Мик О'Хэйр - Почему у пингвинов не мерзнут лапы? И еще 114 вопросов, которые поставят в тупик любого ученого
В машинах тот же эффект достигается с помощью наклона рулевого колеса, а также тем, что точка пересечения оси с землей находится перед точкой соприкосновения шины с землей. То же самое справедливо для велосипеда, в чем вы убедитесь, если приложите палку вдоль поворотной оси переднего колеса так, чтобы край палки касался земли, вы обнаружите, что эта точка находится перед точкой соприкосновения шины с землей.
Можно продемонстрировать стабилизирующее воздействие на велосипед, катая его вперед-назад за седло и не придерживая руль. При движении вперед велосипед довольно легко вести по сравнительно прямой линии.
Но вести велосипед за седло назад почти невозможно: переднее колесо будет пытаться развернуться на 180°, как колесо магазинной тележки. При переходе на задний ход в машине вы тоже заметите, что руль перестает возвращаться в исходное положение.
Билл Лафтон
Саутгемптон, Гемпшир, Великобритания
Вверх тормашками
«Весь наш класс, в том числе и учитель математики, в тупике. Мы не можем понять, как самолету удается летать вверх шасси и не падать на землю. Если мы правильно понимаем, крылья сконструированы таким образом, чтобы поддерживать самолет в воздухе при горизонтальном движении. Но когда самолет летит колесами вверх, как часто делают маленькие самолеты, ясно, что подъемная сила должна действовать в обратном направлении и прижимать самолет к земле. Но маленьким самолетам удается летать в перевернутом состоянии довольно долго. Как такое возможно?»
Ник Юсокк
Лондон, Великобритания
Аэродинамический профиль крыла самолета имеет некоторое отношение к подъему в воздух при нормальном полете, но более важным фактором является угол атаки – угол, под которым воздух ударяет в крыло.
Крылья самолета обычно наклонены под углом около 4° в горизонтальной плоскости по сравнению с корпусом самолета. Это хордовый угол крыла.
Так что даже когда фюзеляж выровнен, угол атаки крыла составляет 4°. Возникает подъемная сила, такая же, как действующая на ладонь, если держать ее под углом около 45° к горизонтали в потоке воздуха, движущемся с большой скоростью. Рука не имеет аэродинамического профиля, но вы будете ощущать действие подъемной силы, вызванной углом атаки ладони к приближающемуся ветру.
Этот принцип позволяет самолетам летать в перевернутом виде. Нос самолета при этом задирается сильнее, чем при обычном полете, из-за необходимости компенсировать хордовый угол крыльев. Но если угол атаки положительный по сравнению с касательным воздушным потоком над крылом, тогда направленная сила все равно возникает. Это подъемная сила, которая преодолевает силу, созданную формой крыла, и удерживает самолет в воздухе.
Переворачивая самолет в воздухе, пилоты должны опасаться в первую очередь остановки двигателя, поскольку и топливная, и масляная системы большинства обычных легких самолетов действуют под влиянием гравитации. При перевороте самолета поступление топлива может прекратиться, поскольку клапан, подающий топливо двигателю, вдруг оказывается над баком.
Марк Мобли
Бристоль, Великобритания
Ртуть под запретом
«Недавно в полете я изучал список предметов, которые запрещено проносить на борт самолета. Я с изумлением увидел в этом списке ртутный термометр. С какой стати?»
Рик Эрахо
Клекхитон, Западный Йоркшир, Великобритания
Самолеты делают в основном из алюминия, и, как это ни странно, ртуть даже в небольших количествах способна нанести алюминию серьезный вред. Несмотря на внешнюю инертность, алюминий – химически активный металл, который бурно соединяется с кислородом, содержащимся в воздухе. Но при этой реакции быстро образуется тонкая и прочная оксидная пленка, которая препятствует продолжению реакции. В процессе анодирования пленку делают толще для лучшей защиты алюминия.
Ртуть может разрушать эту защитную оксидную пленку, результаты процесса бывают на редкость масштабными. Ртуть способна растворять алюминий, образуя амальгаму, взрывающую оксидный слой снизу, – вероятно, поначалу под пленку он проникает сквозь трещины в ней.
