Centrbēdzes spēka formula caur rādiusu un ātrumu. Centrbēdzes spēks: kas tas ir un kā tas darbojas? Kur rodas centrbēdzes spēks?
Šeit ir zēns, kurš griež akmeni uz virves. Viņš šo akmeni griež arvien ātrāk, līdz pārtrūkst virve. Tad akmens lidos kaut kur malā. Kāds spēks pārrāva virvi? Galu galā viņa turēja akmeni, kura svars, protams, nemainījās. Uz virves iedarbojas centrbēdzes spēks, zinātnieki atbildēja jau iepriekš. Jau ilgi pirms Ņūtona zinātnieki izdomāja, ka, lai ķermenis varētu griezties, uz to ir jāiedarbojas spēkam. Bet tas ir īpaši skaidri redzams no Ņūtona likumiem. Ņūtons bija pirmais zinātnieks. Viņš noteica iemeslu planētu rotācijas kustībai ap Sauli. Spēks, kas izraisīja šo kustību, bija gravitācijas spēks.
Centripetālais spēks
Tā kā akmens kustas pa apli, tas nozīmē, ka uz to iedarbojas spēks, mainot tā kustību. Galu galā pēc inerces akmenim jāpārvietojas taisnā līnijā. Šī svarīgā pirmā kustības likuma daļa dažkārt tiek aizmirsta. Piekraste vienmēr tiešs. Un akmens, kas pārrauj virvi, arī lidos taisnā līnijā. Spēks, kas koriģē akmens ceļu, iedarbojas uz to tik ilgi, kamēr tas griežas. Šo nemainīgo spēku sauc centripetālais slānis. Tas ir piestiprināts pie akmens. Bet tad, saskaņā ar , ir jāparādās spēkam, kas darbojas no akmens sāniem uz virves un ir vienāds ar centripetālo spēku. Šo spēku sauc par centrbēdzes spēku. Jo ātrāk akmens griežas, jo lielāks spēks uz to iedarbojas ar virvi. Un, protams, jo stiprāk akmens vilks - pārraujot virvi. Visbeidzot, tā drošības rezerve var nebūt pietiekama, virve pārtrūks, un akmens tagad lidos pēc inerces taisnā līnijā. Tā kā tas saglabā savu ātrumu, tas var lidot ļoti tālu.Seno cilvēku ierocis - slings
Varbūt visvairāk seno cilvēku ierocis - slings. Saskaņā ar Bībeles leģendu, gans Dāvids ar akmeni no šīs stropes nogalinājis milzu Goliātu. Un strope darbojas tieši tāpat kā virve un akmens. Tikai tajā iepriekš nesavītais akmens tiek vienkārši atbrīvots īstajā laikā.
Stadionos bieži var redzēt sportistus – diska vai vesera metējus. Un šeit ir pazīstama bilde. Sportists griežas arvien ātrāk, turot disku rokās, un visbeidzot izlaiž to no rokām. Disks lido sešdesmit līdz septiņdesmit metrus. Ir skaidrs, ka ļoti lielā ātrumā rotējošajos ķermeņos attīstās ļoti lieli spēki. Šie spēki palielinās, palielinoties attālumam no rotācijas ass. Rotoru centrēšana
Ja rotējošais ķermenis ir labi centrēts - rotācijas ass precīzi sakrīt ar ķermeņa simetrijas asi - tas nav tik biedējoši. Jaunie spēki būs līdzsvaroti. Bet sliktai izlīdzināšanai var būt visnepatīkamākās sekas. Šajā gadījumā uz rotējošas mašīnas vārpstu pastāvīgi iedarbosies nelīdzsvarots spēks, kas lielā ātrumā var pat salauzt šo vārpstu.
