Занимательная физика. Книга 1

Склейте из бумаги длинный прямоугольный мешок, положите его перед собой на стол, на него поставьте толстую тяжелую книгу – и попытайтесь раздуть мешок, как изображено на рисунке. С первого взгляда кажется, что та часть мешка, которая зажата между столом и книгой, не раздуется. Однако сделайте опыт – и вы сразу убедитесь, что силою вашего дуновения вам удастся приподнять и опрокинуть довольно увесистый том, а то и целых два. Подобным образом можно поднять не только тяжелую книгу, но даже и взрослого человека.

Рис. 69. Дуновением можно опрокинуть тяжелую книгу.

Непослушная пробка

Предыдущий опыт убедил вас, что упругость воздуха есть сила и при том – весьма солидная. Следующий опыт еще более утвердит вас в этом убеждении.

Для опыта вам нужна лишь обыкновенная бутылка и такая пробка, которая была бы меньше отверстия бутылки. Держите бутылку горизонтально, вложите в горлышко пробку и предложите кому-нибудь вдуть пробку внутрь бутылки.

Казалось бы, ничего нет легче, как выполнить эту задачу. Но вот попробуйте на деле: дуньте посильнее на такую пробку – и вы будете поражены результатом. Пробка не только не войдет внутрь бутылки, но… полетит прямо вам в лицо! Чем крепче подуть, тем сильнее вылетает пробка обратно. Для того же, чтобы заставить капризную пробку проскользнуть внутрь бутылки, вам надо поступить как раз наоборот: не дуть на пробку, а втянуть в себя воздух из отверстия над ней. Эти неожиданные явления объясняются крайне просто.

Рис. 70. Неожиданный результат дуновения.

Когда вы дуете в горлышко бутылки, вы, собственно говоря, вдуваете в бутылку воздух через отверстие между пробкой и стенками горлышка. Этим вы увеличиваете упругость воздуха в бутылке, и он с силою выбрасывает пробку наружу. Когда же втягиваете воздух в себя, вы, напротив, разрежаете воздух в бутылке, – и тогда пробка вталкивается внутрь давлением наружного воздуха.

Опыт удается хорошо лишь тогда, когда горлышко совершенно сухо.

В связи с этим опытом находится тот известный всякой хозяйке факт, что при наполнении бутылки через воронку необходимо время от времени приподнимать воронку, – иначе жидкость не стекает в бутылку. Здесь препятствием является опять-таки воздух, который, не имея выхода из бутылки, мешает жидкости стекать вниз. Поднятие же воронки открывает ему выход между её наружными стенками и стенками горлышка. Было бы поэтому весьма практично устраивать воронки так, чтобы их суженная часть имела продольные выступы, мешающие ей вплотную приставать к горлышку. Обращаем на это внимание господ стеклянных фабрикантов.

Неиссякаемая пойлушка

Возьмите миску с водой и погрузите в нее полную воды бутылку горлышком вниз; вы убедитесь, что хотя бутылка и откупорена, но вода из неё не выливается: ее поддерживает атмосферное давление.

Пользуясь этим, вы можете устроить в высшей степени практичную пойлушку для домашней птицы. Устройство её настолько просто, что прямо видно из рисунка, без всяких пояснений. Особенность же её состоит в том, что уровень воды в миске все время остается неизменным, пока в бутылке имеется вода; как только уровень воды в миске станет ниже горлышка, из бутылки польется вода и снова закупорит бутылку.

Рис. 71. Практичная пойлушка.

Еще способ выйти сухим из воды

Положите монету на большую плоскую тарелку, налейте воды настолько, чтобы она покрыла монету, – и тогда предложите гостям взять монету голыми руками, не замочив пальцев.

Для решения этой задачи вам придется воспользоваться стаканом и горящей бумажкой. Зажгите бумажку, положите ее, горящую, внутрь стакана и быстро поставьте стакан на тарелку вне монеты, опрокинув его дном вверх. Бумажка скоро потухнет, стакан наполнится белым дымом, а затем под него сама собой соберется вся вода с тарелки. Монета же, конечно, останется на месте, и когда она обсохнет, вы сможете взять ее, не замочив пальцев. Какая же сила вогнала воду в стакан и поддерживает ее на определенной высоте? Сила атмосферного давления. Горящая бумажка нагрела воздух в стакане; воздух от нагревания расширился, и часть его вышла наружу. Когда бумажка потухла, воздух понемногу снова остыл, но при охлаждении он уменьшился в объеме, – и на место недостающего воздуха вошла вода, вгоняемая в стакан давлением наружного воздуха.

Что здесь главная причина именно в нагревании воздуха, а не в поглощении части кислорода горящей бумажкой (как приходится иногда слышать и читать) – это видно хотя бы из следующих фактов: 1) Вы можете, вместо того, чтобы класть в стакан горящую бумажку, просто нагреть его – например, сполоснув его кипятком. 2) Если вместо бумажки взять смоченную спиртом вату, которая горит дольше и, следовательно, сильнее нагревает воздух, – то вода поднимется чуть не до половины стакана; между тем известно, что кислород составляет по объему только ¹/₅ всего объема воздуха.

Вместо бумажки можно пользоваться спичками, воткнутыми в пробочный кружок, – как и показано на рис. 72.

Рис. 72. Как собрать всю воду из тарелки под опрокинутый стакан.