გასართობი მექანიკა - Perelman Ya.I. ბარგი ჰაერიდან

ეს გვიხსნის, სხვა საკითხებთან ერთად, რატომ ითვლება მექანიკაში ხახუნი უძრავ სხეულთან, როგორც ძალა, თუმცა მას არ შეუძლია რაიმე მოძრაობა გამოიწვიოს.

ხახუნი არის ძალა, რადგან ის ანელებს მოძრაობას. ასეთ ძალებს, რომლებიც თავად ვერ წარმოქმნიან მოძრაობას, მაგრამ მხოლოდ შეუძლიათ შეანელონ უკვე არსებული მოძრაობა (ან დააბალანსონ სხვა ძალები), მამოძრავებელი ან აქტიური ძალებისგან განსხვავებით, „პასიური“ ეწოდება.

კიდევ ერთხელ ხაზგასმით აღვნიშნოთ, რომ სხეულები არ ისწრაფვიან მოსვენებულ მდგომარეობაში დარჩენას, არამედ უბრალოდ ინარჩუნებენ მოსვენებას. განსხვავება აქ იგივეა, რაც ჯიუტ შინაურს შორის, რომელსაც ძნელია ბინიდან გასვლა, და იმ ადამიანს შორის, რომელიც შემთხვევით სახლშია, მაგრამ მზადაა დატოვოს ბინა ოდნავი მიზეზის შემთხვევაში. ფიზიკური სხეულებიბუნებით ისინი სულაც არ არიან „სახლის სხეულები“; პირიქით, ისინი არიან უმაღლესი ხარისხიმობილური, რადგან საკმარისია მიმართო თავისუფალი სხეულითუნდაც ყველაზე უმნიშვნელო ძალა - და ის იწყებს მოძრაობას. გამოთქმა „სხეული ცდილობს დარჩეს მოსვენებაში“ ასევე შეუსაბამოა, რადგან დასვენების მდგომარეობიდან ამოღებული სხეული თავისთავად არ უბრუნდება მას, არამედ, პირიქით, სამუდამოდ ინარჩუნებს მასზე მინიჭებულ მოძრაობას (არარსებობის შემთხვევაში, რა თქმა უნდა, ძალების ჩარევა მოძრაობაში).

ინერციის კანონთან დაკავშირებული გაუგებრობების მნიშვნელოვანი ნაწილი სწორედ ამ უყურადღებო სიტყვით „მიდრეკილია“, რომელიც ფიზიკისა და მექანიკის სახელმძღვანელოების უმეტესობაში შევიდა.

არანაკლებ რთულია ნიუტონის მესამე კანონი, რომლის განხილვასაც ახლა მივმართავთ.

მოქმედება და რეაქცია

„კარის გაღების სურვილით, სახელურით მიათრევთ თქვენსკენ, მკლავის კუნთი, იკუმშება, აახლოებს თავის ბოლოებს: თანაბარი ძალით უქაჩავს კარს და ტანს.

იუდნო სხვას. ამ შემთხვევაში, ცხადია, რომ თქვენს სხეულსა და კარს შორის მოქმედებს ორი ძალა, ერთი მიმართულია კარზე, მეორე კი თქვენს სხეულზე. იგივე ხდება, რა თქმა უნდა, როცა კარი იღება არა შენსკენ, არამედ შენგან მოშორებით: ძალები უბიძგებენ კარს და შენს სხეულს.

რასაც ჩვენ აქ ვაკვირდებით კუნთების სიძლიერისთვის, მართალია ზოგადად ნებისმიერი ძალისთვის, მიუხედავად იმისა, თუ რა არის მისი ბუნება. თითოეული ძაბვა მოქმედებს ორი საპირისპირო მიმართულებით; მას აქვს, გადატანითი მნიშვნელობით, ორი ბოლო (ორი ძალა): ერთი მიმართულია სხეულზე, რომელზეც, როგორც ვამბობთ, მოქმედებს ძალა; მეორე მიმაგრებულია სხეულზე, რომელსაც ჩვენ აქტიურს ვუწოდებთ. რაც ითქვა, ჩვეულებრივ, მექანიკაში გამოხატულია მოკლედ - ძალიან მოკლედ ნათელი გაგებისთვის - ასე: "მოქმედება უდრის მოქმედებას".

ამ კანონის მნიშვნელობა არის ის, რომ ბუნების ყველა ძალა ორმაგი ძალაა. ძალის მოქმედების გამოვლენის თითოეულ შემთხვევაში, თქვენ უნდა წარმოიდგინოთ, რომ სადღაც (სხვა ადგილას არის ამ ერთის ტოლი სხვა ძალა, მაგრამ მიმართული მოპირდაპირე მხარეს. ეს ორი ძალა, რა თქმა უნდა, მოქმედებს ორ წერტილს შორის, ცდილობს მათ დაახლოებას ან დაშორებას.

მოდით განვიხილოთ (ნახ. 5) ძალები /\ QwK, რომლებიც მოქმედებენ ბავშვის წონაზე შეჩერებულ წონაზე

ბრინჯი. 5. ძალები (P9 Q, R)1, რომლებიც მოქმედებს ბავშვების წონაზე ჰაერის ბუშტი. სად არიან მოწინააღმდეგე ძალები?

დაბურული ბურთი. ბურთის დარტყმა P, თოკის დარტყმა Q და წონის Tv ერთი შეხედვით ერთი ძალებია. მაგრამ ეს უბრალოდ

რეალობისგან ყურადღების გადატანა; ფაქტობრივად, სამივე ძალიდან თითოეულს აქვს მისი ტოლი ძალა, მაგრამ (საპირისპირო მიმართულებით. კერძოდ, P ძალის საპირისპირო ძალა ვრცელდება. ბუშტი(ნახ. 6, ძალა F1); ძალის საპირისპირო ძალა Q - მოქმედებს ru-KU (Qi) ძალის საპირისპიროდ R - მიმართული ცენტრში გლობუსი(ძალა /?, სურ. 6), რადგან წონას არა მხოლოდ დედამიწა იზიდავს, არამედ თავადაც იზიდავს მას.

კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი შენიშვნა. როდესაც ვეკითხებით თოკზე დაჭიმულობას, რომლის ბოლოები 1 კგ ძალებითაა დაჭიმული, არსებითად გვეკითხება 10 ფასი.<копеечной почтовой марки. Ответ содержится в самом вопросе: веревка на-кг. Сказать «веревка растягивается двумя

ბრინჯი. 6. უპასუხეთ წინა ფიგურაში მოცემულ კითხვას: Pj9Q1Ji^-რეაქტიული ძალები.

გამოყვანილია 1-ის ძალით 1 კგ-ის ძალით“ ან „თოკი ექვემდებარება 1 კგ-ის დაძაბულობას“ ნიშნავს სიტყვასიტყვით იგივე აზრის გამოხატვას.

”ბოლოს და ბოლოს, არ შეიძლება იყოს 1 კგ სხვა დაძაბულობა, გარდა იმისა, რომელიც შედგება ორი ძალისგან, რომლებიც მიმართულია საპირისპირო მიმართულებით, ისინი ხშირად ხვდებიან უხეშ შეცდომებში, რის მაგალითებსაც ახლა მოვიყვან.

ორი ცხენის პრობლემა

ორი ცხენი ჭიმავს ზამბარის ფოლადის ეზოს თითოეული 100 კგ ძალით. რას აჩვენებს ფოლადის ეზოს ისარი?

ბევრი პასუხი: 100 + 100 = 200 კგ. პასუხი არასწორია. 100 კგ ძალები, რომლითაც ცხენები იზიდავენ, იწვევს

ბრინჯი. 7. თითოეული ცხენი 100 კგ ძალით იზიდავს. რამდენს აჩვენებს?

გაზაფხული ბევმანი?

როგორც ახლა ვნახეთ, დაძაბულობა არის არა 200, არამედ მხოლოდ 100 კგ.

ამიტომ, სხვათა შორის, როცა მაგდებურგის ნახევარსფეროები გადაჭიმული იყო 8 ცხენით ერთი მიმართულებით და 8 საპირისპირო მიმართულებით, არ უნდა იფიქროთ, რომ ისინი 16 ცხენის ძალით იყო გადაჭიმული. დაპირისპირებული 8 ცხენის არარსებობის შემთხვევაში, დანარჩენი 8 აბსოლუტურად არანაირ გავლენას არ მოახდენდა ნახევარსფეროებზე. რვა ცხენის ერთი ფიგურა შეიძლება შეიცვალოს უბრალოდ კედლით.

* პრობლემა O

ბრინჯი. 8. რომელი ნავი ჩამოვა პირველი?

სურათი 58. მარიოტის ჭურჭლის სტრუქტურა. წყალი ერთნაირად მიედინება C ხვრელიდან.
რატომ ხდება ეს? გონებრივად დააკვირდით რა ხდება ჭურჭელში C ონკანის გახსნისას (სურ. 58). უპირველეს ყოვლისა, წყალი იღვრება შუშის მილიდან; სითხის დონე მის შიგნით ეცემა მილის ბოლომდე. შემდგომი გადინებით ჭურჭელში წყლის დონე ეცემა და გარე ჰაერი მინის მილით შემოდის; ის წყალში ბუშტუკებად იჭრება და მის ზემოთ ჭურჭლის ზედა ნაწილში გროვდება. ახლა B ყველა დონეზე წნევა ტოლია ატმოსფერული წნევის. ეს ნიშნავს, რომ წყალი C ონკანიდან მიედინება მხოლოდ BC წყლის ფენის წნევის ქვეშ, რადგან ატმოსფერული წნევა ჭურჭლის შიგნიდან და გარედან დაბალანსებულია. და რადგან BC ფენის სისქე მუდმივი რჩება, გასაკვირი არ არის, რომ ჭავლი მუდმივად ერთი და იგივე სიჩქარით მიედინება.
ახლა შეეცადეთ უპასუხოთ კითხვას: რამდენად სწრაფად გაედინება წყალი, თუ ამოიღებთ შტეფსელს მილის ბოლოს დონეზე?
გამოდის, რომ ის საერთოდ არ გამოვა (რა თქმა უნდა, თუ ხვრელი იმდენად მცირეა, რომ მისი სიგანე შეიძლება იყოს უგულებელყოფილი; წინააღმდეგ შემთხვევაში, წყალი გამოვა წყლის თხელი ფენის წნევის ქვეშ, სისქის სიგანეზე). ხვრელი). სინამდვილეში, აქ, შიგნით და გარეთ, წნევა ტოლია ატმოსფერული წნევისა და არაფერი არ უწყობს ხელს წყლის გადინებას.
და თუ თქვენ ამოიღებთ შტეფსელს მილის ქვედა ბოლოდან ზემოთ, მაშინ არა მხოლოდ წყალი არ გამოვა ჭურჭლიდან, არამედ გარე ჰაერიც შევა მასში. რატომ? ძალიან მარტივი მიზეზის გამო: გემის ამ ნაწილში ჰაერის წნევა ნაკლებია, ვიდრე ატმოსფერული წნევა გარეთ.
ასეთი არაჩვეულებრივი თვისებების მქონე ჭურჭელი გამოიგონა ცნობილმა ფიზიკოსმა მარიოტმა და მეცნიერის "მარიოტის ჭურჭლის" სახელი დაარქვეს.