Tvaika turbīnu rotoru griešanās ātrums sasniedz trīsdesmit tūkstošus apgriezienu minūtē. Izmēģinājuma pārbaudēs rūpnīcā darba turbīnā tiek uzklausīts apmēram tāpat, kā ārsts klausās slima cilvēka sirdi. Ja rotors ir slikti centrēts, tas uzreiz kļūs pamanāms - satraucoši sitieni un trokšņi pievienosies ātri rotējošā rotora vienmērīgajai dziesmai, paredzot nenovēršamu negadījumu. Turbīna tiek apturēta, rotors tiek pārbaudīts un nodrošināts, ka tā rotācija kļūst pilnīgi vienmērīga. Centrbēdzes spēku līdzsvarošana
Centrbēdzes spēku līdzsvarošana par to pastāvīgi rūp inženieri un dizaineri. Šie spēki ir visbīstamākie mašīnu ienaidnieki, tie parasti darbojas destruktīvi. Ievērojamais padomju kuģubūves zinātnieks, akadēmiķis Aleksejs Nikolajevičs Krilovs, lasot lekcijas studentiem, sniedza šādas destruktīvas darbības piemēru. 1890. gadā viens tvaikonis ar vairāk nekā tūkstoti pasažieru devās no Anglijas uz Ameriku. Šis kuģis bija aprīkots ar diviem dzinējiem, katrs pa deviņiem tūkstošiem zirgspēku. Inženieri, kas uzbūvēja šīs mašīnas, acīmredzot nebija pietiekami pieredzējuši vai zinoši, un atstāja novārtā Ņūtona trešo likumu. Atklātā jūrā, dzinējam darbojoties ar pilnu jaudu, viena automašīna burtiski salidoja gabalos, tos saplēsa rotācijas laikā radušies spēki. Šķembas sabojājušas citu automašīnu un iedūrušas dibenu. Mašīntelpa bija applūdusi ar ūdeni. Okeāna tvaikonis pārvērtās par pludiņu, bezpalīdzīgi šūpojoties pa viļņiem. Viņu aizveda cits tvaikonis, kas centrbēdzes spēku upuri nogādāja tuvākajā ostā.Rotējošā atskaites rāmī novērotājs piedzīvo spēku, kas pārvieto viņu prom no rotācijas ass.
Iespējams, esat piedzīvojis nepatīkamas sajūtas, kad automašīna, ar kuru braucat, strauji pagriežas. Likās, ka tagad tevi nometīs pie malas. Un, ja atceraties Ņūtona mehānikas likumus, izrādās, ka, tā kā jūs burtiski tika iespiests durvīs, tas nozīmē, ka uz jums darbojās kāds spēks. To parasti sauc par "centrbēdzes spēku". Tieši centrbēdzes spēka dēļ tas ir tik elpu aizraujošs asos pagriezienos, kad šis spēks piespiež jūs pie automašīnas sāniem. (Starp citu, šis termins, kas nāk no latīņu vārdiem centrs(“centrs”) un fūga(“skriešana”), ko zinātniskā lietošanā 1689. gadā ieviesa Īzaks Ņūtons.
Tomēr ārējam novērotājam viss šķitīs savādāk. Kad automašīna uzņem pagriezienu, novērotājs domā, ka jūs vienkārši turpiniet kustību pa taisnu līniju, kā to darītu jebkurš ķermenis, kuru neietekmē nekāds ārējs spēks; un automašīna novirzās no taisna ceļa. Tādam vērotājam šķitīs, ka ne tu esi tas, kas tevi piespiež pie mašīnas durvīm, bet tieši otrādi – mašīnas durvis sāk uz tevi izdarīt spiedienu.
Tomēr starp šiem diviem viedokļiem nav pretrunu. Abās atsauces sistēmās notikumi tiek aprakstīti vienādi, un šim aprakstam tiek izmantoti tie paši vienādojumi. Vienīgā atšķirība būs ārēja un iekšējā novērotāja interpretācijā par notiekošo. Šajā ziņā centrbēdzes spēks atgādina Koriolisa spēku ( cm. Koriolisa efekts), kas darbojas arī rotējošos atskaites kadros.
Tā kā ne visi novērotāji redz šī spēka ietekmi, fiziķi bieži sauc par centrbēdzes spēku fiktīvs spēks vai pseido spēks. Tomēr es domāju, ka šī interpretācija var būt maldinoša. Galu galā spēku, kas jūtami piespiež pie automašīnas durvīm, diez vai var nosaukt par fiktīvu. Būtība ir tāda, ka, turpinot kustību pēc inerces, jūsu ķermenis cenšas saglabāt taisnu kustības virzienu, kamēr automašīna no tā izvairās un tāpēc uz jums izdara spiedienu.
