Четыре дамы и молодой человек в вакууме. Нестандартные задачи обо всем на свете

Синовиальная жидкость способна растворять различные газы; в основном это углекислый газ, азот и кислород. Растворимость газа в жидкости зависит от давления – она тем выше, чем больше давление. Если растянуть слегка концы сочлененных костей, объем суставной сумки увеличится, а давление снизится. Это приведет к выделению части растворенных газов в виде мелких пузырьков, которые называются кавитационными (лат. cavitas – «пустота»). Эти пузырьки неустойчивы: попадая в области с более высоким давлением, они схлопываются – иногда сразу, а иногда совершая несколько затухающих колебаний. Сокращение объема кавитационного пузырька происходит с большой скоростью. Возникновение и схлопывание множества пузырьков в жидкости сопровождается сильным звуком в области частот от сотен герц до тысяч килогерц. Если схлопывание пузырьков происходит вблизи твердого тела, то многократно повторяющиеся микроудары приводят к кавитационной эрозии, проще говоря – к разрушению тела. Такие разрушения обычно наблюдаются на лопастях гидротурбин, гребных винтов кораблей, на деталях жидкостных насосов – т. е. во всех тех случаях, когда происходит резкое изменение давления в жидкости вблизи твердого тела.

Вернемся теперь к суставу. Если сразу после щелканья сделать рентгеновский снимок сустава, на нем будут видны кавитационные пузырьки. Повторно щелкнуть этим же суставом не получится: сначала суставная сумка должна сократиться до прежнего объема, и этот процесс сопровождается повышением давления и полным растворением всех газов.

Конечно, хрящ, в отличие от металла, не крошится и способен к регенерации. И все же есть данные о том, что регулярное и длительное щелканье суставами пальцев может приводить к снижению их двигательных функций и ослаблению кисти. Не приносит пользы и растяжение связок. Поэтому не стоит щелкать суставами – они вам еще пригодятся.

Не всякому слуху верь

Диаметр молекул водорода равен примерно 0,3 нм, 1 % от этого значения – 3∙10^–3 нм; в книге приводится расстояние 10^–3 нм, на которое надо сместить барабанную перепонку, чтобы услышать звук. Здесь как раз расхождение небольшое. Ошибка авторов – в другом. Во-первых, диаметр атомов в молекулах белков на внешней стенке барабанной перепонки в сотни раз больше, чем 10^–3 нм, и эти атомы все время совершают тепловые колебания. Во-вторых, человек находится не в вакууме, где летают только отдельные молекулы. Поэтому частота ударов молекул с двух сторон перепонки выражается астрономическим числом. Как же ухо может услышать такой шум, будь оно как угодно чувствительно? Перепонка ведь не броуновская частица! Поэтому она (как, например, и оконное стекло) никак не смещается под действием этих ударов. И все же предельная чувствительность слуха очень высока (в указанной книге в качестве абсолютного слухового порога приводится «тиканье наручных часов на расстоянии 20 футов (6,1 м) в тихой комнате»).

«…Зло еще не так большой руки…»

1. У близорукого изображение создается не на сетчатке глаза, а перед ней («ближе»), поэтому в очках должны быть «минусовые» (рассеивающие) линзы, отодвигающие изображение на сетчатку. У дальнозоркого изображение создается за сетчаткой («дальше»), и его надо приблизить к ней – для этого нужны «плюсовые» очки с собирающими линзами.

2. При ярком освещении зрачок глаза сильно сужается (проверьте сами), и для узкого пучка света, попадающего в глаз, фокусировка уже не так важна.

3. Слово «близорукий» произошло от «близозоркий», т. е. «видящий вблизи»; со временем оно «упростилось». Интересно, что по-украински близорукий – короткозорий.

Перлы:))

Рука на каком-то языке (только я не знаю, каком) значит «видеть», следовательно, близорукий – близко видящий.

Око видит далёко

1. Принимаем мощность светового излучения одной свечи такой же, как у лампочки мощностью 1 Вт. Тогда при КПД 0,1 % эта мощность равна 0,001 Вт (остальное уходит на нагрев воздуха). При такой мощности за 1 с испускается энергия 0,001 Дж. Энергия связана с длиной волны формулой E = hc/λ, где с – скорость света. Энергия одного кванта света в видимой области (примерно 500 нм = 0,5 мкм) равна E = 6,62 · 10^–34 (Дж · с) ∙ 3 · 10⁸ (м/с)/5 · 10^–7 (м) = 4 · 10^–19

Дж. Следовательно, энергии 1 Дж соответствует 1/4 · 10^–19 = 2,5 · 10¹⁸ квантов, а свеча испускает в секунду 2,5 · 10¹⁵ квантов.

Оценим теперь, какая часть этих квантов попадает в глаз. Поскольку опыт проводился скорее всего в полной темноте, когда чувствительность глаза максимальна, максимальным будет и диаметр зрачка. Примем его равным 5 мм (на самом деле он немного больше), а расстояние до свечи примем равным 1 м. Тогда площадь сферы диаметром 1 м = 100 см равна 4 · 3,14 · 10 000 = 125 000 см², а площадь зрачка равна 3,14 · 0,25/4 = 0,2 см², т. е. в зрачок попадает лишь 1/725 000 света, испускаемого свечой, т. е. 3,4 · 10⁹ квантов в секунду.