Файл: Перельман Я. И. - Занимательная физика. Книга 1 - 1983.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.10.2020
Просмотров: 1531
Скачиваний: 12
Вот
почему
зимой
мы
чувствуем
,
как
дует
от
окна
,
особенно
у
ног
,
хотя
рама
так
плотно
закрыта
,
что
наружный
воздух
не
может
проходить
сквозь
щели
.
Таинственная
вертушка
Из
тонкой
папиросной
бумаги
вырежьте
прямоугольничек
.
Перегните
его
по
средним
линиям
и
снова
расправьте
:
вы
будете
знать
,
где
центр
тяжести
такой
фигуры
.
Положите
теперь
бумажку
на
острие
торчащей
иглы
так
,
чтобы
игла
подпирала
ее
как
раз
в
этой
точке
.
84
Бумажка
останется
в
равновесии
:
она
под
-
перта
в
центре
тяжести
.
Но
от
малейшего
дуновения
она
начнет
вращаться
на
острие
.
Пока
приборчик
не
обнаруживает
ничего
таинственного
.
Но
приблизьте
к
нему
руку
,
как
показано
на
. 81;
приближайте
осто
-
рожно
,
чтобы
бумажка
не
была
сметена
током
воздуха
.
Вы
увидите
странную
вещь
:
бумажка
начнет
вращаться
,
сначала
медленно
,
потом
все
быстрее
.
Отодвиньте
руку
–
вращение
прекратится
.
Приблизьте
–
опять
нач
-
нется
.
Рис
. 81.
Почему
бумажка
вращается
?
Это
загадочное
вращение
одно
время
–
в
семидесятых
годах
прошлого
века
–
давало
многим
повод
думать
,
что
тело
наше
обладает
какими
-
то
сверхъестест
-
венными
свойствами
.
Любители
мистического
находили
в
этом
опыте
подтвер
-
ждение
своим
туманным
учениям
об
исходящей
из
человеческого
тела
таинст
-
венной
силе
.
Между
тем
причина
вполне
естественна
и
очень
проста
:
воздух
,
нагретый
снизу
вашей
рукой
,
поднимается
вверх
и
,
напирая
на
бумажку
,
застав
-
ляет
ее
вращаться
,
подобно
всем
известной
спиральной
«
змейке
»
над
лампой
,
потому
что
,
перегибая
бумажку
,
вы
придали
ее
частям
легкий
уклон
.
Внимательный
наблюдатель
может
заметить
,
что
описанная
вертушка
вра
-
щается
в
определенном
направлении
–
от
запястья
,
вдоль
ладони
,
к
пальцам
.
Это
можно
объяснить
разницей
температур
названных
частей
руки
:
концы
пальцев
всегда
холоднее
,
нежели
ладонь
;
поэтому
близ
ладони
образуется
более
сильный
восходящий
поток
воздуха
,
который
напирает
на
бумажку
сильнее
,
чем
поток
,
порождаемый
теплотой
пальцев
*)
.
Греет
ли
шуба
?
Что
сказали
бы
вы
,
если
бы
вас
стали
уверять
,
будто
шуба
нисколько
не
гре
-
ет
?
Вы
подумали
бы
,
конечно
,
что
с
вами
шутят
.
А
если
бы
вам
стали
доказывать
это
утверждение
на
ряде
опытов
?
Проделайте
,
например
,
такой
опыт
.
Заметьте
,
сколько
показывает
термометр
,
и
закутайте
его
в
шубу
.
Через
несколько
часов
выньте
.
Вы
убедитесь
,
что
он
не
нагрелся
даже
и
на
четверть
градуса
:
сколько
показывал
раньше
,
столько
показывает
и
теперь
.
Вот
и
доказательство
,
что
шуба
не
греет
.
Вы
могли
бы
заподозрить
,
что
шубы
даже
холодят
.
Возьмите
два
пузы
-
ря
со
льдом
;
один
закутайте
в
шубу
,
другой
оставьте
в
комнате
незакрытым
.