Lai ilustrētu abu centrbēdzes spēka aprakstu līdzvērtību, veiksim nelielu matemātiku. Ķermenis, kas pārvietojas ar nemainīgu ātrumu pa apli, pārvietojas ar paātrinājumu, jo tas visu laiku maina virzienu. Šis paātrinājums ir vienāds ar v 2 /r, Kur v- ātrums un r- apļa rādiuss. Attiecīgi novērotājs, kas atrodas atskaites rāmī, kas pārvietojas pa apli, piedzīvos centrbēdzes spēku, kas vienāds ar mv 2 /r.
Tagad apkoposim teikto: jebkurš ķermenis, kas pārvietojas pa izliektu ceļu — vai tas būtu pasažieris automašīnā līkumā, bumba uz auklas, kuru jūs griežat virs galvas, vai Zeme, kas riņķo ap Sauli, piedzīvo spēks, ko rada automašīnas durvju spiediens, virves spriegums vai Saules gravitācijas spēks. Sauksim šo spēku F. No tāda cilvēka viedokļa, kurš atrodas rotējošā atskaites sistēmā, ķermenis nekustas. Tas nozīmē, ka iekšējais spēks F līdzsvarots ar ārēju centrbēdzes spēku:
F = mv 2 /r
Tomēr no novērotāja viedokļa, kas atrodas ārpus rotējošā atskaites rāmja, ķermenis (tu, bumba, Zeme) ārēja spēka ietekmē kustas vienmērīgi. Saskaņā ar Ņūtona otro mehānikas likumu, attiecības starp spēku un paātrinājumu šajā gadījumā ir F = ma. Aizvietojot šajā vienādojumā paātrinājuma formulu ķermenim, kas pārvietojas pa apli, iegūstam:
F = ma = mv 2 /r
Bet šādā veidā mēs esam ieguvuši tieši vienādojumu novērotājam, kas atrodas rotējošā atskaites sistēmā. Tas nozīmē, ka abi novērotāji nonāk pie identiskiem rezultātiem attiecībā uz darbības spēka lielumu, lai gan tie sākas no dažādām premisām.
Tas ir ļoti svarīgs piemērs tam, kas ir mehānika kā zinātne. Novērotāji, kas atrodas dažādās atskaites sistēmās, var aprakstīt notiekošās parādības pilnīgi dažādos veidos. Tomēr neatkarīgi no tā, cik būtiskas ir atšķirības pieejās, lai aprakstītu tās novērotās parādības, vienādojumi, kas tos apraksta, izrādīsies identiski. Un tas nav nekas vairāk kā pamatā esošais dabas likumu nemainīguma princips
Svētie Raksti, viņš var viegli atcerēties Dāvida un Goliāta kaujas sižetu. Briesmīgais milzis tika nogalināts ar slingu. Bet slings ir pilnīgi īsts priekšmets, ļoti vienkārša ierīce, ierocis, kas tika izmantots laikā, kad loku uzskatīja par progresīvu tehniku. Agrākie izraktie artefakti, kas klasificēti kā stropes, ir desmitiem tūkstošu gadu veci. Jāsaka, ka, neskatoties uz ārkārtīgi vienkāršo ierīci, slings nebija tik nekaitīgs. Ar pieredzējuša metēja roku no stropes atbrīvotais akmens lidoja ienaidniekam ar ātrumu aptuveni simts metri sekundē. Maksimālais faktiski reģistrētais metiena attālums bija vairāk nekā 400 metri.
Uz kādiem fiziskajiem likumiem ir balstīti tik iespaidīgi rezultāti? Atbilde: sākuma ātrumu akmenim (un vēlāk - metāla šāviņam lodītes formā) deva tieši šis noslēpumainais centrbēdzes spēks, nav skaidrs, no kurienes tas nāk. Papildus slingam šī fiziskā parādība veidoja pamatu daudzu, daudzu citu cilvēku izmantotu mašīnu un mehānismu radīšanai.