ბარგი ჰაერიდან

მაგდებურგის ახალი ექსპერიმენტები ე.წ

უჰაერო სივრცეში,

ახალი ჰერონის შადრევნები

სურათი 59. ჩვენი ბარძაყის სახსრების ძვლები არ არის დაშლილი ატმოსფერული წნევის გამო, ისევე როგორც მაგდებურგის ნახევარსფეროები შეჩერებულია.

სურათი 60. უძველესი ჰერონის შადრევანი.

სურათი 61. ჰერონის შადრევნის თანამედროვე მოდიფიკაცია. ზემოთ არის ფირფიტის მოწყობის ვარიანტი.
ეს არის ჰერონის შადრევნის უძველესი ფორმა. უკვე ჩვენს დროში, იტალიის ერთმა სკოლის მასწავლებელმა, თავისი ფიზიკის კლასის მწირი ავეჯობით გამოგონილმა ჭკუაზე, გაამარტივა ჰერონის შადრევანი და მოიფიქრა მისი მოდიფიკაციები, რომლებიც ნებისმიერს შეუძლია მოაწყოს უმარტივესი საშუალებებით (სურ. 61). ბურთების ნაცვლად აფთიაქის ბოთლები გამოიყენა; მინის ან ლითონის მილების ნაცვლად რეზინის მილები ავიღე. არ არის საჭირო ზედა ჭურჭელში ხვრელების გაკეთება: შეგიძლიათ უბრალოდ ჩასვათ მასში მილების ბოლოები, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახ. 61 ზემოთ.
ამ მოდიფიკაციით, მოწყობილობა ბევრად უფრო მოსახერხებელია გამოსაყენებლად: როდესაც b ქილადან მთელი წყალი a ჭურჭელში ჩაედინება c ქილაში, შეგიძლიათ უბრალოდ გადააწყოთ b და c ქილები და შადრევანი კვლავ იმუშავებს; არ დაგავიწყდეთ, რა თქმა უნდა, წვერი სხვა მილშიც გადაიტანოთ.
შეცვლილი შადრევნის კიდევ ერთი მოხერხებულობა ის არის, რომ ის შესაძლებელს ხდის გემების ადგილმდებარეობის თვითნებურად შეცვლას და იმის შესწავლას, თუ როგორ მოქმედებს გემების დონეებს შორის მანძილი ჭავლის სიმაღლეზე.
თუ გსურთ ჭავლის სიმაღლის მრავალჯერ გაზრდა, ამის მიღწევა შეგიძლიათ აღწერილი მოწყობილობის ქვედა კოლბაში წყლის ვერცხლისწყლით, ხოლო ჰაერის წყლით (სურ. 62) შეცვლით. მოწყობილობის მუშაობა ნათელია: ვერცხლისწყალი, რომელიც ასხამს c-დან jar b-მდე, ანაცვლებს წყალს მისგან, რის შედეგადაც იგი მიედინება შადრევანივით. იმის ცოდნა, რომ ვერცხლისწყალი წყალზე 13,5-ჯერ მძიმეა, შეგვიძლია გამოვთვალოთ რა სიმაღლეზე უნდა აწიოს შადრევანი. მოდი ავღნიშნოთ დონეების სხვაობა შესაბამისად h1, h2, h3. ახლა გავარკვიოთ, რა ძალებით მიედინება ვერცხლისწყალი c გემიდან (სურ. 62) b-ში. შემაერთებელ მილში ვერცხლისწყალი ექვემდებარება ზეწოლას ორივე მხრიდან. მარჯვნივ ის ექვემდებარება ვერცხლისწყლის სვეტების h2 სხვაობის წნევას (რაც უდრის 13,5-ჯერ უფრო მაღალი წყლის სვეტის წნევას, 13,5 h2) პლუს წყლის სვეტის h1 წნევა. წყლის სვეტი h3 იჭერს მარცხნივ. შედეგად, ვერცხლისწყალი ძალით გაიტაცა
13.5h2 + h1 - h3.
მაგრამ h3 - h1 = h2; ამიტომ, ჩვენ ვცვლით h1 - h3 მინუს h2-ით და ვიღებთ:
13,5 სთ 2 - სთ 2 ანუ 12,5 სთ 2.
ასე რომ, ვერცხლისწყალი შედის b ჭურჭელში წყლის სვეტის წონის ზეწოლის ქვეშ, რომლის სიმაღლეა 12,5 h2. თეორიულად, შადრევანი უნდა გაისროლოს სიმაღლეზე, რომელიც ტოლია ბოთლებში ვერცხლისწყლის დონეების სხვაობის ტოლი, გამრავლებული 12,5-ზე. ხახუნი გარკვეულწილად აქვეითებს ამ თეორიულ სიმაღლეს.
მიუხედავად ამისა, აღწერილი მოწყობილობა იძლევა მოსახერხებელ შესაძლებლობას მაღლა თვითმფრინავის სროლის მისაღებად. მაგალითად, შადრევანი 10 მ სიმაღლეზე სროლის გასაკეთებლად, საკმარისია ერთი ქილა მეორეზე მაღლა აწიოთ დაახლოებით ერთი მეტრით. საინტერესოა, რომ, როგორც ჩვენი გამოთვლებიდან ჩანს, ფირფიტის ამაღლება ვერცხლისწყლის ბოთლების ზემოთ ოდნავადაც არ მოქმედებს თვითმფრინავის სიმაღლეზე.

სურათი 62. შადრევანი, რომელიც მუშაობს ვერცხლისწყლის წნევის ქვეშ. თვითმფრინავი ათჯერ უფრო მაღალია, ვიდრე ვერცხლისწყლის დონეების განსხვავება.

