
.
Когда
бумажка
погасла
,
воздух
снова
остыл
,
по
при
охлаждении
его
давление
уменьшилось
,
и
под
стакан
вошла
вода
,
вгоняемая
туда
давлением
наружного
воздуха
.
Вместо
бумажки
можно
пользоваться
спичками
,
воткнутыми
в
пробку
,
как
показано
на
Рис
. 69.
Как
собрать
всю
воду
на
тарелке
под
стакан
,
опрокинутый
вверх
дном
.
Весьма
нередко
приходится
слышать
и
даже
читать
неверное
объяснение
этого
старинного
опыта
*)
.
А
именно
,
говорят
,
что
при
этом
«
сгорает
кислород
»
и
потому
количество
газа
под
стаканом
уменьшается
.
Такое
объяснение
грубо
ошибочно
.
Главная
причина
только
в
нагревании
воздуха
,
а
вовсе
не
в
поглощении
части
кислорода
горящей
бумажкой
.
Это
следует
,
во
-
первых
,
из
того
,
что
можно
обойтись
и
без
горящей
бумажки
,
а
просто
нагреть
стакан
,
сполоснув
его
кипятком
.
Во
-
вторых
,
если
вместо
бумажки
взять
смоченную
спиртом
вату
,
которая
горит
дольше
и
сильнее
нагревает
воздух
,
то
вода
поднимается
чуть
не
до
половины
стакана
;
между
тем
известно
,
что
кислород
составляет
только
1/5
всего
объема
воздуха
.
Наконец
,
нужно
иметь
в
виду
,
что
вместо
«
сгоревшего
»
кислорода
образуется
углекислый
газ
и
водяной
пар
;
первый
,
правда
,
растворяется
в
воде
,
но
пар
остается
,
занимая
отчасти
место
кислорода
.
Как
мы
пьем
?
Неужели
и
над
этим
можно
задуматься
?
Конечно
.
Мы
приставляем
стакан
или
ложку
с
жидкостью
ко
рту
и
«
втягиваем
»
в
себя
их
содержимое
.
Вот
это
-
то
простое
«
втягивание
»
жидкости
,
к
которому
мы
так
привыкли
,
и
надо
объяснить
.
Почему
,
в
самом
деле
,
жидкость
устремляется
к
нам
в
рот
?
Что
ее
увлекает
?
Причина
такова
:
при
питье
мы
расширяем
грудную
клетку
и
тем
разрежаем
воздух
во
рту
;
под
давлением
,
наружного
воздуха
жидкость
устремляется
в
то
пространство
,
где
давление
меньше
,
и
таким
образом
проникает
в
наш
рот
.
Здесь
происходит
то
же
самое
,
что
произошло
бы
с
жидкостью
в
сообщающихся
сосудах
,
если
бы
над
одним
из
этих
сосудов
мы
стали
разрежать
воздух
:
под
давлением
атмосферы
жидкость
в
этом
сосуде
поднялась
бы
.
Наоборот
,
захватив
губами
горлышко
бутылки
,
вы
никакими
усилиями
не
«
втянете
»
из
нее
воду
в
рот
,
так
как
давление
воздуха
во
рту
и
над
водой
одинаково
.
Итак
,
строго
говоря
,
мы
пьем
не
только
ртом
,
но
и
легкими
;
ведь
расширение
легких
–
причина
того
,
что
жидкость
устремляется
в
наш
рот
.
69
*)
Первое
его
описание
и
правильное
объяснение
принадлежат
,
видимо
,
древнему
ученому
(
Алек
-
сандрийской
эпохи
)
Филону
Византийскому
.
Улучшенная
воронка
Кому
случалось
наливать
через
воронку
жидкость
в
бутылку
,
тот
знает
,
что
нужно
время
от
времени
воронку
приподнимать
,
иначе
жидкость
из
нее
не
выливается
.
Воздух
в
бутылке
,
не
находя
выхода
,
удерживает
своим
давлением
жидкость
в
воронке
.
Правда
,
немного
жидкости
стечет
вниз
,
так
что
воздух
в
бутылке
чуть
сожмется
давлением
жидкости
.
Но
стесненный
в
уменьшенном
объеме
воздух
будет
иметь
увеличенную
упругость
,
достаточную
,
чтобы
уравновесить
своим
давлением
вес
жидкости
в
воронке
.