Когда
лед
во
втором
пузыре
растает
,
разверните
шубу
:
вы
увидите
,
что
здесь
он
*)
Можно
заметить
также
,
что
при
повышенной
температуре
вертушка
движется
быстрее
.
Этому
поучительному
приборчику
,
когда
-
то
многих
смущавшему
,
было
в
свое
время
посвящено
даже
неболь
-
шое
физико
-
физиологическое
исследование
,
доложенное
в
Московском
медицинском
обществе
в
1876
г
. (
Нечаев
Н
.
П
.
Вращение
легких
тел
действием
тепла
руки
).
85
почти
и
не
начинал
таять
.
Значит
,
шуба
не
только
не
согрела
льда
,
но
как
будто
даже
холодила
его
,
замедляя
таяние
.
Что
можно
возразить
?
Как
опровергнуть
эти
доводы
?
Никак
.
Шубы
действи
-
тельно
не
греют
,
если
под
словом
«
греть
»
разуметь
сообщение
теплоты
.
Лампа
греет
,
печка
греет
,
человеческое
тело
греет
,
потому
что
все
эти
предметы
явля
-
ются
источниками
теплоты
.
Но
шуба
в
этом
смысле
слова
нисколько
не
греет
.
Она
своего
тепла
не
дает
,
а
только
мешает
теплоте
нашего
тела
уходить
от
него
.
Вот
почему
теплокровное
животное
,
тело
которого
само
является
источни
-
ком
теплоты
,
будет
чувствовать
себя
в
шубе
теплее
,
чем
бее
нее
.
Но
термометр
не
порождает
собственного
тепла
,
и
его
температура
не
изменится
от
того
,
что
мы
закутаем
его
в
шубу
.
Лед
,
обернутый
в
шубу
,
дольше
сохраняет
свою
низкую
температуру
,
потому
что
шуба
–
весьма
плохой
проводник
теплоты
–
замедляет
доступ
к
нему
тепла
извне
,
от
комнатного
воздуха
.
В
таком
же
смысле
,
как
шуба
,
снег
греет
землю
:
будучи
,
подобно
всем
по
-
рошкообразным
телам
,
плохим
проводником
тепла
,
он
мешает
теплу
уходить
из
покрытой
им
почвы
.
В
почве
,
защищенной
слоем
снега
,
термометр
показывает
нередко
градусов
на
десять
больше
,
чем
в
почве
,
не
покрытой
снегом
.
Итак
,
на
вопрос
,
греет
ли
нас
шуба
,
надо
ответить
,
что
шуба
только
помогает
нам
греть
самих
себя
.
Вернее
было
бы
говорить
,
что
мы
греем
шубу
,
а
не
она
нас
.
Какое
время
года
у
нас
под
ногами
?
Когда
на
поверхности
земли
лето
,
какое
время
года
на
глубине
,
например
,
трех
метров
под
ее
поверхностью
?
Вы
думаете
,
что
и
там
лето
?
Ошибаетесь
!
Времена
года
на
поверхности
зем
-
ли
и
в
почве
вовсе
не
одни
и
те
же
,
как
можно
подумать
.
Почва
чрезвычайно
плохо
проводит
теплоту
.
В
Ленинграде
водопроводные
трубы
на
глубине
2
м
не
замерзают
в
самые
суровые
морозы
.
Колебания
температуры
,
происходящие
на
поверхности
земли
,
распространяются
в
глубь
почвы
очень
медленно
и
достига
-
ют
разных
слоев
ее
с
большим
опозданием
.
Непосредственные
измерения
,
на
-
пример
,
в
Павловске
(
Ленинградской
области
)
показали
,
что
на
глубину
трех
метров
самый
теплый
момент
года
приходит
с
опозданием
в
76
дней
,
а
самый
холодный
–
с
опозданием
в
108
дней
.
Это
значит
,
что
если
самый
жаркий
день
на
поверхности
земли
был
,
скажем
25
июля
,
то
на
глубине
трех
метров
он
наступит
лишь
9
октября
!
Если
самый
холодный
день
был
15
января
,
то
на
указанный
глу
-
бине
он
наступит
в
мае
!