Spēka apraksts no fizikas viedokļa
Ļoti bieži cilvēki un dažreiz pat tehnisko augstskolu studenti sarunā lieto tādu izteicienu kā centrbēdzes spēks, identificējot to ar centrbēdzes spēku. Protams, abiem terminiem ir daudz kopīga, lai gan tie nekādā ziņā nav viens un tas pats. Lai labāk iztēlotu, par kādām parādībām mēs runājam, ir jāatceras nedaudz skolas fizikas.
Kas ir inerce? Revolvera lode sver aptuveni 9 gramus. Uzmetot to apmēram metru uz augšu un pēc tam noķerot ar roku (ātrums mazāks par 1,0 m/s), var just vieglu grūdienu. Tā pati lode izšāva no ieroča un pārvietojās ar ātrumu aptuveni 500 m/s. Viegli izdur cauri collu biezam priedes dēlim. Un visbeidzot tādas pašas masas kosmosa atlūzu gabals, kas lido orbītā ar pirmais bēgšanas ātrums(8000 m/s), tāpat kā sviesta gabals, viegli caurdurs smagu tvertni.
Jebkurš ķermenis ar masu m un kustas ar ātrumu V ir kinētiskā enerģija :
Par izmestu lodi:
E = 0,009∙1 2/2 = 0,0045 J.
Par izšautu pistoli:
E = 0,009∙500 2 /2 = 1,125 J.
Kosmosa atkritumiem:
E = 0,009∙8000 2 /2 = 288 000 J
Lai apturētu kustīgu ķermeni, ir jāpieliek viena un tā pati enerģija; Lai paātrinātu nekustīgu ķermeni līdz šādam ātrumam, ir jāiztērē tāda pati enerģija.
Tagad iedomājieties, ka noteikts ķermenis, kas lido taisnā līnijā, ir spiests mainīt kustības virzienu.
Attēlā redzamajam ķermenim ir ātrums x ass virzienā - V x, mainot tā kustības virzienu, tas dod ātrumu ordinātu ass virzienā - V y, kas attiecīgi prasa enerģijas patēriņu:
Visbeidzot, bruņojies ar inerces zināšanām, jūs varat atgriezties pie slinga. Īsāk sakot, tas ir akmens (svars), kas griežas apļveida ceļā uz pavediena.
Ķermenis ar masu m, ja to neturēs aiz vītnes, lidos taisni (to, patiesībā, Goliāts piedzīvoja), bet, turēts aiz pavediena, nemitīgi maina virzienu. Acīmredzot tas notiek kāda veida spēka ietekmē, ko parasti sauc par centripetālu - F cs. Šajā gadījumā tas ir vītnes spriegošanas spēks.
Bet kāpēc šajā gadījumā akmens neietilpst stropa rokā? Iemesls tam ir ģēnija Ņūtona trešais likums, kas nosaka, ka jebkurš spēks, kas pielikts objektam, rada reakcijas spēku, kas ir vienāds pēc lieluma un pretējs virziens. Tā rodas centrbēdzes spēks F cb.
Piemēri no dzīves
Nav nejaušība, ka raksta sākumā tieši strope tiek uzskatīta par vienkāršāko centrbēdzes spēka darbības piemēru, ko modelēt, izmēģināt un aptaustīt ir tikpat viegli kā lobīt bumbierus. Bet turklāt šis fiziskais lielums ir daudzās lietās un objektos, kas mūs ieskauj katru dienu. Tādējādi centrbēdzes spēks, kas darbojas drošības jostu ruļļos, padara ceļošanu drošu.
Makšķerēšanas cienītāji bez šīs spējas nevarētu nodarboties ar savu iecienīto hobiju un pēc tam stāstīt mums garas pasakas. Piemēram, smagas padeves mešana ir viens pret vienu kaujas slinga imitācija. Un spininga makšķere vai karpas piederums makšķernieka rokā nav nekas vairāk kā tas pats ierocis, tikai nāvējošā akmens vietā ir karote, vobleris vai džiga.