მატყუარა გემები

სურათი 63. მატყუარა დოქი XVIII საუკუნის ბოლოს და მისი დიზაინის საიდუმლო.
თაფლი, ლუდი დალია,
დიახ, მან უბრალოდ დაისველა ულვაში.
მაგრამ ვინ იცოდა ასეთი კათხების დიზაინის საიდუმლო - საიდუმლო, რომელიც ნაჩვენებია ნახ. 63 მარჯვნივ - მან თითით ჩასვა ხვრელი B, ჩასვა პირში და ჭურჭლის დახრის გარეშე შეიწოვა სითხე: ღვინო ამოდიოდა E ხვრელში სახელურის შიგნით არხის გასწვრივ, შემდეგ მისი გაგრძელების C გასწვრივ ზედა შიგნით. კათხას კიდეზე მიაღწია.
არც ისე დიდი ხნის წინ მსგავს ჭიქებს ამზადებდნენ ჩვენი მეთუნეები. შემთხვევით ვნახე ერთ სახლში მათი ნამუშევრების ნიმუში, რომელიც საკმაოდ ოსტატურად მალავდა ჭურჭლის აგებულების საიდუმლოს; ფინჯანზე იყო წარწერა: "დალიე, მაგრამ არ დასველდე".

რამდენს იწონის წყალი გადაბრუნებულ ჭიქაში?

სურათი 64. რომელი თასი მოიგებს?
გაიმარჯვებს ის, რომელზედაც გადაბრუნებული წყლის ჭიქაა მიბმული. ეს ჭიქა განიცდის სრულ ატმოსფერულ წნევას ზემოდან, ხოლო ატმოსფერულ წნევას ქვემოდან, სუსტდება ჭიქაში შემავალი წყლის წონით. ჭიქების დასაბალანსებლად საჭირო იქნებოდა მეორე ფინჯანზე მოთავსებული ჭიქის წყლით შევსება.
ამრიგად, ამ პირობებში, ამობრუნებულ ჭიქაში წყალი იგივე წონაა, რაც ძირზე მოთავსებულში.

რატომ იზიდავს გემები?

სურათი 65. გემების ოლიმპიური და გაუკის პოზიცია შეჯახებამდე.
როდესაც ეს უცნაური საქმე საზღვაო სასამართლოში განიხილებოდა, გიგანტური "ოლიმპიკის" კაპიტანი დამნაშავედ ცნო, რადგან, სასამართლო განჩინებაში ნათქვამია, "მან არ გასცა ბრძანება გზის გადაღმა გამვლელ გაუკს".
ამიტომ სასამართლომ აქ ვერაფერი უჩვეულო დაინახა: კაპიტნის უბრალო მენეჯმენტის ნაკლებობა, მეტი არაფერი. ამასობაში მოხდა სრულიად გაუთვალისწინებელი გარემოება: ზღვაზე გემების ურთიერთმიზიდვის შემთხვევა.
ასეთი შემთხვევები არაერთხელ მოხდა, ალბათ მანამდე, როცა ორი გემი პარალელურად მოძრაობდა. მაგრამ სანამ ძალიან დიდი გემები არ აშენდა, ეს ფენომენი არ გამოვლინდა ასეთი ძალით. როდესაც „მცურავი ქალაქები“ დაიწყეს ოკეანეების წყლებში სიარული, გემების მიზიდულობის ფენომენი გაცილებით შესამჩნევი გახდა; სამხედრო გემების მეთაურები ამას ითვალისწინებენ მანევრირებისას.
დიდი სამგზავრო და სამხედრო გემების მახლობლად მცურავი მცირე გემების მრავალი ავარია ალბათ იმავე მიზეზით მოხდა.
რა ხსნის ამ მიმზიდველობას? რა თქმა უნდა, აქ არ შეიძლება იყოს მიზიდულობის საკითხი ნიუტონის უნივერსალური მიზიდულობის კანონის მიხედვით; ჩვენ უკვე ვნახეთ (IV თავში), რომ ეს მიმზიდველობა ძალიან უმნიშვნელოა. ფენომენის მიზეზი სულ სხვა სახისაა და აიხსნება მილებში და არხებში სითხის ნაკადის კანონებით. შეიძლება დადასტურდეს, რომ თუ სითხე მიედინება არხში, რომელსაც აქვს შევიწროება და გაფართოება, მაშინ არხის ვიწრო ნაწილებში იგი უფრო სწრაფად მიედინება და არხის კედლებზე ნაკლებ წნევას ახდენს, ვიდრე ფართო ადგილებში, სადაც ის უფრო მშვიდად მიედინება და უფრო მეტს აყენებს. ზეწოლა კედლებზე (ე.წ. "ბერნულის პრინციპი") ").
იგივე ეხება გაზებს. ამ ფენომენს აირების შესწავლისას უწოდებენ Clément-Desormes-ის ეფექტს (დასახელებული ფიზიკოსების პატივსაცემად, რომლებმაც ის აღმოაჩინეს) და ხშირად უწოდებენ "აეროსტატიკურ პარადოქსს". ამბობენ, რომ ეს ფენომენი პირველად შემთხვევით იქნა აღმოჩენილი შემდეგ გარემოებებში. საფრანგეთის ერთ-ერთ მაღაროში მუშას უბრძანეს ფარით დაეფარა გარე მაღარო, რომლის მეშვეობითაც მაღაროში შეკუმშული ჰაერი მიეწოდებოდა. მუშა დიდხანს ებრძოდა ჰაერის ნაკადს, მაგრამ უცებ ფარმა თავისით დახურა ადიტი ისეთი ძალით, რომ ფარი საკმარისად დიდი რომ არ ყოფილიყო, ის სავენტილაციო ლუქთან ერთად ჩასულიყო. შეშინებული მუშა.
სხვათა შორის, გაზების ნაკადის ეს თვისება ხსნის სპრეის იარაღის მოქმედებას. როდესაც ვბერავთ (სურ. 67) იდაყვში a, რომელიც მთავრდება შევიწროვებით, ჰაერი, რომელიც გადადის შევიწროებაში, ამცირებს მის წნევას. ამგვარად, ჰაერი შემცირებული წნევით ჩნდება b მილის ზემოთ და, შესაბამისად, ატმოსფერული წნევა ამოძრავებს სითხეს მინიდან მილის ზემოთ; ხვრელში სითხე შედის აფეთქებული ჰაერის ნაკადში და იფრქვევა მასში.
ახლა ჩვენ გავიგებთ, რა არის გემების მოზიდვის მიზეზი. როდესაც ორი გემი ერთმანეთის პარალელურად მიცურავს, ეს მათ გვერდებს შორის წყლის არხს ჰგავს. ჩვეულებრივ არხში კედლები უმოძრაოა, მაგრამ წყალი მოძრაობს; აქ ყველაფერი პირიქითაა: წყალი უმოძრაოა, მაგრამ კედლები მოძრაობს. მაგრამ ძალების ეფექტი საერთოდ არ იცვლება: მოძრავი წვეთოვანი წყლის ვიწრო ადგილებში, კედლებზე წნევა უფრო სუსტია, ვიდრე ორთქლმავლის ირგვლივ სივრცეში. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ორთქლის გემების ერთმანეთის პირისპირ მხარეები განიცდიან წყლის ნაკლებ წნევას, ვიდრე გემების გარე ნაწილები. რა უნდა მოხდეს ამის შედეგად? გემები ერთმანეთისკენ უნდა მოძრაობდნენ გარე წყლის წნევით და ბუნებრივია, რომ პატარა ჭურჭელი უფრო შესამჩნევად მოძრაობს, ხოლო უფრო მასიური თითქმის უმოძრაო რჩება. ამიტომ მიმზიდველობა განსაკუთრებით ძლიერია, როდესაც დიდი გემი სწრაფად გადის პატარას.

