Занимательные опыты, или Чудеса без чудес. Увлекательная физика для маленьких учёных
Шрифт:
Летающая бабочка
Возьмите две маленькие планки около 0,5 см шириной и вклейте их концами параллельно друг другу в две половинки новой хорошей пробки (рис. 22). Кроме того, по бокам верхней пробки вставляются с клеем две тоненькие лучинки. Их предварительно надо согнуть, как показано на рисунке. Для этого их опускают на несколько часов в воду, потом кладут на несколько минут в кипяток. После этого лучины изгибаются, как нужно, концы их связываются бечёвкой, и в таком виде лучины быстро сушатся, хотя бы на сковороде. Обе лучины должны быть изогнуты одинаково. К этим лучинкам и к основе приклеиваются большие крылья из папиросной бумаги, но не следует особенно натягивать их: крылья тогда лучше захватывают воздух.
Теперь надо сделать для нашей бабочки голову и усики, которые и составляют её летательный снаряд. Усики видны на рисунке внизу. Их вы сделаете так же, как делали лучинки для крыльев. Когда они будут надлежащим образом изогнуты и высушены, вы обтянете их папиросной бумагой. Изгиб должен быть сделан очень аккуратно. Вставляются усики с клеем в особую полупробку, как это видно на рисунке.
Остаётся присоединить головку к туловищу. Сделайте крючочек из тонкой проволоки, просверлив накалённой иглой обе верхние пробки, пропустите проволоку сначала через пробку-шейку, а потом через пробку-головку и закрепите, осторожно загнув конец проволоки в верхнюю пробку. В пробке-шейке проволока должна легко вертеться, а потому полезно между пробками вставить стеклянную бисеринку и ещё лучше сверху и снизу её подложить по маленькому жестяному кружочку (из очень тонкой жести). В нижнюю пробку туловища надо вставить такой же крючочек, какой вставлен вверху. Между верхним и нижним крючками натяните два-три тонких резиновых кольца (см. рис. 22), какие обыкновенно употребляются вместо ниток в магазинах. Резинки не надо скручивать, а наоборот, следует аккуратно расправить между крючками. Бабочка готова.
Рис. 22. Изготовление летающей бабочки
Возьмите её за хвост двумя пальцами левой руки, а правой рукой закрутите резинки, крутя бабочку за голову. Когда вы теперь отпустите голову, резинки станут раскручиваться, а с ними вместе начнёт вертеться и голова бабочки с усиками. Выпустите бабочку из левой руки, и она полетит вверх.
Чтобы игрушка вышла удачной, необходимо не только сделать её аккуратно, но и позаботиться, чтобы она была легка. Пробки надо брать маленькие, лучинки тонкие, проволоку лёгкую. Очень полезно для лёгкости и изящества все деревянные части протереть «шкуркой».
Если игрушка выйдет неудачной, постарайтесь разыскать в магазинах готовую и по ней исправить ошибки вашей работы. Но гораздо лучше не смущаться первой неудачей и переделать бабочку. Особенное внимание надо обратить на аккуратное устройство усиков.
Воздушные корабли
Теперь мы можем понять устройство воздушных кораблей. Прежде всего познакомимся с дирижаблями. Эти воздушные суда отличаются огромными размерами. Форма их иная, чем у старых аэростатов: они напоминают своим видом огромную рыбу или сигару. Делаются дирижабли не только из непроницаемой материи, но и из лёгкого металла – алюминия. Важная принадлежность их – двигатель, мотор. Изобрести мотор, подходящий и пригодный для воздушных судов, было особенно трудно. В то время, пока работали только обычные паровые машины, нечего было и думать о приспособлении их для воздухоплавания: они слишком тяжелы и громоздки. Однако потом научились создавать лёгкие бензиновые двигатели, и их-то оказалось возможным применить к дирижаблям. Но этого мало. Главное препятствие для воздухоплавателя – ветры. Управляемый аэростат должен побороть силу ветра. Во сколько же раз сильнее должен быть на дирижабле мотор, чем машина парохода! И в то же время он должен быть лёгким. Как ни трудно было построить вначале такой мотор, теперь существует уже и такие, что в прошлом в них даже не поверили бы.
Рис. 23. Дирижабль типа «Цеппелин»
Кроме мотора, на каждом дирижабле имеется так называемый пропеллер. Это то же самое, что пароходный винт. Он соответствует усикам нашей механической бабочки и даже устройством своим напоминает их. При помощи пропеллера дирижабль как бы ввинчивается в воздух. Но у бабочки усики приводились в движение раскручивающейся резиной, и потому бабочка летела до тех пор, пока нить окончательно не раскручивалась. У дирижаблей пропеллер приводится в действие мотором, и потому дирижабль летит, пока этот мотор работает.
Двигателя и пропеллера ещё мало для управляемого воздушного судна. Оба эти аппарата побеждают только силу ветра. Надо ещё шаром управлять. Поэтому у дирижаблей мы находим приспособления, которые придают им устойчивость и позволяют давать им желаемое направление: для этого служат плавники, рули и т. п.
