Физика без преград. Увлекательные научные факты, истории, эксперименты - Черепенчук Валерия

Если же на этот песок что-то начинает давить, например ноги человека или лапы животного, вся неустойчивая масса приходит в движение и пытается «вернуть» на место перемешанные с водой песчинки, сдвинутые этим воздействием. Начинается засасывание. Выбраться крайне сложно, так как любое действие порождает еще большее противодействие…

Что же касается болот, то засасывающим эффектом обладают только болота трясинные – такие, на дне которых образовался слой гниющих органических отходов. Трясина относится к особому типу жидкости, которая становится тем более вязкой, чем сильнее на нее воздействовать. Если на этот слой попадает тело небольшого веса, оно не тонет. Относительно тяжелое – тонет. Ведь любое движение увеличивает давление на опору, в данном случае – трясину. Поэтому живое существо, попавшее туда, практически всегда обречено…

Считается, что песок может стать зыбучим и из – за электрических зарядов, вызванных трением песчинок. Будучи «заряженными», они отталкиваются друг от друга

№ 28

Друг и враг. Удивительное трение

Задумывались ли вы о том, что в нашей жизни многое зависит от такого замечательного явления, как трение? Мы идем зимой по улице – от «качества» трения наших подошв о скользкую дорогу зависит безопасность передвижения. Нам нужно развести костер – трение помогает нам зажечь спичку. От него зависит работа многих механизмов. Трение может помешать нашим целям, например, если требуется протащить тяжелый груз в санях по зимней дороге, посыпанной песком… То есть это явление может быть нам как врагом, так и другом. Чем является трение с точки зрения физики? В целом трением называют процесс взаимодействия тел при их относительном движении (смещении) или при движении тела в жидкой либо газообразной среде.

Существует несколько его видов.

Это, например, трение покоя – эту силу мы преодолеваем, когда нужно привести тела в движение относительно друг друга.

Это трение скольжения – оно проявляется при движении тела, при этом оно меньше, чем трение покоя.

И наконец, трение качения, когда тело катится по опоре, – самое слабое из всех.

Для улучшения (или, наоборот, уменьшения) трения используются различные смазки. Классический пример – машинное масло.

Впервые о закономерностях относительно трения заговорил Леонардо да Винчи. Выведенный им закон звучит так: «сила трения, возникающая при контакте тела с поверхностью другого тела, пропорциональна силе прижатия, направлена против направления движения и не зависит от площади контакта соприкасающихся поверхностей».

В расчетах силы трения используется μ – коэффициент трения, его значение зависит от материалов, из которых изготовлены объекты

№ 29

Стоп, огонь. Гасим пламя «по науке»

Давайте рассмотрим некоторые известные способы потушить огонь: как они стыкуются с научными данными. Почему если на человеке загорелась одежда, рекомендуют набросить на него покрывало? По той же причине, по которой советуют плотно накрыть крышкой загоревшиеся на сковородке продукты. Это мешает кислороду, необходимому для процесса горения, «добраться» до очага возгорания.

Кстати, физики утверждают, что с огнем можно справиться быстрее, если тушить его не холодной, а горячей водой. Дело в том, что кипяток быстрее превратится в пар и, соответственно, также создаст преграду для поступления свежего воздуха к огню! Но, к сожалению, технически это очень сложно осуществить. И не тушите водой горящие электроприборы – помните, что вода отлично проводит электричество.

Гасить огонь быстрее кипятком

№ 30

Нырнуть не получится! Мертвое море

Есть на Земле море (вернее, соленое озеро), в водах которого крайне проблематично купаться так, как мы это делали бы в любом другом водоеме. Это Мертвое море, расположенное на территории Иордании и Израиля. Оно славится своей невероятной соленостью: содержание минеральных веществ в его водах в среднем в семь раз превышает аналогичные показатели в других морях. В одном литре воды Мертвого моря содержится около 270 граммов соли! Одна из причин этого – сильное испарение.

Тот факт, что в Мертвое море практически невозможно нырнуть (а загорать можно, лежа на поверхности), обусловлен высокой плотностью его воды. Плотность рассчитывается по формуле,

ρ = m/V

где m – масса тела, а V – его объем. В Мертвом море этот показатель – 1,3–1,4 г/см³.

Человек может лежать на поверхности Мертвого моря

№ 31

По воде аки посуху. Поверхностное натяжение

Каждое лето на поверхности прудов, озер и болот можно увидеть забавных маленьких существ – клопов-водомерок. Они резво бегают по воде, перепрыгивая препятствия и закладывая головокружительные пируэты. Но что же позволяет водомерке оставаться на поверхности и не тонуть?

Во-первых, тело и лапки водомерки покрыты почти незаметными волосками, которые при помощи особых желез покрываются смазкой, препятствующей смачиванию. Они же увеличивают площадь каждой лапки – и соответственно, опору.

Но помимо этого в процесс включается интересная физическая величина – сила поверхностного натяжения. В любой жидкости молекулы взаимно притягиваются друг к другу. Те из них, которым «повезло» оказаться на поверхности, из-за отсутствия соседей большую часть силы направляют вовнутрь – точнее, вниз. Таким образом, на поверхность жидкости начинает действовать так называемая сила поверхностного натяжения, образующая нечто вроде невидимой упругой тонкой пленки. Так что водомерке помогают держаться на поверхности строгие законы физики! По воде умеют бегать и более крупные существа, например ящерицы-василиски. Но в этом случае играют роль также большая площадь лап и то, что ящерица перебирает ими с невероятной скоростью, поэтому «пленка» на поверхности воды просто не успевает нарушиться.

Особые железы вырабатывают водоотталкивающую смазку

Во многих учебниках физики описаны любопытные опыты, когда, например, монетка или булавка, аккуратно положенная на поверхность воды, не тонет: поверхностное натяжение не позволяет ей сделать это.

Именно из-за силы поверхностного натяжения капли жидкости приобретают круглую форму

Мыльный пузырь круглый, так как все его части имеют равное притяжение, будто тысячи маленьких паучков держатся ножками друг за друга.

№ 32

Упругость в природе и в науке. Закон Гука

Что произойдет с веткой дерева, на которую сели несколько птиц? Она прогнется. Вот прилетела еще одна птица, другая, третья… Ветка под их тяжестью прогибается все больше и больше. Но вот вся стайка вспорхнула и улетела. И ветка немедленно возвращается в первоначальное положение. На нее действует сила упругости. В физике упругостью принято называть свойство материала принимать первоначальную форму при деформации. Сила упругости сохраняет целостность предмета, к которому в данный момент прилагается некое воздействие. У этой силы есть предел? Конечно. Давайте представим, что на ветку вместе с воробьями сел упитанный гриф. Скорее всего, ветка просто сломается – то есть сила упругости «не справилась», приложенное усилие оказалось слишком большим. Поэтому в науке существует понятие «предел упругости»: это максимально возможное напряжение, после которого тот или иной материал окажется необратимо деформированным.