Занимательная механика - Перельман Я.И.
Скачать (прямая ссылка):
Читателю будет интересно узнать, что одна из крупнейших в мире аэродинамических труб устроена у нас в Москве, в Центральном аэро-гидродинамическом институте (сокращенное обозначение: ЦАГИ). Она имеет восьмиугольную форму; длина ее 50 м, а поперечник в рабочей части 6 м. Благодаря таким размерам в ней умещается не уменьшенная лишь модель, а корпус на-
стоящего аэроплана с пропеллером мли целый автомобиль в натуральную величину. Более крупная аэродинамическая труба сооружена недавно во Франции: ее эллиптическое сечение имеет .размеры 18 м X 16 м.
Рис. 3. Разрез аэродинамической трубы ЦАГИ.
Воздух засасывается в трубку пропеллером е через решетку (/—электродвигатель). Действие тока воздуха на аэроплан изучается помощью приборов pf g, т. Подвес q— так называемые аэродиаамические весы—уравновешивает давление воздушного потока.
НА ПОЛНОМ ХОДУ ПОЕЗДА
Другой пример плодотворного применения классического принципа относительности беру из заграничной железнодорожной практики. В Англии и в Америке тендер нередко пополняется водой на полном ходу поезда. Достигается это остроумным «обращением» одного общеизвестного механического явления, а именно: если в поток еоды погрузить отвесно трубку, нижний конец которой загнут против течения (рис. 4), то текущая вода проникает в эту так называемую «трубку Пито» и устанавливается в ней выше уровня реки на определенную величину Н, зависящую от скорости течения. Железнодорожные инженеры «обратили» это явление: они двигают загнутую трубку в стоячей воде, — и вода в трубке поднимается выше уровня водоема. Движение заменяют покоем, а покой движением.
Осуществляют это так, что на станции, где тендер паровоза должен, не останавливаясь, запастись ьодой,
2* 19
устраивают между рельсами длинный водоем ъ виде канавы (рис. 4). С тендера спускают изогнутую трубу, обращенную отверстием в сторону движения. Вода,
Рис. 4. Как парововы в Америке на псльом ходу набирают воду. Между рельсами устроен длинный водоем, б который погружается из
тендера труба.
Вверху вале» о-труба Пито. При погружении ее в текущую воду уровень в
трубе поднимается выше, чем в водоеме. Вверху в а п р а в о—применение трубы Пито для набора воды в тендер движущегося поеада.
поднимаясь в трубе, подается в тендер быстро мчащегося по#зда (рис. 4 вверху направо).
Как высоко может быть поднята вода этим оригинальным способом? По законам той отрасли механики, которая носит название «гидравлики» и занимается движением жидкостей, вода в трубе Пито должна подняться на такую же высоту, на какую взлетело бы вверх тело, подброшенное отвесно со скоростью течения воды; а эта высота (//) определяется формулой:
Я= 25-го
где Y — скорость воды, л д — ускорение силы тяжести, равное 9,8 м в секунду за секунду. В нашем случае скорость воды по отношению к трубе равна скорости поезда; взяв скромную скорость 36 км в час, имеем V — 10 м в секунду; с\едовательно, высота поднятия воды
У» 100 .
й==2хад = 2хад= ОКОАо5л-
Ясно, что каковы бы ни были потери на тренне. высота поднятия более чем достаточна для успешного наполнения тендера \
КОПЕРНИК И ПТОЛЕМЕЙ
У читателя, беа сомнения, уже родился вопрос: как же с точки зрения классического принципа относительности надо разрешать спор Коперника и Птолемея о движении Земли? Хотя в этом случае речь идет не о прямолинейном движении, и следовательно, вопрос попадает в область учения Эйнштейна, мы все же не оставим его здесь без рассмотрения.
Итак, — что вокруг чего обращается-: Земля вокруг Солнца, или Солнце вокруг Земли?
Такая постановка вопроса неправильна. Спрашивать,
1 В «Занимательной физнке>- (кн. 2-я) я применил тот жа прием «обращения» к случаю взаимного притяжения кораблей иа море. Это вызвало возражение оттуда, откуда меньше всего можно было его ожидать: со стороны спецналнста-физнка, автора брошюры, популяризующей учение Эйнштейна. Он считает «обращение» явления в данном случае незаконным и готов подчиниться лишь свидетельству опыта: «Если опыт даст утвердительный ответ, то я признаю вашу правоту». Каким темпом двигалась бы вперед наука, если бы в каждом частном случае применения общих законов необходимо было обращаться к новым опытам!
* Следует в круговом движении различать обращение (вокруг оси, не проходящей через движущееся тело) от вращения (вокруг оси, проходящей через движущееся тело). Земля совершает обращение вокруг Солнца в суточное вращение вокруг оси.
какое из двух указанных движений совершается «в дей-ствительности«,—бессмысленно: тело может двигаться лишь по отношению к другому телу; двигаться же безотносительно — нельзя. Поэтому на поставленный вопрос надо ответить следующим образом: Земля и Солнце движутся одно относительно другого так, что при наблюдении с Земли Солнце кажется обращающимся вокруг Земли, а при наблюдении с Солнца — Земля кажется обращающейся вокруг Солнца.
Послушаем Эддингтона, выдающегося физика нашего времени: «Простота планетных движений была затемнена птолемеевой схемой и стала ясной в схеме Коперника. Но для обыкновенных земных явлений положение обрат-нос: птолемеева схема позволяет выявиться их естественной простоте. Земная, или птолемеева схема естественно приноровлена к земным явлениям, а солнечная, или коперникова—приноровлена к явлениям солнечной CIfCTeMM; но мы не можем одну из них сделать пригодной для обеих систем, не вводя излишних усложнений ->.