Самое крупное неудобство старого, неуправляемого аэростата – это то, что объём его, в зависимости от уменьшения давления и от охлаждения, изменяется; обыкновенно при поднятии аэростат съёживается, а в случае нагревания солнечными лучами расширяется. Необходимо было в дирижаблях прежде всего устранить это неудобство. Это достигнуто в «мягких» дирижаблях устройством баллонета, или внутреннего кармана, который помещается внутри воздушного корабля, в его нижней части, и имеет сообщение с наружным воздухом. При поднятии дирижабля этот карман наполнен воздухом. Как только водород станет расширяться, он сейчас же вытеснит из кармана часть воздуха, а если водород сожмётся, то посредством особого вентилятора воздух вгонится в карман снаружи. Таким образом, объём дирижабля остаётся неизменным. Впрочем, упомянутые выше металлические воздушные суда не нуждаются в баллонете.
Необходимой принадлежностью каждого дирижабля является прикреплённая к нему корзина, или гондола, в которой и помещаются воздухоплаватели.
В 1923 г. существовали огромные «жёсткие» дирижабли, объёмом в 6—7 тысяч кубических сажен (58—68 тыс. м3), с несколькими моторами общей мощностью 2000 лошадиных сил; такой воздушный корабль имел в длину около 1/5 версты 16 (ок. 200 м) и толщину, равную высоте семиэтажного дома; он поднимал 2—21/2 тысячи пудов 17 (33—41 т) груза и летал со скоростью 120 км/ч, держась в воздухе непрерывно целую неделю.
16
Верста – русская единица измерения расстояния, соответствующая нынешним 1066,8 м (также в неё входят 500 саженей или 1500 аршинов). (Примеч. ред.)
17
Пуд – устаревшая единица измерения массы русской системы мер. 1 пуд = 40 фунтов = 16,3804964 кг. (Примеч. ред.)
Рис. 24. Аэроплан
Кроме дирижаблей, в настоящее время существуют аппараты, которые поднимаются подобно бумажному змею, но поднимает их не ветер, а опять-таки сильные моторы. Они удобнее дирижаблей тем, что не содержат в себе легко загорающегося водорода, а потому не могут погибнуть так легко от пожара или взрыва. Называются эти аппараты самолётами (или, по-устаревшему, аэропланами).
Большинство аэропланов того времени представляли одну плоскость или же две параллельные плоскости, связанные между собою рядом стержней, и снабжались мотором и всеми аппаратами, необходимыми для управления. Скорость их полёта достигала 200 км/ч и могла быть доведена даже до 400 км/ч. В то время существовало уже правильное пассажирское и почтовое сообщение на аэропланах, связывающее самые отдалённые пункты земного шара. Такие линии, как Москва—Кёнигсберг (длиной 1300 км), являлись ещё сравнительно короткими. В то же время в Америке существовало теперь (1923 г.) воздушное сообщение на аэропланах через весь материк от Нью-Йорка до Сан-Франциско (ок. 4000 км). В Англии применение аэропланов для различных надобностей практической жизни настолько развилось к тому времени, что было даже учреждено особое воздушное министерство 18 *.
18
Сегодня самолётами уже никого не удивишь. В этих металлических птицах люди регулярно летают во все уголки земного шара. В каждый момент времени (на 2017 г.) в воздухе находится больше 10 тысяч самолётов. Существуют специальные сервисы, позволяющие на карте показать все их положения.
Однако в данное время разнообразие воздушных судов на самолётах уже не заканчивается. Другим повседневным транспортом стал вертолёт. Поднимается в воздух он так же, как игрушечная бабочка: за счёт винтов, установленных на крыше. Но вертолёт оснащён сложной техникой, часто – вторым винтом на хвосте, в результате чего он может лететь во все возможные стороны или, если захочет, зависнуть неподвижно в воздухе. Такое не то что самолёты, а даже многие птицы проделать не могут!
Однако воздушным транспортом, позволяющим двигаться с наибольшей скоростью, являются ракеты. Двигает их вперёд не винт, как было во всех предыдущих воздушных судах, а сила реактивной тяги. Понять, что это такое, довольно просто. В то время как вы толкаете или кидаете тяжёлую вещь, вы сами отталкиваетесь назад (с лёгкими вещами это тоже происходит, но из-за разницы в массе вы этого практически не замечаете). Можете провести такой опыт: выйдите в воду на озеро на маленькой надувной лодке. Возьмите с собой больших камней. Остановите вашу лодку в спокойной воде. Теперь аккуратно, чтобы не свалиться, начните бросать тяжёлые камни в какую-то одну строну. Вы начнёте, вместе с лодкой, двигаться в противоположную сторону! И так, выбрасывая в одну сторону какие-то вещи, вы сами приобретаете скорость, но в другом направлении. На этом принципе и построены ракеты. Внутри их двигателя происходит сгорание топлива, поднимается давление – и маленькие частички с огромной скоростью вылетают из специального жерла, называющегося соплом. Со стороны это выглядит, будто из дна ракеты, имеющей чаще всего конусообразную форму, вырывается столб пламени, тогда как сама ракета начинает двигаться, всё ускоряясь в другую сторону. Именно на ракетах люди смогли преодолеть земное притяжение и отправиться в открытый космос.
Огнедышащая гора в комнате
Недалеко от берегов Италии выставляется из воды крохотный островок Стромболи; на островке стоит гора, такая большая, что занимает весь островок. Над этой горой вечно стоит столб водяного пара; из вершины её летит пепел целыми тучами и льётся накалённая жидкость, блестящая, как солнце, – смотреть на неё больно; от этой жидкости идёт такой жар, что и подступиться к ней нельзя. Жидкость эта называется лавой. Водяной пар, пепел и лава выходят из отверстия, которое находится на верхушке горы. Оно имеет вид как бы воронки и называется кратером. Такая гора, из которой вылетают пар и пепел и выливается лава, называется вулканом.