Понятно
,
что
,
приподпимая
воронку
,
мы
открываем
сжатому
воздуху
выход
наружу
,
и
тогда
жидкость
вновь
начинает
литься
.
Поэтому
весьма
практично
устраивать
воронки
так
,
чтобы
суженная
часть
их
имела
продольные
гребни
на
наружной
поверхности
, –
гребни
,
мешающие
воронке
вплотную
приставать
к
горлышку
.
Тонна
дерева
и
тонна
железа
Общеизвестен
шуточный
вопрос
:
что
тяжелее
–
тонна
дерева
или
тонна
же
-
леза
?
Не
подумавши
,
обыкновенно
отвечают
,
что
тонна
железа
тяжелее
,
вызывая
дружный
смех
окружающих
.
Шутники
,
вероятно
,
еще
громче
рассмеются
,
если
им
ответят
,
что
тонна
де
-
рева
тяжелее
,
чем
тонна
железа
.
Такое
утверждение
кажется
уж
ни
с
чем
не
со
-
образным
, –
и
однако
,
строго
говоря
,
это
ответ
верный
!
Дело
в
том
,
что
закон
Архимеда
применим
не
только
к
жидкостям
,
но
и
к
га
-
зам
.
Каждое
тело
в
воздухе
теряет
из
своего
веса
столько
,
сколько
весит
вытес
-
ненный
телом
объем
воздуха
.
Дерево
и
железо
тоже
,
конечно
,
теряют
в
воздухе
часть
своего
веса
.
Чтобы
получить
истинные
их
веса
,
нужно
потерю
прибавить
.
Следовательно
,
в
нашем
случае
:
истинный
вес
дерева
равен
1
тонна
-
сила
+
вес
воздуха
в
объеме
дерева
;
истинный
вес
железа
равен
1
тонна
-
сила
+
вес
воздуха
в
объеме
железа
.
Но
тонна
дерева
занимает
гораздо
:
больший
объем
,
нежели
тонна
железа
(
раз
в
15),
поэто
-
му
истинный
вес
тонны
дерева
больше
истинного
веса
тонны
железа
!
Выражаясь
точнее
,
мы
должны
были
бы
сказать
:
истинный
вес
того
дерева
,
которое
в
возду
-
хе
весит
тонну
,
больше
истинного
веса
того
железа
,
которое
весит
в
воздухе
также
тонну
.
Так
как
тонна
железа
занимает
объем
1/8
куб
.
м
,
а
тонна
дерева
–
около
2
куб
.
м
,
то
разность
в
весе
вытесняемого
ими
воздуха
должна
составлять
около
2,5
кгс
.
Вот
насколько
тонна
дерева
в
действительности
тяжелее
тонны
железа
Человек
,
который
ничего
не
весил
Быть
легким
не
только
как
пушинка
,
но
и
стать
легче
воздуха
*)
,
чтобы
,
изба
-
вившись
от
докучных
оков
силы
тяжести
,
свободно
подняться
высоко
над
Зем
-
лей
куда
угодно
, –
вот
мечта
,
которая
с
детства
кажется
многим
заманчивой
.
При
этом
обыкновенно
забывают
об
одном
–
что
люди
могут
свободно
двигаться
на
Земле
только
потому
,
что
они
тяжелее
воздуха
.
В
сущности
, «
мы
живем
на
дне
воздушного
океана
», –
как
провозгласил
Торричелли
,
и
если
бы
почему
-
либо
мы
70
*)
Пушинка
,
вопреки
распространенному
мнению
,
не
только
не
легче
воздуха
,
но
в
сотни
раз
тяже
-
лее
его
.
Парит
же
она
в
воздухе
лишь
потому
,
что
обладает
весьма
большой
поверхностью
,
так
что
сила
сопротивления
воздуха
ее
движению
велика
.
сделались
вдруг
в
тысячу
раз
легче
–
стали
бы
легче
воздуха
, –
то
неизбежно
должны
были
бы
всплыть
к
поверхности
этого
воздушного
океана
.
С
нами
слу
-
чилось
бы
то
же
,
что
произошло
с
пушкинским
гусаром
: «
Всю
склянку
выпил
;
верь
не
верь
–
но
кверху
вдруг
взвился
я
пухом
».
Мы
поднялись
бы
вверх
на
целые
километры
,
пока
не
достигли
бы
области
,
где
плотность
разреженного
воздуха
равна
плотности
нашего
тела
.
