Занимательная физика. Книга 1

Рис. 46. Можно осторожно положить иглу на воду с помощью двух петель.

Рис. 47. Можно заставить иглу плавать с помощью вилки.

Рис. 48. Смазанную жиром иглу можно прямо класть на воду.

Вместо иглы можно заставить плавать булавку, серебряный пятачок и т. п. мелкие металлические предметы. Наловчившись в этом, попробуйте заставить плавать и копейку.

При известной ловкости можно обойтись и без папиросной бумаги, кладя иглу прямо на поверхность воды, непосредственно пальцами, либо же посредством нитяных петель или вилки, как изображено на прилагаемых рисунках. Вода не особенно сильно смачивает сухое железо, поэтому вокруг плавающей иглы образуется на поверхности воды углубление (его можно даже видеть). Вес иголки меньше веса того объема воды, который она при этом выдавливает – следовательно, по закону Архимеда, игла должна плавать.

Всего проще добиться этого результата, если смазать иголку маслом; такая игла совсем не смачивается водой, и ее можно смело класть на поверхность воды, не опасаясь, что она утонет.

Что тяжелее?

На одну чашку весов поставлено ведро, до краев наполненное водой. На другую чашку помещено точно такое же ведро, тоже полное до краев, но в нем плавает кусок дерева. Спрашивается, какое ведро перетянет?

Одни скажут, что должно перетянуть то ведро, в котором плавает дерево. Другие же скажут, что, наоборот, перетянет первое ведро, так как вода тяжелее дерева.

Но ни то ни другое не верно: оба ведра, как ни странно, имеют одинаковый вес. Во втором ведре, правда, меньше воды, нежели в первом, потому что плавающий кусок дерева вытесняет некоторый её объем. Но, по законам физики, плавающее тело вытесняет своей погруженной частью ровно столько жидкости, сколько весит все это тело. Вот почему весы и остаются в равновесии.

Вулкан в стакане воды

Жидкие тела плавают и тонут по тем же законам, что и твердые: если они тяжелее той жидкости, в которую погружены, они тонут; если легче – всплывают вверх.

На плавании жидкостей (красного вина в воде – спирт легче воды) основан следующий, довольно хлопотливый, но зато очень эффектный опыт.

Рис. 49. Искусственный вулкан.

Возьмите широкую банку, вроде тех, что употребляются для небольших аквариумов. В этом сосуде устройте из гипса коническое возвышение, долженствующее изображать вулканическую гору. Внутрь горы заделайте небольшую узкогорлую бутылочку (пузырек) с красным вином так, чтобы отверстие пузырька служило «кратером» вулкана. Обращаться с гипсом очень легко; купив его в виде порошка в москательной лавке[18], высыпьте его на черепок и размешайте деревяшкой с равным количеством воды; когда гипс начнет густеть, обложите им пузырек, поставленный на дно банки.

Теперь вулкан готов, но он еще в покое и не действует. Чтобы пробудить его к деятельности, достаточно просто наполнить банку водой. При этом вино, как более легкая жидкость, будет подниматься из замурованного в гипсе пузырька и стоять над кратером в виде красноватого дыма. Для вящщего эффекта следует слегка мешать воду в сосуде, отчего красный «дым» будет клубиться, как бы от ветра, до иллюзии напоминая картину действующего вулкана.

Магическое наполнение бутылки

На том же свойстве жидкостей располагаться по их удельному весу основан следующий опыт. Имеется бочонок, наполненный вином, без крана; он закрыт со всех сторон и снабжен лишь одним отверстием наверху. Требуется наполнить этим вином пустую бутылку, не изменяя положения бочонка и не прибегая ни к каким приспособлениям.

Рис. 50. Простое решение мудреной задачи.

Задача эта может поставить в тупик самого находчивого человека, если он недостаточно знаком с физикой. А между тем, разрешается она почти так же просто, как пресловутая Колумбова задача о яйце.

Зная, что вода тяжелее вина, наполните бутылку водой, заткните пальцем, переверните, погрузите горлышко в вино и, когда отверстие бутылки будет под вином, уберите палец. Легко понять, что должно произойти: вода будет выходить из бутылки, а на её место будет подниматься вино. Через некоторое время вся бутылка наполнится вином.

Если отверстие в бочке очень малó, так что в него можно просунуть только горлышко, для пальца же не остается места, то поступают несколько иначе. Вырезают из бумаги небольшой кружок и накрывают им горлышко бутылки, наполненной водой до самых краев, так чтобы бумажка вплотную прилегала к воде. Теперь можно перевернуть бутылку – вода не выльется. Вставив ее в отверстие бочонка, удаляют кружок боковым движением бутылки.

Образование миров

Мы только что видели, что одна жидкость может плавать и тонуть в другой. Но она может также находиться в равновесии внутри другой жидкости, не всплывая вверх и не опускаясь вниз. При этом, однако, наблюдается одно довольно неожиданное и любопытное явление.