Здравствуй, физика! - Гальперштейн Леонид Яковлевич - Страница 10

Что между ними общего? Разные размеры, разная форма, разное назначение… И все же велосипед и пуля — родня. Есть у них общий родственник — волчок!

Именно на способности волчка сохранять направление оси вращения основано хорошо известное тебе равновесие велосипеда. Ведь каждое из его колес — это волчок, лежащий на боку. Неподвижный велосипед немедленно валится набок, катящийся — держится прямо! В цирке часто можно видеть акробатов, выделывающих на велосипедах всяческие чудеса. А ведь еще в конце прошлого века все велосипеды были трехколесными. Не только детские, но и для взрослых тоже. Оказывается, детский трехколесный велосипедик — не сын «взрослого» велосипеда. Скорее уж он его дедушка!

И винтовочная пуля тоже вертится в полете, как волчок. Ведь винтовка потому так и называется, что у нее в стволе сделаны винтовые нарезы. Проносясь по стволу, пуля из-за этих нарезов получает быстрое вращательное движение. Поэтому и во время полета в воздухе она не будет кувыркаться. Ось пули сохранит то направление, какое было у нее в стволе. Острый конец будет все время смотреть вперед!

Так же устроены и современные пушки. Их снаряды тоже вращаются, как волчки, и тоже летят острым концом вперед. Поэтому они улетают гораздо дальше и поражают цель гораздо точнее, чем круглые ядра старинных гладкоствольных пушек!

А гладкоствольные ружья, которыми еще в начале прошлого века была вооружена пехота всех армий мира, теперь выпускаются только для охоты. Ведь охотники стреляют дробью, а по более крупной дичи — картечью. Нарезка здесь все равно ни к чему.

Иногда, правда, из гладкоствольных ружей стреляют и большой свинцовой пулей — так называемым жаканом. Но дальнобойность и точность при этом невелики. Поэтому для охоты на опасных хищников пользуются все же винтовками, карабинами и другим нарезным оружием.

С гулом и свистом разрывая воздух, мчится в заоблачной вышине реактивный пассажирский самолет. На борту этого стремительного воздушного корабля сегодня оказались и мы с тобой. Пассажиры мы не совсем обычные, нас даже пустят в пилотскую кабину. Скорее воспользуемся этим правом!

По коридорчику проходим мимо радиста. Впереди, в остекленной кабине, сидят в удобных креслах командир корабля и второй пилот. Но что это? Они мирно переговариваются друг с другом и при этом вовсе не держатся руками за рычаги управления!

У нас невольно душа уходит в пятки. Сейчас, сейчас никем не управляемая машина сорвется в штопор, врежется в землю, разобьется вдребезги!

Впрочем, пока все обстоит благополучно. Рычаги слегка двигаются, покачиваются, словно на них лежит чья-то невидимая рука. И рука эта, должно быть, очень умелая и уверенная. Ведь самолет идет спокойно и ровно, как по ниточке. Кто же его ведет?

Оказывается, у пилотов есть помощник. Только это не человек, а… волчок! Конечно, не простой волчок. Он встроен в целую сложную машину, которая называется автоматический пилот, или автопилот. Но главная часть, сердце автопилота, — это все-таки волчок. Вернее, гироскоп, похожий на покупной, опыты с которым мы только что делали. Только этот гироскоп не запускают шнурком. Его все время вращает специальный электродвигатель. И как только самолет отклонится от заданного курса, гироскоп, сохраняющий прежнее направление оси, включает самолетные рули.

Самый опытный летчик не сможет вести машину так точно, так ровно, как это делает автопилот, управляемый волчком!

«Тихо и плавно качаясь» — так называется один старинный вальс. В нем поется о качелях, на которых так приятно качаться. Но качаться любят не только живые люди. Вырежь из бумаги двух человечков по нашему рисунку. Эти человечки тоже большие любители качаться на качелях. Только сами они сделать качели не умеют. Придется им помочь. Мы сделаем для них качели не простые, а с двигателем, чтобы сами качались. И двигатель этот будет не электрический, не паровой не бензиновый, а… стеариновый!

Не слыхал про такой? Сейчас услышишь! Главная часть стеаринового двигателя — это кусок обыкновенной стеариновой свечи длиной 10–12 см. Если свеча у тебя длиннее, лишнее отрежь.

Посредине куска свечи воткни две булавки, одну против другой. Середину надо найти поточнее. Сделай это с помощью линейки с миллиметровыми делениями.

На большую сковороду или на противень поставь два одинаковых стакана и положи булавки на их края. Только сначала подстели лист плотной бумаги или картона, который не жаль закапать стеарином.

Стеариновый двигатель готов, осталось только приладить к нему человечков. Укрепи их с помощью тонкой проволоки, как показано на рисунке. Видишь, человечки сидят довольно далеко от концов свечи. Ведь они боятся огня.

Теперь зажги тот конец свечи, который окажется наклоненным вниз. Когда свеча качнется и горящий конец подымется, зажги второй конец. Скоро стеариновый двигатель заработает вовсю, и человечки будут качаться в полное свое удовольствие. Присмотрись к работе двигателя и постарайся понять, почему свеча качается.

Ты, конечно, видел много вещей, которые качаются. Качается гамак. Покачивается от сквозняка люстра. А в часовой мастерской — сколько там часов с качающимися маятниками! Просто глаза разбегаются. И качаются маятники по-разному. Тик-так, тик-так, — спешит легкий, маленький маятник ходиков. Так-к! Так-к! — солидно подтверждает большой и тяжелый маятник часов, стоящих на полу. Он качается гораздо реже.

Почему разная частота качания у маятников? Давай проверим. Вместо маятников можешь взять два любых тела разного веса. Я опять-таки брал свои любимые фигурки: тяжелого бегемотика и легкую птичку.

Подвесь бегемота на нитке длиной примерно 1 м, а птичку — на нитке длиной 25 см.

Теперь качни их не очень сильно. Ты увидишь, что легкая птичка так и порхает вправо — влево, вправо — влево. А тяжелый, солидный бегемот качается примерно вдвое медленнее.

Казалось бы, все ясно. Тяжелое тело колеблется медленно, легкое— быстро. Но не спеши делать выводы. Сделай тот же опыт, поменяв нитки.

Ты увидишь, что бегемот, привязанный на короткую, «птичкину» нитку потеряет всю свою солидность. Он засуетится, заспешит, будет, словно птичка, порхать вправо— влево, вправо — влево!

Зато птичка, подвешенная на длинной «бегемотьей» нитке, переймет повадку бегемота. Она начнет качаться солидно, важно, не спеша. Выходит, что частота качания зависит вовсе не от веса. Она зависит от длины маятника! Маленький маятник ходиков качается так быстро не потому, что он легкий, а потому, что коротенький!

А почему вообще применяют маятник в часах? Там ведь нет никаких человечков — любителей покачаться. Но дело здесь вовсе не в человечках. Исследуя движение качающихся тел, физики выяснили очень важную вещь. Оказалось, что время, за которое тело качнется вправо — влево и вернется в прежнее положение, остается всегда постоянным. Каждое колебание — и второе, и десятое, и сотое — занимает ровно столько же времени, сколько заняло первое. Потому-то маятник и приспособили к часам. Он регулирует их ход.

Если у тебя в доме есть ходики, можешь рассмотреть, как они устроены. Только не разбирай их. Собрать даже такие простейшие часы тебе едва ли удастся.

Ходики приводит в движение опускающаяся гиря. Цепь, на которой висит эта гиря, перекинута через барабан, насаженный на главную ось. От главной оси движение через зубчатые колеса передается минутной и часовой стрелкам.