Kā aprēķināt centrbēdzes spēku
Centrbēdzes spēka skalāro vērtību aprēķina pēc formulas:
F ir vēlamā centrbēdzes spēka vērtība N;
m - ķermeņa svars, kg;
V - ķermeņa ātrums, m/s;
r - rotācijas rādiuss, m.
Aprēķinu piemēri
Aprēķināsim, ar kādu spēku akmens tiek izstumts no stropes: jostas garums no slingotāja rokas līdz krājumam ir 1 metrs. Karotājs griež savu ieroci ar ātrumu 2 apgriezieni sekundē. Slingā ir akmens, kas sver 200 gramus.
L = 2πR = 2∙3,14∙1 = 6,28 m.
Tādējādi sekundē akmens lido 2∙L = 6,28∙2 = 12,56 m, tas ir tā ātrums - 12,56 m/s.
Nepieciešamā vērtība tiek atrasta šādi:
F = mV 2 /r = 0,2 kg∙12,56 2 /1 = 31,55 N.
Piespiest strādāt
Ir daudz piemēru, kad centrbēdzes spēks veic noderīgu darbu. Papildus militārajiem mešanas ieročiem tas lieliski darbojas mūsdienu sporta veidos. Āmura un, mazākā mērā, diska mešanas tehnikas pamatā ir ātruma piešķiršana šāviņam, to griežot.
Tūkstošiem visu veidu mašīnu darbības princips ir balstīts uz centrbēdzes spēka izmantošanu. Jums nav jāiet tālu, vienkārši atcerieties viena no visizplatītākajiem sūkņu veidiem. Un to sauc par "centrbēdzes". Iekšā ts “Gliemežu” ritenis ar asmeņiem griež kādu darba šķidrumu (šķidrumu vai gāzi). Pēc tam centrbēdzes spēku ietekmē pie sūkņa apkārtmēra ārējās sienas veidojas paaugstināta spiediena apgabals, un spirāles centrā veidojas pazemināta spiediena apgabals, kur griešanās ātrums ir minimāls. Tādējādi transportētā vide, kas caur cauruli centrālajā daļā iekļuvusi sūkņa dobumā, tiek atbrīvota zem spiediena caur izvadu ārējā sienā.
Un tas ir tikai viens piemērs. Centrbēdzes spēki darbojas visu veidu tīrīšanas mašīnās lauksaimniecībā. Beramo materiālu atdalīšanas (atdalīšanas) princips ir balstīts uz daļiņu saņemto enerģiju atšķirību dažāda blīvuma un masas dēļ.
Un, visbeidzot, ikdienišķākais piemērs, lai apdomātu, ko nevajag doties ne uz stadionu, ne uz graudu fermu. Paskatieties, kā visparastākā veļas mašīna darbojas centrifūgas ciklā. Veļa centrbēdzes spēka ietekmē tiek piespiesta pie trumuļa sienām tik ļoti, ka pēc izgriešanas ar 1000 apgr./min. Veļa no mašīnas nāk gandrīz sausa.
Kad viņi cīnās ar viņu
Bet centrbēdzes spēks ne vienmēr ir vēlams. Dažos gadījumos jums ir jācīnās. Lielas detaļas darbgaldos, kuģu mehānismos un dzinējos kalnrūpniecības pašizgāzēji griešanās laikā piedzīvo milzīgas slodzes. Katrs vairāk vai mazāk smags konstrukcijas elements, kas piestiprināts uz rotējošas pamatnes, mēdz atrauties un aizlidot virzienā, kas ir pretējs rotācijas centram. Un, piemēram, helikoptera lāpstiņu stiprināšana ir vesela zinātne.
Katrs autobraucējs zina, ka uz slidena ceļa auto arī dreifē ceļa seguma līkumam pretējā virzienā. Dažkārt var pamanīt, kā ceļu strādnieki straujākajos pagriezienos apzināti veic slīpumu uz izliekuma centru.
