Занимательная механика - Перельман Я.И.
Скачать (прямая ссылка):
sb=t-
В данном случае
1 (32X10°)*__1_ см
6X10!°A 2 ""12XlO5
Перемещение равно, примерно, миллионной доле сантиметра. Такого перемещения нельзя усмотреть в самый сильный микроскоп. Возьмем еще больший промежуток времени: пусть человек напирает иа земной шар всю жизнь, скажем 70 лет. Тогда величина перемещения увеличится в 702, т. е. круглым счетом в 5000 раз, и станет равной
5Х103 „п.
Это — приблизительно толщина человеческого волоса.
Результат поразительный: силой своих мышц человек может в течение жизни сдвинуть земной шар на толщину волоса! Как хотите, это все же значительное действие для такого пигмея, как человек.
W
Самое удивительное то. что расчет наш ничуть не фантастичен. Мы действительно сдвигаем земной шар силой наших мускулов! Так, например, подпрыгивая мы надавливаем ногами на Землю и заставляем ее подаваться — пусть на ничтожную величину — под действием этой силы. Мы совершаем подобные подвили на каждом шагу — буквально на каждом шагу, потому что при ходьбе неизбежно отталкиваем ногой нашу планету. Ежесекундно заставляем мы земной шар делать сверхмикроскопические перемещения, прибавляя их к тем астрономическим движениям, которыми он обладает
ЛОЖНЫЙ ПУТЬ ИЗОЗРЕТАТЕЛЬСТВА
В поисках новых технических возможностей изобретатель должен неизменно держать свою мысль под контролем строгих законов механики, если не хочет вступить на путь бесплодного фантазерства. Не следует думать, что единственный общий принцип, которого не должна нарушать изобретательская мысль, есть закон сохранения энергии. Существует и другое важное положение, пренебрежение которым нередко заводит изобретателей в тупик и заставляет их бесплодно растрачивать свои силы. Это — закон движения центра тяжести. Рассматривая предлагаемые изобретателями проекты новых летательных аппаратов, я не раз убеждался, что закон этот мало известен широким кругам.
Упомянутый закон утверждает, что движение центра тяжести тела (или системы тел) не может быть изменено действием одних лишь внутренних сил. Если летящая бомба разрывается, то, пока образовавшиеся осколки не
1 Надо, впрочем, иметь в виду, что наши усилия не целиком расходуются на сообщение Земле движения: часть силы тратится иа изменение ее формы.
4 Зак. 400В. — Занимательная механика. ¦19
Рис. 12 Проект летательного аппарата нового типа.
достиг'in земли, общий центр их тяжести продолжает двигаться по тому же пути, по какому двигался центр тяжести
целой бомбы. В частном случае, если центр тяжести тела был первоначально в покое (т. е. если тело был1С1 неподвижно), то никакие внутренние силы не могут переместить центра тяжести.
К какого рода заблуждениям приводит изобретателей пренебрежение рассматриваемым законом, показывает следующий поучительный пример — проект летательной машины совершенно нового типа. Представим себе,—говорит изобретатель, — замкнутую трубу (черт. 12), состоящую из двух частей: горизонтальной прямой AB и дугообразной части ACB — над ней. В трубах имеется жидкость, которая непрерывно течет в одном направлении (течение поддерживается вращением винтов, размещенных в трубах). Течение жидкости в дугообразной части ACB трубы сопровождается центробежным давлением на наружную стенку. Получается некоторое усилие P (черт. 13),
Рис 13. Сила P должна увлекать аппарат вверх.
Рис. 14. Почему аппарат не
взлетает
направленное вверх, — усилие, которому никакая другая сила не противодействует, так как движение жидкости по прямому пути AB не сопровождается центробежным давлением. Изобретатель делает отсюда тот вывод, что, при достаточной скорости течения, сила P должна увлечь весь аппарат вверх.
Верна ли мысль изобретателя? Даже не входя в под-, робности механизма, можно заранее утверждать, что аппарат не сдвинется с места. В самом деле, так как действующие здесь силы — внутренние, то переместить центр тяжести всей системы (т. е. трубы вместе с наполняющей ее водой и механизмом, поддерживающим течение) они не могут. Машина, следовательно, не может получить общего поступательного движения. В рассуждении изобретателя кроется какая-то ошибка, какое-то существенное упущение.
Нетрудно указать, в чем именно заключается ошибка. Автор проекта не принял во внимание, что центробежное давление должно возникать не только в кривой части ACB пути жидкости, но и в точках А и В поворота течения (рис. 14). Хотя кривой путь там и не длинен, зато повороты очень круты (радиус кривизны мал). А известно, что чем круче поворот (чем меньше радиус кривизны), тем центробежный 'эффект сильнее. Вследствие этого на поворотах должны действовать еще две силы Q и R, направленные наружу; равнодействующая этих сил направлена вниз и уравновешивает силу Р. Изобретатель проглядел эти силы. Но и не зная о них, он мог бы понять непригодность своего проекта, если бы ему был известен закон движения центра тяжести.
Правильно писал еще четыре столетия назад великий Леонардо да-Винчи, что законы механики «держат в узде инженеров и изобретателей для того, чтобы они не обещали себе или другим невозможные вещи».
