Занимательная механика - Перельман Я.И.
Скачать (прямая ссылка):
Не буду описывать техники выполнения подобных исследований с отвесом и маятником (она гораздо сложнее, •
чем можно думать). Укажу лишь на некоторые, наиболее интересные результаты.
Казалось бы, близ берегов океана отвес должен отклоняться всегда в сторону материка, как отклоняется он по направлению к горным массивам. Опыт не оправдывает этого ожидания. Маятник же свидетельствует, что на океане и на его островах напряжение силы тяжести сильнее, чем близ берегов, а возле берегов — больше, чем вдали от них, на материке. О чем это говорит? О том, очевидно, что толща Земли под материками составлена из более легких веществ, чем под дном океанов. Из таких физических фактов геологи черпают ценные указания для суждения о породах, слагающих кору нашей планеты.
Незаменимые услуги оказал подобный способ исследования при выявлении причин так называемой «Курской магнитной аномалии». Приведу несколько строк отчета одного из ее исследователей 1.
1 Исследования в районе Курской аномалии производились не с отвесом, а с особыми крутильными весами (так называемым «вариометром»). Нить прибора закручивается под действием притяжения подземных масс. Точность показаний этого удивительного прибора равна одной бнллиоиной (10 '"') доле грамма! Прнтяженне больших гор вариометр «чувствует» на расстоянии 300 км. Вот краткое описание прибора (из статьи проф. П. М. Никифорова о Курской аномалии):
«Главную часть прибора составляют крутильные весы, изображенные схематически на рис. 17. Коромысло М±Е нз тонкой алюминиевой трубки имеет длину около 40 см: к одному концу коромысла прикреплен золотой груз Mi цилиндрической формы (30 г), к другому подвешивается на проволоке UMo золотой подвесок IZ2 (30 г). Коромысло подвешено на весьма тонкой платииово-иридиевой ннти АО, длиною 60—70 см. Для защиты от конвекционных токов воздуха крутильные весы окружаются оболочкой с тройными металлическими стенками. В приборе имеются две пары крутильных весов, повернутых на 180° относительно друг друга»: S — плоское зеркало.
А
к (
' о
Рис. 17. Вверху направо—вариометр. Вверху налево—схема устройства прибора.
«... Можно с полной определенностью утверждать о наличии под земною поверхнюетью значительных притягивающих масс, причем граница этих масс с западной стороны. .. устанавливается с созсршенной отчетливостью. Вместе с тем представляется вероятным, что эти массы простираются преимущественно в восточном направлении, имея восточный скат более пологим, чем западный».
Известно, какое важное промышленное значение придается тем огромным источникам железа, которые обнаружены в районе Курской аномалии. Запасы железной руды исчисляются здесь десятками миллиардов тонн, составляя половину мирового запаса. Приведу также некоторые результаты исследования аномалий (отклонений от нормы) силы тяжести на восточных склонах Урала (выполнено в 1930 г. ленинградскими астрономами) :
«Около Златоуста мы имеем наибольший максимум в силе тяжести, соответствующий подъему кристаллического массива Уральского хребта.
«Второй максимум к востоку от Козырево характеризует приближение к поверхности земли погруженного хребта.
«Третий -максимум к востоку от Мишкин о вновь дает указание о приближении древних пород к земной поверхности.
«И наконец, четвертый максимум к западу от Петропавловска вновь указывает на приближение тяжелых пород» (Б. В. Нумеров).
Перед нами два из многочисленных примеров того, как физика создает основу для научных построений и практических применений в других, казалось бы, далеких от нее областях.
МАЯТНИК В ВОДЕ
Задача
Вообразите, что маятник стенных часов качается в воде. Чечевица его имеет «обтекаемую» форму, которая сводит почти к нулю сопротивление воды ее движению. Какова окажется продолжительность качания такого маятника: больше, чем вне воды, или меньше? Проще говоря: будет ли маятник качаться в воде быстрее, чем в воздухе, или медленнее?
Решение
Так как маятник качается в несопротивляющейся среде, то, казалось бы, нет причины, которая могла бы изменить скорость его качания. Между тем опыт показывает, что маятник в таких условиях качается медленнее.
Рис. 18. Причина курской аномалии: шток железной руды мощностью около тысячи метров на глубине ста метров.
приведенной в предыдущей статье, t = 2п ~у — , сле'
Это загадочное на первый взгляд явление объясняется выталкивающим действием воды на погруженные в нее тела. Оно как бы уменьшает вес маятника, не изменяя его массы. Значит, маятник в воде находится совершенно в таких же условиях, как если бы он был перенесен на другую планету, где ускорение силы тяжести слабее. Из формулы,
п
. g
дует, что с уменьшением ускорения силы тяжести (g) время колебания (/) должно возрасти: маятник будет колебаться медленнее.
НА НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ
Задача
Сосуд с водой стоит на наклонной плоскости (рис. 19). Пока он неподвижен, уровень AB воды в нем, конечно, горизонтален. Но вот сосуд начинает скользить по хорошо смазанной плоскости Cl). Останется ли уровень воды в сосуде горизонтальным, пока сосуд скользит по плоскости?