სურათი 66. არხის ვიწრო ნაწილებში წყალი უფრო სწრაფად მიედინება და კედლებზე ნაკლებ წნევას ახდენს, ვიდრე განიერ ნაწილებში.

სურათი 67. სპრეის ბოთლი.

სურათი 68. წყლის ნაკადი ორ მცურავ გემს შორის.
ასე რომ, გემების მოზიდვა გამოწვეულია წყლის შეწოვის ეფექტით. ეს ასევე ხსნის რაპიდების საფრთხეს მოცურავეებისთვის და მორევების შეწოვის ეფექტს. შეიძლება გამოვთვალოთ, რომ წყლის დინება მდინარეში ზომიერი სიჩქარით 1 მ/წმ მიიზიდავს ადამიანის სხეულს 30 კგ ძალით! ადვილი არ არის წინააღმდეგობა გაუწიო ასეთ ძალას, განსაკუთრებით წყალში, როდესაც საკუთარი სხეულის წონა არ გვეხმარება სტაბილურობის შენარჩუნებაში. და ბოლოს, სწრაფად მოძრავი მატარებლის გამწევი ეფექტი აიხსნება იგივე ბერნულის პრინციპით: მატარებელი საათში 50 კმ სიჩქარით მიათრევს ახლომდებარე ადამიანს დაახლოებით 8 კგ ძალით.
"ბერნულის პრინციპთან" დაკავშირებული ფენომენები, თუმცა ძალიან გავრცელებულია, ნაკლებადაა ცნობილი არასპეციალისტებში. ამიტომ სასარგებლო იქნება მასზე უფრო დეტალურად საუბარი. ქვემოთ წარმოგიდგენთ ამონარიდს ამ თემაზე პოპულარულ სამეცნიერო ჟურნალში გამოქვეყნებული სტატიიდან.

ბერნულის პრინციპი და მისი შედეგები

სურათი 69. ბერნულის პრინციპის ილუსტრაცია. AB მილის შევიწროებულ ნაწილში (a) წნევა ნაკლებია ვიდრე ფართო ნაწილში (b).
ნახ. 70 ტუბი T დამონტაჟებულია სპილენძის დისკზე DD; ჰაერი იფეთქება T მილის მეშვეობით და შემდეგ თავისუფალ დისკს dd. ორ დისკს შორის ჰაერს აქვს მაღალი სიჩქარე, მაგრამ ეს სიჩქარე სწრაფად მცირდება დისკების კიდეებთან მიახლოებისას, ვინაიდან ჰაერის ნაკადის კვეთა სწრაფად იზრდება და ჰაერის ინერცია, რომელიც მიედინება დისკებს შორის სივრციდან. გადალახოს. მაგრამ დისკის მიმდებარე ჰაერის წნევა მაღალია, რადგან სიჩქარე დაბალია, ხოლო ჰაერის წნევა დისკებს შორის მცირეა, რადგან სიჩქარე მაღალია. აქედან გამომდინარე, დისკის მიმდებარე ჰაერი უფრო დიდ გავლენას ახდენს დისკებზე, მიდრეკილია მათი ერთმანეთთან დაახლოებისკენ, ვიდრე ჰაერის ნაკადი დისკებს შორის, მიდრეკილია მათი დაშორებით; შედეგად, dd დისკი ეკვრის DD დისკს რაც უფრო ძლიერად, მით უფრო ძლიერია ჰაერის დენი T-ში.
ბრინჯი. 71 ანალოგიურია ნახ. 70, მაგრამ მხოლოდ წყლით. DD დისკზე სწრაფად მოძრავი წყალი დაბალ დონეზეა და თავად ადის აუზში მშვიდი წყლის უმაღლეს დონემდე, რადგან ის ახვევს დისკის კიდეებს. მაშასადამე, დისკის ქვეშ არსებულ მშვიდ წყალს უფრო მაღალი წნევა აქვს ვიდრე დისკის ზემოთ მოძრავ წყალს, რაც იწვევს დისკის აწევას. Rod P არ იძლევა დისკის გვერდითი გადაადგილების საშუალებას.