Мечты
о
свободном
витании
над
горами
и
долинами
рассыпались
бы
прахом
,
так
как
,
освободившись
от
оков
силы
тяже
-
сти
,
мы
сделались
бы
пленниками
другой
силы
–
атмосферных
течений
.
Писатель
Уэллс
избрал
такое
необыкновенное
положение
сюжетом
для
од
-
ного
из
своих
научно
-
фантастических
рассказов
.
Чересчур
полный
человек
же
-
лал
во
что
бы
то
ни
стало
избавиться
от
своей
полноты
.
А
у
рассказчика
будто
бы
как
раз
имелся
чудодейственный
рецепт
,
который
обладал
способностью
избавлять
тучных
людей
от
их
чрезмерного
веса
.
Толстяк
выпросил
у
него
ре
-
цепт
,
принял
лекарство
, –
и
вот
какого
рода
сюрпризы
поразили
рассказчика
,
когда
,
придя
навестить
своего
знакомого
,
он
постучал
у
его
дверей
(
«
Дверь
долго
но
открывалась
.
Я
слышал
,
как
повернулся
ключ
,
затем
голос
Пайкраф
-
та
(
так
звали
толстяка
. –
Я
.
П
.)
произнес
:
–
Войдите
.
Я
повернул
ручку
и
открыл
дверь
.
Естественно
,
я
ожидал
увидеть
Пайкрафта
.
И
знаете
ли
, –
его
не
было
!
Кабинет
был
в
беспорядке
:
тарелки
и
блюда
стояли
между
книга
-
ми
и
письменными
принадлежностями
,
несколько
стульев
было
опрокинуто
,
но
Пайкрафта
не
было
...
71
–
Я
здесь
,
старина
!
Закройте
дверь
, –
сказал
он
.
И
тогда
я
нашел
его
.
Он
находился
у
самого
карниза
,
в
углу
у
двери
,
точно
кто
-
нибудь
приклеил
его
к
потолку
.
Лицо
у
него
было
сердитое
и
выражало
страх
.
–
Если
что
-
нибудь
подастся
,
то
вы
,
Пайк
-
рафт
,
упадете
и
сломаете
себе
шею
, –
сказал
я
.
–
Я
рад
был
бы
этому
, –
заметил
он
.
–
Человеку
ваших
лет
и
вашего
веса
преда
-
ваться
такой
гимнастике
...
Однако
,
как
вы
там
,
черт
возьми
,
держитесь
? –
спросил
я
.
И
вдруг
я
увидел
,
что
он
вовсе
не
держится
,
а
плавает
там
наверху
,
как
надутый
газом
пузырь
.
Он
сделал
усилие
,
чтобы
оторваться
от
по
-
толка
и
сползти
вдоль
стены
ко
мне
.
Он
ухватился
за
рамку
гравюры
,
она
подалась
,
и
он
снова
поле
-
тел
к
потолку
.
Он
хлопнулся
о
потолок
,
и
тогда
я
догадался
,
почему
выдающиеся
части
его
тела
запачканы
мелом
.
Он
снова
,
с
большой
осторож
-
ностью
,
попробовал
спуститься
при
помощи
ка
-
мина
.
Рис
. 70.
Я
здесь
,
старина
! –
сказал
Пайкрафт
.
–
Это
лекарство
, –
запыхтел
он
, –
было
слишком
действенно
.
Потеря
веса
почти
аб
-
солютная
.
Тут
я
все
понял
.
–
Пайкрафт
! –
сказал
я
. –
Ведь
вам
нужно
было
лечение
от
полноты
,
а
вы
всегда
на
-
зывали
это
весом
...
Да
постойте
же
,
я
вам
помогу
, –
сказал
я
,
взяв
несчастного
за
руки
и
дергая
вниз
.
Он
заплясал
по
комнате
,
стараясь
твердо
встать
где
-
нибудь
.
Курьезное
зрелище
!
Это
было
очень
похоже
на
то
,
как
если
бы
я
в
ветреный
день
старался
удержать
парус
.
72
–
Стол
этот
, –
сказал
несчастный
Пайкрафт
,
изнемогавший
от
пляски
, –
очень
прочен
и
тяжел
.
Если
бы
вам
удалось
засунуть
меня
под
него
...
Я
это
сделал
.