Для
более
глубоких
слоев
почвы
опоздания
будут
еще
значительнее
.
С
углублением
в
почву
температурные
колебания
не
только
опаздывают
,
но
и
ослабевают
,
а
на
некоторой
глубине
затухают
совершенно
:
круглый
год
,
в
те
-
чение
целых
столетий
,
неизменно
стоит
там
одна
и
та
же
постоянная
температу
-
ра
,
именно
–
средняя
годовая
температура
данного
места
.
В
погребах
Парижской
обсерватории
,
на
глубине
28
м
,
полтора
столетия
хранится
термометр
,
помещен
-
ный
сюда
еще
Лавуазье
,
и
за
полтораста
лет
он
даже
не
дрогнул
,
неизменно
по
-
казывая
одну
и
ту
же
температуру
(+11,7 °
С
).
Итак
,
в
почве
,
которую
мы
попираем
ногами
,
никогда
не
бывает
того
же
времени
года
,
какое
стоит
на
ее
поверхности
.
Когда
над
почвой
зима
,
на
глубине
трех
метров
еще
осень
–
правда
,
не
та
осень
,
которая
была
раньше
,
на
поверхно
-
сти
земли
,
а
с
более
умеренным
понижением
температуры
;
когда
же
над
почвой
лето
,
в
глубину
доходят
слабые
отголоски
зимних
морозов
.
Это
важно
иметь
в
виду
всякий
раз
,
когда
заходит
речь
об
условиях
жизни
подземных
животных
(
например
,
личинок
майского
жука
)
и
подземных
частей
растений
.
Мы
не
должны
удивляться
,
например
,
тому
,
что
в
корнях
наших
де
-
ревьев
размножение
клеточек
совершается
именно
в
холодную
половину
года
и
что
деятельность
так
называемой
камбиальной
ткани
замирает
почти
на
весь
теплый
сезон
, –
как
раз
обратно
,
чем
в
стволе
,
над
почвой
.
Бумажная
кастрюля
Взгляните
на
яйцо
варится
в
воде
,
налитой
в
бумажный
колпак
! «
Но
ведь
бумага
сейчас
загорится
и
вода
зальет
пламя
», –
скажете
вы
.
Попробуйте
же
сделать
опыт
,
взяв
для
него
плотную
пергаментную
бумагу
и
надежно
прикрепив
ее
к
проволоке
.
Вы
убедитесь
,
что
бумага
нисколько
не
пострадает
от
огня
.
При
-
чина
в
том
,
что
вода
может
быть
нагрета
в
открытом
сосуде
только
до
темпера
-
туры
кипения
,
т
.
е
.
до
100 °
С
;
поэтому
нагреваемая
вода
,
обладающая
к
тому
же
большой
теплоемкостью
,
поглощая
избыток
теплоты
бумаги
,
не
дает
ей
нагреть
-
ся
заметно
выше
100 °
С
,
т
.
е
.
настолько
,
чтобы
она
могла
воспламениться
.
(
Практичнее
будет
пользоваться
небольшой
бумажной
коробкой
в
форме
,
изо
-
браженной
на
. 83.)
Бумага
не
загорает
-
ся
,
если
даже
пламя
лижет
ее
.
86
вар
ся
например
,
свинцовую
пломбу
в
коробочке
,
сде
К
тому
же
роду
явлений
относится
и
печальный
опыт
,
который
невольно
проде
-
лывают
рассеянные
люди
,
ставящие
само
-
.
Причина
понятна
:
припой
сравнительно
легкоплавок
,
и
только
тесное
соседство
воды
спасает
его
от
опасного
повышения
температуры
.
Нельзя
также
нагревать
запаянные
кастрюли
без
воды
.
В
пулемете
Максима
нагревание
воды
предохраняло
оружие
от
расплавления
.
Вы
можете
,
далее
,
расплав
Рис
. 83.
Бумажная
коробка
для
кипячения
воды
.
Рис
. 82.
Яйцо
варится
в
бумажной
кастрюле
без
воды
:
самовар
распаивает
ить
,
ланной
из
игральной
карты
.