ნახაზი 70. დისკებთან მუშაობის გამოცდილება.

ნახაზი 71. დისკი DD აწეულია P ღეროზე, როდესაც მასზე ავზიდან წყლის ნაკადი ჩაედინება.
ბრინჯი. 72 ასახავს ჰაერის ნაკადში მცურავ მსუბუქ ბურთს. ჰაერის ნაკადი ურტყამს ბურთს და ხელს უშლის მის დაცემას. როდესაც ბურთი ხტება ჭავლიდან, გარემომცველი ჰაერი აბრუნებს მას ჭავლში, რადგან მიმდებარე ჰაერის წნევა, რომელსაც აქვს დაბალი სიჩქარე, მაღალია, ხოლო ჰაერის წნევა ჭავლში, რომელსაც აქვს მაღალი სიჩქარე, მცირეა.
ბრინჯი. 73 წარმოადგენს ორ გემს, რომლებიც მოძრაობენ გვერდიგვერდ მშვიდ წყალში, ან, რაც იგივეა, ორი ხომალდი, რომლებიც გვერდიგვერდ დგანან და მიედინება წყლის გარშემო. ნაკადი უფრო შეზღუდულია გემებს შორის სივრცეში და წყლის სიჩქარე ამ სივრცეში უფრო მეტია, ვიდრე გემების ორივე მხარეს. ამიტომ, გემებს შორის წყლის წნევა ნაკლებია, ვიდრე გემების ორივე მხარეს; გემების გარშემო წყლის მაღალი წნევა აახლოებს მათ ერთმანეთთან. მეზღვაურებმა კარგად იციან, რომ ერთმანეთის გვერდიგვერდ მცურავი ორი გემი ძლიერ იზიდავს ერთმანეთს.

ნახაზი 72. ბურთი, რომელიც მხარს უჭერს ჰაერის ნაკადს.

სურათი 73. პარალელურად მოძრავი ორი გემი თითქოს იზიდავს ერთმანეთს.

ნახაზი 74. გემების წინ გადაადგილებისას B ხომალდი თავის მშვილდს აბრუნებს A გემისკენ.

ნახაზი 75. თუ ორ მსუბუქ ბურთს შორის ჰაერი იფეთქება, ისინი უფრო ახლოს იქნებიან, სანამ არ შეეხებიან.
უფრო სერიოზული შემთხვევა შეიძლება მოხდეს, როდესაც ერთი გემი მეორეს მიჰყვება, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 74. ორი ძალა F და F, რომლებიც აერთიანებს გემებს, მიდრეკილია მათ შემობრუნებას და B გემი უხვევს A-სკენ დიდი ძალით. შეჯახება ამ შემთხვევაში თითქმის გარდაუვალია, რადგან საჭეს არ აქვს დრო, რომ შეცვალოს გემის მოძრაობის მიმართულება.
ფენომენთან დაკავშირებით აღწერილი ფენომენი. 73 შეიძლება გამოვავლინოთ ჰაერის აფეთქებით ორ მსუბუქ რეზინის ბურთულს შორის, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახ. 75. თუ მათ შორის ჰაერს უბერავთ, ისინი უფრო ახლოს მოდიან და ერთმანეთს ეჯახებიან.

თევზის ბუშტის დანიშნულება

XVII საუკუნის შუა ხანებში ქალაქ როგენსბურგის მაცხოვრებლები და გერმანიის სუვერენული მთავრები იქ შეკრებილი იმპერატორის მეთაურობით საოცარი სანახაობის მომსწრე გახდნენ: 16 ცხენი ყველანაირად ცდილობდნენ ერთმანეთისთვის მიმაგრებული სპილენძის ნახევარსფეროს გამოყოფას. . რა აკავშირებდა მათ? "არაფერი" არის ჰაერი. და მაინც, რვა ცხენი, რომლებიც ერთი მიმართულებით იზიდავდნენ და რვა ცხენი, რომლებიც მეორეში იზიდავდნენ, ვერ შეძლეს მათი განცალკევება. ამრიგად, ბურგომისტერ ოტო ფონ გერიკემ ყველას საკუთარი თვალით აჩვენა, რომ ჰაერი სულაც არ არის „არაფერი“, რომ მას აქვს წონა და დიდი ძალით აჭერს ყველა მიწიერ საგანს.

ეს ექსპერიმენტი ჩატარდა 1654 წლის 8 მაისს ძალიან საზეიმო ატმოსფეროში. სწავლულმა ბურგომატერმა მოახერხა ყველა დაინტერესებულიყო თავისი სამეცნიერო კვლევებით, მიუხედავად იმისა, რომ ეს მოხდა პოლიტიკური არეულობისა და დამანგრეველი ომების შუაგულში.

