ИЗУЧАЕМ ФИЗИКУ НА ОПЫТАХ

Простой физический опыт может дать богатую пищу для размышлений.

Ивам Нестеров, Александр Соснин

Физику, да и другие науки, изучают по-разному. Можно просто «проходить», а можно экспериментировать, докапываться до корней. Когда такие поиски обретают законченный вид, они оформляются в виде докладов, и их было немало на конференции.

Учитель в классе демонстрировал физический опыт — изогнул проволоку буквой Z, установил ее серединой на острие вертикально стоящей иглы, и подключил это сооружение к электрофорной машине. Как только завертелось колесо машины, проволочка на острие тоже стала вращаться. Простой и красивый опыт, да и объяснение его кажется простым. Мол, электрические заряды стекают с острия проволочки и возникает импульс, закручивающий ее.

Многие принимают это на веру, а вот школьники из 21-й школы города Междуреченска Кемеровской области, Иван Нестеров и Александр Соснин, решили проверить, так ли это. Сомнения вызывало то, что опыт капризен, не всегда воспроизводится.

Поразмыслив над возможными механизмами вращения проволочки, ребята пришли к выводу, что таковых может быть два: ионный или тепловой.

Чтобы прояснить картину, провели прямые измерения сил, вызывающих вращение, измерили температуру воздуха в канале электрического тока. После этого стало ясно, что основной вклад вносят тепловые явления — нагревание молекул воздуха в зоне коронного разряда вблизи концов проволочки. На втором месте кулоновские силы взаимодействия. Однако с изменением внешних условий соотношение сил может меняться, этим и объясняется капризность опыта. Выполнив эту работу, ребята не только приобрели новое знание, но и научились проводить тонкие и точные измерения, ставить эксперимент.

Выпуск ПБ подготовил В. БУКИН

Рисунки В. КОЖИНА

АВТОМАТ ПОГРУЖЕНИЯ

Очень простой и надежный механизм для игрушечной подводной лодки придумал японский изобретатель Кейко Кейкуся (японская авторская заявка под № 1-20623).

Представьте себе изящно выполненный из пластика корпус игрушки с таким объемом, что в воде он обеспечивает нулевую плавучесть. Под днищем обычный резиномотор вращает гребной винт. Если двигатель закрутить на полную мощность, то игрушка поплыла бы вперед, повинуясь лишь траектории погружения, которую задают рули глубины. На обычных игрушках угол их поворота задается вручную, а потому в движении повлиять на них уже никак нельзя. Что же предлагает Кейко?

Резиномотор, закрученный на полные обороты, имеет одну силу натяжения, а спущенный — другую, значительно меньшую. В динамике эта сила изменяется по линейному закону. Вот и предлагает Кейко закрепить носовой конец резиномотора не просто к крючку, жестко установленному на корпусе, а к нижнему плечу рычага. Второй же конец рычага через систему шестеренок присоединяется к передним рулям глубины и к штанге. Эта штанга выступает в верхней части корпуса и на своем конце имеет тормозную пластину. Столь сложное устройство придает движению модели под водой необычную траекторию. При запуске подводная лодка резко «ныряет» под воду, потом какое-то время движется по пологой траектории вглубь, а затем медленно всплывает на поверхность.

КАТАМАРАН НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ

Загруженное судно имеет большую осадку, и сопротивление воды при этом больше, следовательно, больше расходуется топлива. А незагруженное судно имеет большую парусность. Нельзя ли придумать такое устройство, которое бы в пределах дозволенной загрузки трюмов не изменяло бы глубину осадки? Пока только французскому изобретателю Пьеру Лойеру удалось решить эту задачу и подкрепить ее авторским патентом № 2607098. Правда, только для судов катамаранного типа.

Суть решения такова. Днище каждого поплавка катамарана в поперечном сечении имеет клинообразный срез, направленный не вниз, а… внутрь. Что это дает, понять нетрудно. Внутри корпуса, как и у всех судов, имеется полость постоянного объема; она и определяет начальную грузоподъемность. А вот между зеркалом воды и выпуклым днищем образуется еще одна полость, объем которой можно увеличивать, подавая в нее сжатый воздух. Следовательно, вес груза по закону Архимеда компенсируется весом вытесненной воды. Но в любом случае осадка судна остается неизменной, что существенно облегчает управление судном при сильном ветре, волнении моря и бурных течениях.

ДВУСТОРОННЯЯ КЛЮШКА

Так уж получилось, что мир поделен на правшей и левшей. И хотя последних раз в десять меньше, ничего не поделаешь — главная рука у них левая. А это значит, что и писать им сподручнее именно этой рукой, и держать зубную щетку, и даже играть хоккейной клюшкой с загибом, прямо противоположным загибу у правшей. И если шариковая ручка или зубная щетка одинаково годятся и тем и другим, то клюшки все же нужны разные. А это дополнительные технологические сложности при их производстве.

Можно ли упростить процесс производства? Российский изобретатель Василий Елизаров (авторское свидетельство № 1367990) предлагает выпускать для правшей и левшей одинаковые клюшки, но с двумя загибами.

Партию таких клюшек испытала команда мастеров московского «Динамо». Новые клюшки приглянулись центровым нападающим — это и понятно, ведь их место прямо напротив ворот противника, и крайние нападающие с двух сторон делают им передачи для завершающего удара. Правые крайние нападающие отказались от двусторонних клюшек сразу, посчитав их неудобными для выполнения «щелчков». А вот левым крайним нападающим они понравились больше всех. Почему так получилось, должна объяснить медицина. Тем не менее, раз есть спрос, будет и предложение… предложение фабрикам выпускать подобный инвентарь.

ПО ПРИНЦИПУ ПАТЕФОНА

Бытует мнение, что изобретателями становятся ленивые. Так ли это на самом деле, еще предстоит разобраться. Но вот вам факт, который прямо подтверждает это расхожее предположение. Очень уж нудным показалось шотландцу Ирвину Стоксу качать свою маленькую дочь на качелях, и он придумал к ним механическое устройство, которое заменяет взрослого за этим занятием (патент Великобритании № 2178669).

Всего-то и нужно было придумать такое устройство, которое бы в определенные фазы качания подталкивало штанги качелей вперед. С этой простой задачей отлично справился заводной механизм от «древнего», но хорошо еще сохранившегося патефона, что лежал на чердаке дома Стоксов без пользы уже многие годы.

Переделать качели для смекалистого инженера труда уже не составляло. И теперь механический привод выглядит так. С помощью заводной ручки Ирвин закручивает пружинный двигатель до предела и… может дальше заниматься другими делами. Пружина, медленно раскручиваясь, вращает вал, который импульсами передает через храповик энергию на штанги качелей. В результате минут 20…25 устройство раскачивает качели без посторонней помощи. Как оказалось, этого времени ребенку хватает.