Надо
только
подвергать
действию
пламени
Рис
. 84.
Несгораемая
бумажка
.
Рис
. 85.
Несгораемая
нитка
.
87
же
-
лезн
Почему
лед
скользкий
?
На
гладко
натертом
по
нежели
на
обыкновенном
.
Каз
и
через
неровную
,
буг
роисходит
,
когда
мы
катаемся
на
коньках
.
Стоя
на
коньках
,
мы
можем
вернуться
к
вопросу
о
том
,
гладкий
или
шероховатый
лед
бол
именно
то
место
бумаги
,
которое
непосредственно
соприкасается
со
свинцом
:
металл
,
как
сравнительно
хороший
проводник
тепла
,
быстро
отнимает
от
бумаги
тепло
,
не
давая
ей
нагреться
заметно
выше
температуры
плавления
,
т
.
е
. 327 °
С
(
для
свинца
);
такая
температура
недостаточна
для
воспламенения
бумаги
Хорошо
удается
также
следующий
опыт
(
. 84):
толстый
гвоздь
или
ый
(
еще
лучше
медный
)
прут
обмотайте
плотно
узкой
бумажной
полоской
наподобие
винта
.
Затем
внесите
прут
с
бумажной
полоской
в
пламя
.
Огонь
будет
лизать
бумагу
,
закоптит
ее
,
но
не
сожжет
,
пока
прут
не
раскалится
.
Разгадка
опыта
–
в
хорошей
теплопроводности
металла
;
со
стеклянной
палочкой
подоб
-
ный
опыт
не
удался
бы
.
изображает
сходный
опыт
с
«
несгораемой
»
нит
-
кой
,
туго
намотанной
на
ключ
.
лу
легче
поскользнуться
,
алось
бы
,
то
же
самое
должно
происходить
на
льду
,
т
.
е
.
гладкий
лед
должен
быть
более
скользок
,
нежели
лед
бугорчатый
,
шероховатый
.
Но
если
вам
случалось
везти
нагруженные
ручные
санк
ристую
ледяную
поверхность
,
вы
могли
убедиться
,
что
,
вопреки
ожиданиям
,
сани
проскальзывали
по
такой
поверхности
заметно
легче
,
чем
по
гладкой
.
Ше
-
роховатый
лед
более
скользок
,
чем
зеркально
гладкий
!
Это
объясняется
тем
,
что
скользкость
льда
зависит
главным
образом
не
от
гладкости
,
а
от
совершенно
особой
причины
:
от
того
,
что
температура
плавления
льда
понижается
при
уве
-
личении
давления
.
Разберем
,
что
п
опираемся
на
очень
маленькую
площадь
,
всего
в
несколько
квадратных
сан
-
тиметров
.
И
на
эту
небольшую
площадь
целиком
давит
вес
нашего
тела
.
Если
вы
вспомните
сказанное
в
о
давлении
,
то
поймете
,
что
конькобежец
давит
на
лед
со
значительной
силой
.
Под
большим
давлением
лед
тает
при
пониженной
температуре
;
если
,
например
,
лед
имеет
температуру
–5 °
С
,
а
давление
коньков
понизило
точку
плавления
льда
,
попираемого
коньками
,
более
чем
на
5 °
С
,
то
эти
части
льда
будут
таять
*)
.
Что
же
получается
?
Теперь
между
полозьями
конь
-
ков
и
льдом
находится
тонкий
слой
воды
, –
неудивительно
,
что
конькобежец
скользит
.
И
как
только
он
переместит
ноги
в
другое
место
,
там
произойдет
то
же
самое
.
Всюду
под
коньками
лед
превращается
в
тонкий
слой
воды
.
Такими
свой
-
ствами
из
всех
существующих
тел
обладает
только
лед
;
один
советский
физик
назвал
его
«
единственным
скользким
телом
в
природе
».
Прочие
тела
гладки
,
но
не
скользки
Теперь
мы
ее
скользок
.
Мы
знаем
,
что
один
и
тот
же
груз
давит
тем
сильнее
,
чем
на
меньшую
площадь
он
опирается
.