ცნობილი ექსპერიმენტის აღწერა "მაგდებურგის ნახევარსფეროებთან" ხელმისაწვდომია ფიზიკის სახელმძღვანელოებში. მიუხედავად ამისა, დარწმუნებული ვარ, რომ მკითხველი ინტერესით მოისმენს ამ ამბავს თავად გუერიკეს, ამ „გერმანელი გალილეოს“ ტუჩებიდან, როგორც ამას ზოგჯერ შესანიშნავ ფიზიკოსს უწოდებენ. 1672 წელს ამსტერდამში ლათინურად გამოიცა მოცულობითი წიგნი, რომელიც აღწერს მისი ექსპერიმენტების დიდ სერიას და, როგორც ამ ეპოქის ყველა წიგნს, ვრცელი სათაური ჰქონდა. აი ეს არის:

ოტო ფონ გუერიკე

მაგდებურგის ახალი ექსპერიმენტები ე.წ
უჰაერო სივრცეში,
თავდაპირველად აღწერილი მათემატიკის პროფესორის მიერ
ვიურცბურგის უნივერსიტეტში CASPAR SCHOTT-ის მიერ.

ამ წიგნის XXIII თავი ეძღვნება ჩვენთვის საინტერესო გამოცდილებას. ჩვენ ვაძლევთ მის სიტყვასიტყვით თარგმანს.

”ექსპერიმენტი, რომელიც ამტკიცებს, რომ ჰაერის წნევა აკავშირებს ორ ნახევარსფეროს ისე მყარად, რომ მათი დაშორება შეუძლებელია 16 ცხენის ძალისხმევით.

მე შევუკვეთე ორი სპილენძის ნახევარსფერო, რომელთა დიამეტრი სამი მეოთხედია მაგდებურგის წყრთა. მაგრამ სინამდვილეში, მათი დიამეტრი მხოლოდ 67/100 იყო, რადგან ხელოსნები, როგორც ყოველთვის, ვერ აწარმოებდნენ ზუსტად იმას, რაც საჭირო იყო. ორივე ნახევარსფერო სრულად პასუხობდა ერთმანეთს. ერთ ნახევარსფეროზე ონკანი იყო მიმაგრებული; ამ ონკანით შეგიძლიათ ამოიღოთ ჰაერი შიგნიდან და თავიდან აიცილოთ ჰაერი გარედან. გარდა ამისა, ნახევარსფეროებზე დამაგრებული იყო 4 რგოლი, რომლებშიც ცხენების აღკაზმულობაზე მიბმული თოკები ძაფები იყო. ტყავის ბეჭდის შეკერვაც შევუკვეთე; იგი გაჟღენთილია ცვილისა და ტურპენტინის ნარევში; ნახევარსფეროებს შორის მოქცეული, ჰაერს არ აძლევდა მათში შესვლის საშუალებას. ონკანში ჩასვეს საჰაერო ტუმბოს მილი და ამოიღეს ჰაერი ბალონის შიგნით. შემდეგ გაირკვა, თუ რა ძალით აჭერდა ორივე ნახევარსფერო ერთმანეთს ტყავის რგოლის მეშვეობით. გარე ჰაერის წნევა ისე მჭიდროდ აჭერდა მათ, რომ 16 ცხენმა (ჯახით) საერთოდ ვერ აშორებდა მათ ან მხოლოდ გაჭირვებით მიაღწიეს ამას. როდესაც ნახევარსფეროები, მთელი ცხენის ძალის დაძაბულობის გამო, დაშორდნენ, ისმოდა ღრიალი, თითქოს გასროლისგან.

მაგრამ როგორც კი ონკანს აბრუნებთ ჰაერზე თავისუფალი წვდომის გასახსნელად, ადვილი იყო ნახევარსფეროების ხელებით გამოყოფა“.

მარტივი გაანგარიშებით შეგვიძლია აგვიხსნათ, რატომ არის საჭირო ასეთი მნიშვნელოვანი ძალა (8 ცხენი თითოეულ მხარეს) ცარიელი ბურთის ნაწილების გამოსაყოფად. ჰაერის წნეხი ძალით დაახლოებით 1 კგ კვადრატულ სმ-ზე; წრის ფართობი, რომლის დიამეტრი 0,67 წყრთა (37 სმ) არის 1060 სმ 2. ეს ნიშნავს, რომ ატმოსფერული წნევა თითოეულ ნახევარსფეროზე უნდა აღემატებოდეს 1000 კგ-ს (1 ტონას). ამიტომ, თითოეულ რვა ცხენს ტონა ძალა უნდა მოეტანა გარე ჰაერის ზეწოლის წინააღმდეგ.

როგორც ჩანს, რვა ცხენისთვის (თითოეულ მხარეს) ეს არ არის ძალიან დიდი დატვირთვა. ამასთან, არ დაგავიწყდეთ, რომ, მაგალითად, 1 ტონა ტვირთის გადაადგილებისას, ცხენები გადალახავენ არა 1 ტონას, არამედ გაცილებით ნაკლებ ძალას, კერძოდ, ბორბლების ხახუნს ღერძზე და ტროტუარზე. და ეს ძალა არის - მაგისტრალზე, მაგალითად - მხოლოდ ხუთი პროცენტი, ანუ ერთი ტონიანი დატვირთვით - 50 კგ. (რომ აღარაფერი ვთქვათ, რომ რვა ცხენის ძალისხმევის შერწყმისას, როგორც პრაქტიკა გვიჩვენებს, წევის 50% იკარგება.) შესაბამისად, 1 ტონა წევა შეესაბამება რვა ცხენის 20 ტონა ურმის დატვირთვას. აი რა იყო აირბარგი, რომელიც მაგდებურგის ბურგოსტერის ცხენებს უნდა ეტარებინათ! თითქოს პატარა ლოკომოტივი უნდა გადაეტანათ, რაც მეტიც, რელსებზე არ იყო მოთავსებული.

ძლიერი მზიდი ცხენი გაზომილია მხოლოდ 80 კგ ძალის მქონე ურიკის გასაყვანად. შესაბამისად, მაგდებურგის ნახევარსფეროების გასატეხად, ერთიანი წევით, თითოეულ მხარეს 1000/80 = 13 ცხენი იქნებოდა საჭირო.

