Колесо сміху»
Розкрийте парасольку, упріть її кінцем у підлогу і обертайте за ручку; вам не важко буде надати йому досить швидкого руху. Тепер киньте всередину парасольки м'яч або зім'ятий папір; кинутий предмет не залишиться в парасольці, а буде викинутий із нього тим, що прийнято неправильно називати «відцентровою силою» і що насправді є лише прояв інерції. М'яч викидається не за напрямом радіусу, а по дотичній до колового руху.
На цьому ефекті обертального руху засновано влаштування своєрідної розваги – «колеса сміху» (рис. 39), яке можна бачити, наприклад, у парках культури та відпочинку. Відвідувачі мають тут нагоду на собі випробувати дію інерції. Публіка розміщується на круглому майданчику – стоячи, сидячи, лежачи, – хто як хоче. Прихований під майданчиком двигун плавно обертає її біля вертикальної осі, спочатку повільно, потім все швидше, поступово збільшуючи швидкість. І тоді під дією інерції всі, хто знаходиться на майданчику, починають сповзати до її країв. Спочатку цей рух ледь помітний, але в міру того, як «пасажири» віддаляються від центру і потрапляють на кола все більшого і
Мал. 39. «Колесо сміху». Люди на колі, що обертається, відкидаються за його краї.
більшого радіусу, швидкість, отже, і інерція руху позначаються дедалі помітніше. Жодні зусилля втриматися на місці не призводять ні до чого, і люди скидаються з «колеса сміху».
Земна куля є, по суті, таке ж «колесо сміху», лише гігантських розмірів. Земля, звичайно, не скидає нас із себе, але вона все ж таки зменшує нашу вагу. І на екваторі, де швидкість обертання найбільша, зменшення ваги з цієї причини сягає 1/300 частки. А разом з іншою причиною (стиснення Землі) вага кожного тіла на екваторізменшується, загалом, на піввідсотка (тобто на 1/200), так що вага дорослої людини на екваторі буде приблизно на 300 г менше, ніж на полюсі.
Чорнильні вихори
Гурток з гладкого білого картону проткніть у центрі загостреною сірником; у вас вийде вертушка, зображена на рис. 40, ліворуч. Щоб змусити її крутитися на загостреному кінці сірника, не потрібно особливої спритності; достатньо закрутити сірник між пальцями і швидко впустити вертушку на гладке місце.
Мал. 40. Як розтікаються чорнильні каші на паперовому кружку, що обертається.
З такою вертушкою можна зробити дуже показовий досвід. Перш ніж
її закружляти, нанесіть на верхню сторону кухля кілька дрібних чорнильних крапель. Не даючи їм засохнути, змусіть вертушку крутитися. Коли вона зупиниться, подивіться, що сталося з краплями: кожна з них розтеклася в спіральну лінію, а всі ці завитки разом створюють подобу вихору.
Подібність до вихору не випадкова. Про що говорять чорнильні завитки на картонному кухлі? Це сліди руху чорнильних крапель. Крапля зазнає те саме, що відчуває людина на диску, що обертається, «колеса сміху». Виносячи від центру дією відцентрового ефекту, вона потрапляє в місця диска, що мають більшу кругову швидкість, ніж швидкість самої краплі. У цих місцях гурток вислизає з-під краплі, випереджає її. Справа відбувається так, ніби крапля відставала від гуртка, відступала назад від радіусу. Шлях її тому викривляється, і ми бачимо на кухлі слід криволінійного руху.
Те саме зазнають повітряних потоків, що розходяться від місця високого тиску атмосфери (в «антициклонах») або сходяться до місця низького тиску (в «циклонах»). Чорнильні завитки – зменшена подоба цих велетенських повітряних вихорів.
Ошукана рослина
При швидкому обертанні відцентровий ефект може досягати такої величини, що перевищує дію сили тяжіння. Ось цікавий досвід, що показує, яка значна сила, що «відкидає», розвивається при обертанні звичайного колеса. Ми знаємо, що молода рослина завжди спрямовує стебло у бік, протилежний силі тяжіння, тобто, простіше кажучи, росте вгору.
Але змусіть насіння проростати на обіді колеса, що швидко обертається, як це зробив вперше англійський ботанік Найт у минулому столітті. Ви побачите дивовижну річ: корінці паростків будуть спрямовані назовні, а стеблинки – всередину, вздовж радіусів колеса (рис. 41) 3) .
Ми наче обдурили рослину: додали до сили тяжіння іншу силу, дія якої спрямована від центру колеса назовні і перевершує вплив природної сили тяжіння. А так як паросток тягнеться завжди у бік, протилежний силі тяжіння, то в цьому випадку він ви-
тягнувся по радіусу всередину колеса. Штучна тяжкість виявилася сильнішою за природну *), і молода рослина виросла під її дією 4).
Вічні двигуни
Про «вічному двигуні», «вічному русі» часто говорять і в прямому і переносному значенні слова, але не всі усвідомлюють, що, власне, треба розуміти під цим виразом. Вічний двигун – це такий уявний механізм, який безперервно рухає сам себе і, крім того, здійснює ще якусь корисну роботу (наприклад, піднімає вантаж). Такого ме-
ханізму ніхто побудувати не зміг, хоча спроби винайти його робилися вже давно 5).
На рис. 42 зображений уявний саморушний механізм – один із найдавніших проектів вічного двигуна, іноді і тепер відроджується невдалими фанатиками цієї ідеї. До країв колеса прикріплені відкидніпалички з вантажами на кінцях. За будь-якого положення колеса вантажі на правій стороні будуть відкинуті далі від центру, ніж на лівій; ця половина, отже,
*) Сучасна теорія про природу тяжіння (теорія Ейнштейна) не вбачає тут, втім, принципової різниці.
повинна завжди перетягувати ліву і цим змушувати колесо обертатися. Отже, колесо повинне обертатися вічно, принаймні доти, доки не перетретиться його вісь. Так думав винахідник. Тим часом, якщо змайструвати такий двигун, він не обертатиметься. Чому ж розрахунок винахідника не виправдовується?
Ось чому: хоча вантажі на правій стороні завжди далі від центру, але неминуче таке становище, коли кількість цих вантажів менша, ніж на лівій. Погляньте на рис. 42: справа всього 4 вантажі, ліворуч – 8. Виявляється, що вся система врівноважується; природно, що колесо обертатися не стане, а, зробивши кілька хитань, зупиниться *).
Тепер доведено непорушно, що не можна побудувати механізм, який би вічно рухався сам собою, виконуючи ще при цьому якусь роботу. Абсолютно безнадійно працювати над таким завданням. У колишній час, особливо в середні віки, люди безуспішно ламали голови над її дозволом і витратили на винахід вічного двигуна багато часу і праці. Володіння таким двигуном уявлялося навіть привабливішим, ніж мистецтво робити золото з дешевих металів.
У Пушкіна в «Сценах з лицарських часів» виведено такий мрійник від імені Бертольда:
«Мартин. Що таке Perpetuum Mobile?
Бертольд. Perpetuum mobile, тобто вічний рух. Якщо знайду вічний рух, то я не бачу кордонів творчості людської. бачиш, добрий мій Мартине: робити золото – завдання привабливе,відкриття, можливо, цікаве, але знайти perpetuunl mobile. O. »
Було придумано сотні вічних двигунів, але жоден не рухався. У кожному випадку, як і в нашому прикладі, винахідник упускав з уваги якусь обставину, яка й руйнувала всі плани.
Ось ще зразок уявного вічного двигуна: колесо з важкими кульками, що перекочуються в ньому (рис. 43). Винахідник уявляв, що кулі на од-