В
каком
же
случае
человек
оказывает
на
опору
большее
давление
:
когда
он
стоит
на
зеркально
гладком
или
на
шероховатом
льду
?
Ясно
,
что
во
втором
случае
:
ведь
здесь
он
опирается
лишь
на
немногие
выступы
и
бугорки
шероховатой
поверхности
.
А
чем
больше
давление
на
лед
,
тем
обильнее
плавление
и
,
следовательно
,
лед
тем
более
скользок
(
если
только
*)
Теоретически
можно
вычислить
,
что
для
понижения
точки
таяния
льда
на
1 °
С
требуется
весьма
значительное
давление
(130
кгс
на
квадратный
сантиметр
).
Производит
ли
конькобежец
такое
огромное
давление
на
лед
?
Если
распределить
вес
конькобежца
на
поверхность
полозьев
коньков
,
то
получатся
числа
гораздо
меньшие
.
Это
доказывает
,
что
ко
льду
прилегает
вплотную
далеко
не
вся
поверхность
полозьев
,
а
лишь
ее
часть
9)
.
полоз
достаточно
широк
;
для
узкого
полоза
коньков
,
врезающегося
в
бугорки
,
это
неприложимо
–
энергия
движения
расходуется
здесь
на
срезывание
бугор
-
ков
).
Понижением
точки
таяния
льда
под
значительным
давлением
объясняется
и
мно
Задача
о
ледяных
сосульках
Случалось
ли
вам
зад
ются
ледяные
сосульки
,
кот
ль
или
в
мороз
?
Если
в
от
-
теп
как
кажется
сначала
.
Чтобы
могли
обра
-
зов
т
,
потому
что
солнечные
луч
жество
других
явлений
обыденной
жизни
.
Благодаря
этой
особенности
льда
отдельные
куски
его
смерзаются
вместе
,
если
их
сильно
сдавливать
.
Мальчик
,
сжимая
в
руках
комья
снега
при
игре
в
снежки
,
бессознательно
пользуется
имен
-
но
этим
свойством
ледяных
крупинок
(
снежинок
)
смерзаться
под
усиленным
давлением
,
понижающим
температуру
их
таяния
.
Катая
снежный
ком
для
«
снежной
бабы
»,
мы
опять
-
таки
пользуемся
указанной
особенностью
льда
:
сне
-
жинки
в
местах
соприкосновения
,
в
нижней
части
кома
,
смерзаются
под
тяже
-
стью
надавливающей
на
них
массы
.
Вы
понимаете
теперь
,
конечно
,
почему
в
сильные
морозы
снег
образует
рассыпающиеся
снежки
,
а
«
баба
»
плохо
лепится
.
Под
давлением
ног
прохожих
снег
на
тротуарах
постепенно
уплотняется
в
лед
:
снежинки
смерзаются
в
сплошной
.
умываться
над
тем
,
как
образу
орые
мы
часто
видим
свешивающимися
с
крыш
?
В
какую
погоду
образовались
сосульки
:
в
оттепе
ель
,
то
как
могла
замерзнуть
вода
при
температуре
выше
нуля
?
Если
в
мороз
,
то
откуда
могла
взяться
вода
на
крыше
?
Вы
видите
,
что
задача
не
так
проста
,
аться
ледяные
сосульки
,
нужно
в
одно
и
то
же
время
иметь
две
температуры
:
для
таяния
–
выше
нуля
и
для
замерзания
–
ниже
нуля
.
На
самом
деле
так
и
есть
:
снег
на
склоне
крыши
тае
и
нагревают
его
до
температуры
выше
нуля
,
а
стекающие
капли
воды
у
края
крыши
замерзают
,
потому
что
здесь
температура
ниже
нуля
(
Конечно
,
мы
гово
-
рим
не
о
том
случае
образования
сосулек
,
который
обусловлен
теплотой
отапли
-
ваемого
на
крышей
помещения
.)
Рис
. 86.
Лучи
Солнца
греют
наклонную
крышу
сильнее
,
чем
горизонтальную
земную
поверхность
(
указаны
углы
падения
лучей
).
88