Но
и
засунутый
под
письменный
стол
,
он
шатался
там
,
как
привязан
-
ный
воздушный
шар
,
ни
минуты
не
оставаясь
в
покое
.
–
Одно
лишь
очевидно
, –
сказал
я
, –
именно
то
,
чего
вы
не
должны
делать
.
Если
вы
вздумаете
выбраться
,
например
,
из
дома
,
то
будете
подниматься
все
выше
и
выше
...
Я
подал
мысль
,
что
следует
приспособиться
к
своему
новому
положению
.
Я
намек
-
нул
,
что
ему
нетрудно
будет
научиться
ходить
по
потолку
на
руках
.
–
Я
не
могу
спать
, –
пожаловался
он
.
Я
указал
ему
,
что
вполне
возможно
прикрепить
к
кроватной
сетке
мягкий
тюфяк
,
привязать
к
нему
все
нужные
предметы
тесьмами
и
застегивать
на
боку
одеяло
и
просты
-
ню
.
Ему
воздвигли
в
комнате
лестницу
,
и
все
кушанья
ставились
на
библиотечный
шкаф
.
Мы
напали
также
на
остроумную
выдумку
,
благодаря
которой
Пайкрафт
мог
спуститься
на
пол
,
когда
желал
:
она
просто
заключалась
в
том
,
что
«
Британская
энциклопедия
»
была
помещена
на
верхнюю
полку
открытого
шкафа
.
Толстяк
сейчас
же
вытащил
пару
томов
и
,
держа
их
в
руках
,
спустился
на
пол
.
Я
провел
в
его
квартире
целых
два
дня
.
С
буравчиком
и
молотком
в
руках
я
соорудил
здесь
всевозможные
остроумные
приспособления
для
него
:
провел
проволоку
,
чтобы
он
мог
достать
звонки
,
и
т
.
д
.
Я
сидел
возле
камина
,
а
он
висел
в
своем
любимом
углу
,
у
карниза
,
прибивая
турец
-
кий
ковер
к
потолку
,
когда
мне
в
голову
пришла
мысль
:
–
Э
,
Пайкрафт
! –
воскликнул
я
. –
Все
это
совершенно
излишне
!
Свинцовая
подкладка
под
одеждой
,
и
дело
сделано
!
Пайкрафт
чуть
не
расплакался
от
радости
.
–
Купите
, –
сказал
я
, –
листового
свинца
и
нашейте
его
под
свое
платье
.
Носите
сапо
-
ги
со
свинцовыми
подошвами
,
держите
в
руках
чемодан
из
цельного
свинца
,
и
готово
дело
!
Вы
не
будете
уже
тогда
пленником
здесь
:
можете
поехать
за
границу
,
можете
путеше
-
ствовать
.
Вам
никогда
не
придется
бояться
кораблекрушения
:
стоит
вам
только
сбросить
с
себя
некоторые
части
одежды
или
всю
ее
,
и
вы
всегда
сможете
полететь
по
воздуху
».
Все
это
представляется
с
первого
взгляда
вполне
согласным
с
законами
фи
-
зики
.
Нельзя
,
однако
,
оставить
без
возражений
иных
подробностей
рассказа
.
Наиболее
серьезное
возражение
то
,
что
,
утратив
вес
своего
тела
,
толстяк
все
же
не
поднялся
бы
к
потолку
!
В
самом
деле
,
по
закону
Архимеда
Пайкрафт
должен
был
бы
«
всплыть
»
к
потолку
в
том
случае
,
если
бы
вес
его
платья
,
со
всем
содержимым
его
карманов
,
был
меньше
веса
воздуха
,
вытесняемого
тучным
его
телом
.
Чему
равен
вес
воз
-
духа
в
объеме
человеческого
тела
,
нетрудно
вычислить
,
если
вспомнить
,
что
вес
нашего
тела
почти
равен
весу
такого
же
объема
воды
.
Мы
весим
примерно
60
кгс
,
вода
в
равном
объеме
–
около
того
же
,
а
воздух
обычной
плотности
в
770
раз
легче
воды
;
значит
,
в
объеме
,
равном
объему
нашего
тела
воздух
весит
80
гс
.
Как
ни
грузен
был
мистер
Пайкрафт
,
он
едва
ли
весил
больше
100
кгс
и
,
следова
-
тельно
,
не
мог
вытеснить
воздух
весом
больше
130
гс
.