მკითხველი ალბათ გაოცდება, როცა გაიგებს, რომ ჩვენი ჩონჩხის ზოგიერთი სახსარი არ იშლება იმავე მიზეზით, როგორც მაგდებურგის ნახევარსფეროები. ჩვენი ბარძაყის სახსარი სწორედ ასეთი მაგდებურგის ნახევარსფეროა. ამ სახსრის გამოვლენა შეგიძლიათ კუნთოვანი და ხრტილოვანი კავშირებიდან, მაგრამ თეძო არ ცვივა: მას ატმოსფერული წნეხი აწვება, ვინაიდან არ არის ჰაერი სახსართაშორის სივრცეში.

„მაგდებურგის იდაყვი“ უდრის 550 მმ.
აღებულია წრის ფართობი და არა ნახევარსფეროს ზედაპირი, რადგან ატმოსფერული წნევა უდრის მითითებულ მნიშვნელობას მხოლოდ მაშინ, როდესაც ზედაპირზე მოქმედებს სწორი კუთხით; დახრილი ზედაპირებისთვის ეს წნევა ნაკლებია. ამ შემთხვევაში, ჩვენ ვიღებთ სფერული ზედაპირის მართკუთხა პროექციას სიბრტყეზე, ანუ დიდი წრის ფართობზე.
***საათში 4 კმ სიჩქარით. საშუალოდ, ცხენის წევის ძალა ვარაუდობენ მისი წონის 15%-ს; ცხენი იწონის: მსუბუქი - 400 კგ, მძიმე - 750 კგ. ძალიან მოკლე დროში (საწყისი ძალისხმევა), წევის ძალა შეიძლება იყოს რამდენჯერმე მეტი.

- (ქალაქ მაგდებურგის სახელით). ორი სპილენძის ნახევარსფერო, შიგნით ცარიელი, ემსახურება ატმოსფერული წნევის დადასტურებას ყველა მიმართულებით. რუსულ ენაში შეტანილი უცხო სიტყვების ლექსიკონი. ჩუდინოვი A.N., 1910. MAGDEBURG HEMISPHERES from... ... რუსული ენის უცხო სიტყვების ლექსიკონი

დიდი ენციკლოპედიური ლექსიკონი

მჭიდროდ დაჭერილი ორი ლითონის ნახევარსფერო, რომელთა განცალკევება რთულია, თუ მათ შორის არსებული სივრციდან ჰაერი ამოტუმბავს. მაგდებურგის ნახევარსფეროები დამზადდა მაგდებურგში (აქედან სახელწოდება) 1654 წელს ო. გუერიკეს მიერ, რომელიც მათი დახმარებით... ... ენციკლოპედიური ლექსიკონი

მაგდებურგის ნახევარსფეროები- Magdeburgo pusrutuliai statusas T sritis fizika atitikmenys: ინგლ. მაგდებურგის ნახევარსფეროები ვოკ. magdeburgische Halbkugeln, f; Magdeburgsche Halbkugeln, f rus. მაგდებურგის ნახევარსფეროები, პრანკი. ნახევარსფერო მაგდებურგში, f … ფიზიკურ ტერმინალში

- (ფიზიკური). Otto von Guericke, M. burgomaster, დიპლომატი და ფიზიკოსი, იყო პირველი, ვინც ცდილობდა ექსპერიმენტის საშუალებით დაემტკიცებინა ცარიელი სივრცის არსებობა [გუერიკემ ამას ვერ მიაღწია, მაგრამ სიცოცხლის განმავლობაში ტორიჩელმა აჩვენა სიცარიელის არსებობა (ტორიჩელის სიცარიელე). .. ...

ორი ლითონის ცალი ერთმანეთთან მჭიდროდ დაჭერილი. ნახევარსფეროები, რომელთა განცალკევება რთულია, თუ მათ შორის არსებული სივრციდან ჰაერი ამოტუმბავს. M. p. გაკეთდა მაგდებურგში (აქედან გამომდინარე სახელი) 1654 წელს ო. გუერიკეს მიერ, რომელმაც მათი დახმარებით ნათლად აჩვენა ... ... ბუნებისმეტყველება. ენციკლოპედიური ლექსიკონი

HEMISPHERE, hemispheres, შდრ. (წიგნი). 1. გეომეტრიული ბურთის ნახევარი, მიღებული ცენტრზე გამავალ სიბრტყეზე გაყოფით (მათ.). || ობიექტი, რომელსაც აქვს ეს ფორმა. ცერებრალური ნახევარსფეროები (ადამიანის ტვინის ორი ნაწილი და... ... უშაკოვის განმარტებითი ლექსიკონი

ენციკლოპედიური ლექსიკონი F.A. ბროკჰაუსი და ი.ა. ეფრონი

- (Pumpen, pompes, pumps) მილსადენებში წყლის ასამაღლებელი, აგრეთვე გაზების იშვიათი და კონდენსაციის სხვადასხვა მანქანების უმეტესობის სახელწოდება. ღია მილში წვეთოვანი ან ელასტიური სითხის მოძრაობაში ჩასმა მისი ერთ-ერთი კვეთიდან... ... ენციკლოპედიური ლექსიკონი F.A. ბროკჰაუსი და ი.ა. ეფრონი

სტატია ასახავს ქიმიის განვითარებას მისი საწყისებიდან, იმ დროიდან, როდესაც ადამიანმა ისწავლა მადნებიდან ცეცხლის წარმოება და შენარჩუნება და მისი დახმარებით ლითონების დნობა, შემდეგ ანტიკურ ეპოქაში და შუა საუკუნეებში ჩვენს დრომდე... . .. კოლიერის ენციკლოპედია