Много лет назад один техник, работавший у меня, пролил несколько капель ртути на свой деревянный верстак, скрепленный прочными алюминиевыми уголками. К следующему утру на алюминии появились огромные дыры, дерево возле них было сильно обуглено, а на уголках, будто причудливые кораллы, образовались большие наросты хрупкого оксида алюминия.
Все это понадобилось для проведения химического эксперимента, но теперь такие эксперименты не приветствуются из-за токсичности алюминия.
Однажды я видел, как пассажиру запретили вносить в самолет барометр, который тоже значился в списке запрещенных предметов, хотя этот конкретный барометр был без ртути. Мне с трудом удалось убедить служащих аэропорта, что он безвреден. Они не понимали, что опасность представляет ртуть, а не барометры сами по себе. Интересно, что, по их мнению, измеряет альтиметр…
Харви Ратт
Кафедра электроники и компьютерной техники,
Университет Саутгемптона, Великобритания
Ртуть подвижна, из-за этого внутри конструкции может образоваться коррозионная амальгама. Самолет, в котором разлили ртуть, придется держать в карантине до появления этой амальгамы. В конечном итоге самолет придется подвергать тщательной обработке, потому что во всех инженерных справочниках говорится, что амальгама расползается, как древесная гниль.
Род Пэрис
Air Medical Limited,
Оксфордский аэропорт,
Кидлингтон, Оксфордшир, Великобритания
Наряду со многими другими химическими веществами ртуть входит в список опасных веществ, составленный Международной организацией гражданской авиации (ИКАО) при ООН. Это вещество и предметы, содержащие его, запрещено вносить в самолет в багаже или в ручной клади. Исключение – маленькие термометры в защитных футлярах, предназначенные для личного пользования.
При необходимости перевозок содержащих ртуть предметов они должны рассматриваться как авиационный груз. В правилах ИКАО подробно рассказывается о том, как следует перевозить ртуть.
Не стоит пренебрегать этими запретами. В Великобритании пронос в самолет опасных веществ, способных нанести ущерб самолету, чреват судебным разбирательством и внушительным штрафом в размере, установленном Актом гражданской авиации от 1982 года. В случае, если ртуть разольется, самолет будет выведен из строя. Авиакомпания и производители самолета могут потребовать возмещения убытков.
Джеймс Хукем
Грузовая транспортная ассоциация,
Танбридж-Уэллс, Кент, Великобритания
Размышления на эскалаторе
«Пользуясь эскалатором, я заметил, что скорость поручня и скорость самой лестницы различаются. Казалось бы, они должны двигаться одинаково, но этого не происходит. Почему?»
Берндт Хаупт
Нюрнберг, Германия
Эскалаторы и поручни должны двигаться с одинаковой скоростью и приводиться в действие одним и тем же двигателем. Двигатель соединен с приводным механизмом, который перемещает ступеньки, ремень идет к колесу, которое двигает поручни. Хотя поручни в идеале движутся с такой же скоростью, как и ступеньки, особенно при первом включении, со временем поручни истираются и растягиваются, в итоге их скорость меняется. На скорость может повлиять неправильная регулировка поручней, зажимные валики, истершиеся участки или загрязняющие вещества на ведущей поверхности поручней.
Йоган Юз
Беллвилл, Южная Африка
Поручни могут двигаться с другой скоростью, но не должны. Согласно нормам Американского национального института стандартов ANSI A17.1 скорость поручней не должна меняться, если против направления движения приложена сила 444,8 ньютона. Чтобы удовлетворять этим требованиям, поручни иногда регулируют так, чтобы они двигались чуть быстрее ступенек. Установка эскалаторов производится по нормам ANSI A17.1-1990, согласно которым эскалаторы должны быть оборудованы устройством слежения за скоростью поручней. Если скорость поручней меняется больше чем на 15 %, подача питания отключается, срабатывает тормоз.
Ричард А. Кеннеди
Richard A. Kennedy & Associates, эксплуатационно-контрольная служба лифтов и эскалаторов,
Уэст-Честер, Пенсильвания, США
Поручни эскалаторов движутся благодаря трению колеса с резиновым ободом, установленного внутри поручней; проскальзывания случаются довольно часто, но без определенного ритма. Чаще всего накопление жира и грязи на внутренней поверхности поручней приводит к проскальзыванию, но эту причину можно устранить, а поверхность снова сделать шершавой, чтобы улучшить сцепление. Кроме того, проскальзывание может объясняться тем, что пассажиры тянут за поручень.