Неужели
же
костюм
,
обувь
,
бумажник
и
все
прочее
,
что
было
на
Пайкрафте
,
весило
не
больше
130
гс
?
Конечно
,
больше
.
А
если
так
,
то
толстяк
должен
был
оставаться
на
полу
комна
-
ты
,
правда
,
в
довольно
неустойчивом
положении
,
но
все
же
не
всплывать
к
по
-
толку
«
как
привязанный
воздушный
шар
».
Только
раздевшись
донага
,
Пайкрафт
должен
был
бы
действительно
всплыть
к
потолку
.
В
одежде
же
он
должен
был
бы
уподобиться
человеку
,
подвязанному
к
шару
-
прыгуну
:
небольшое
усилие
мускулов
,
легкий
прыжок
уносил
бы
его
высоко
над
Землей
,
откуда
он
в
безвет
-
ренную
погоду
плавно
опускался
бы
обратно
*)
.
«
Вечные
часы
»
В
этой
книге
мы
рассмотрели
уже
несколько
мнимых
вечных
двигателей
и
выяснили
безнадежность
попыток
их
изобрести
.
Теперь
побеседуем
о
даровом
двигателе
,
т
.
е
.
о
таком
двигателе
,
который
способен
работать
неопределенно
долго
без
всяких
забот
с
нашей
стороны
,
так
как
черпает
нужную
ему
энергию
из
неистощимых
ее
запасов
в
окружающей
среде
.
Все
,
конечно
,
видели
барометр
–
ртутный
или
металлический
.
В
первом
барометре
вершина
ртутного
столбика
постоянно
то
поднимается
,
то
опускается
,
в
зависимости
от
перемен
атмосферного
давления
;
в
металлическом
–
от
той
же
причины
постоянно
колеблется
стрелка
.
В
XVIII
веке
один
изобретатель
использовал
эти
движения
баромет
-
ра
для
завода
часового
механизма
и
таким
образом
построил
часы
,
которые
сами
собой
заводились
и
шли
безостановочно
,
не
требуя
никакого
завода
(
. 71).
Известный
английский
механик
и
астроном
Фер
-
гюссон
видел
это
интересное
изобретение
и
отозвался
о
нем
(
в
1774
г
.)
так
:
«
Я
осмотрел
вышеописанные
часы
,
которые
приводятся
в
непрерывное
движение
подъемом
и
опусканием
ртути
в
своеобразно
устроенном
барометре
;
нет
основания
думать
,
чтобы
они
когда
-
либо
остановились
,
так
как
накопляющаяся
в
них
двигательная
сила
была
бы
достаточна
для
поддержания
часов
в
ходу
на
целый
год
даже
после
полного
устранения
барометра
.
Должен
сказать
со
всей
откровенностью
,
что
,
как
показывает
детальное
знакомство
с
этими
часами
,
они
явля
-
ются
самым
остроумным
механизмом
,
какой
мне
когда
-
либо
случалось
видеть
, –
и
по
идее
,
и
по
выполнению
».
К
сожалению
,
часы
эти
не
сохранились
до
нашего
времени
–
они
были
похищены
,
и
местонахождение
их
неизвестно
.
Остались
,
впрочем
,
чертежи
их
конструк
-
ции
,
выполненные
упомянутым
астрономом
,
так
что
есть
возможность
их
восстановить
.
В
состав
механизма
этих
часов
входит
ртутный
ба
-
рометр
крупных
размеров
.
В
стеклянной
урне
,
подве
-
шенной
в
раме
,
и
в
опрокинутой
над
ней
горлышком
вниз
большой
колбе
заключается
около
150
кг
ртути
.
Оба
сосуда
укреплены
подвижно
один
относительно
другого
;
искусной
системой
рычагов
достигается
то
,
что
при
увеличении
атмосферного
давления
колба
опускается
и
урна
поднимается
,
при
уменьшении
же
давления
–
наоборот
.
Оба
движения
заставляют
вра
-
щаться
небольшое
зубчатое
колесо
всегда
в
одну
сто
-
рону
.
Колесо
неподвижно
только
при
полной
неиз
-
менности
атмосферного
давления
,
но
во
время
пауз
Рис
. 71.
Устройство
дарового
двигателя
ХУШ
века
.
*)
Подробно
о
шарах
-
прыгунах
рассказано
в
гл
. 4
моей
«
Занимательной
механики
».
73