Centrbēdzes spēks dabā
Spilgts piemērs centrbēdzes spēka izpausmei dabā ir bēguma un bēguma bēgumi ekvatoriālajos reģionos. Fakts ir tāds, ka ne tikai Mēness griežas ap Zemi. Mūsu planēta, lai arī daudz smagāka par savu satelītu, tomēr nedaudz “dejo” ar to, nedaudz griežoties ap to nelielā rādiusā. Tas noved pie tā, ka divos apgabalos – vienā virzienā uz Mēnesi un otrā pretī – veidojas pasaules okeāna ūdeņu kupras.
Starp citu, Mēness vairāk cieta no plūdmaiņu spēkiem. Tie bija tie, kas apturēja tā rotāciju ap savu asi. Pateicoties centrbēdzes spēkam, zilās planētas iedzīvotāji var redzēt tikai vienu sava dabiskā pavadoņa pusi.
Īss kopsavilkums
Tātad centrbēdzes spēks ir reakcija uz centripetālo spēku. Centrbēdzes spēka skalārā vērtība ir tieši proporcionāla ķermeņa masas reizinājumam ar tā lineārā ātruma kvadrātu un apgriezti proporcionāla griešanās rādiusam. Spēka vektors iet cauri rotācijas centram un virzās prom no tā.
Atveriet lietussargu, novietojiet tā galu pret grīdu, apgrieziet to un tajā pašā laikā iemetiet iekšā bumbu, saburzītu papīru, kabatlakatiņu - vispār kādu vieglu un neplīstošu priekšmetu. Ar jums notiks kaut kas negaidīts. It kā lietussargs negribētu pieņemt dāvanu: bumbiņa vai papīra bumbiņa rāpīsies līdz lietussarga malām un no turienes lidos taisnā līnijā.
Spēku, kas šajā eksperimentā izmeta bumbu, parasti sauc par “centrbēdzes spēku”, lai gan pareizāk būtu to saukt par “inerci”. To nosaka ikreiz, kad ķermenis pārvietojas pa apļveida ceļu. Tas ir nekas vairāk kā viens no inerces izpausmes gadījumiem - kustīga objekta vēlme saglabāt tā kustības virzienu un ātrumu.
Mēs sastopamies ar centrbēdzes spēku daudz biežāk, nekā mums pašiem ir aizdomas. Tu ap roku apliec akmeni, kas piesiets pie auklas. Jūs jūtat, kā stīga stiepjas un draud pārtrūkt centrbēdzes spēka ietekmē. Senais akmeņu mešanas ierocis - strope - darbojas ar tādu pašu spēku Centrbēdzes spēks salauž dzirnakmeni, ja to pagriež pārāk ātri un ja tas nav pietiekami stiprs. Ja esat veikls, tas pats spēks palīdzēs jums veikt trikuar glāzi, no kuras ūdens neizlej, lai gan tas ir apgriezts otrādi: lai to izdarītu, jums vienkārši nepieciešams ātri pavicināt glāzi virs galvas, aprakstot apli. Centrbēdzes spēks palīdz cirka velosipēdistam aprakstīt galvu reibinošu “velna cilpu”. Tas arī atdala krējumu no piena tā sauktajos centrbēdzes separatoros; viņa centrifūgā ekstrahē medu no ķemmēm; tas žāvē drēbes, atbrīvojot tās no ūdens speciālos centrbēdzes žāvētājos utt.
Kad tramvaja vagons apraksta izliektu ceļa posmu, piemēram, nogriežoties no vienas ielas uz otru, pasažieri tieši izjūt centrbēdzes spēku, kas viņus spiež pret vagona ārsienu. Pietiekamā ātrumā ar šo spēku varēja apgāzties visa automašīna, ja ārējā noapaļojošā sliede nebūtu apdomīgi novietota augstāk par iekšējo: pateicoties
Tas liek automašīnai pagrieziena laikā nedaudz sasvērties uz iekšu. Tas izklausās diezgan dīvaini: rati, kas noliekti uz vienu pusi, ir stabilāki nekā taisni!
Un tomēr tas tā ir. Un neliela pieredze palīdzēs jums saprast, kā tas notiek. Saritiniet kartona loksni plata zvana formā vai, vēl labāk, paņemiet bļodu ar koniskām sienām, ja jums tāds ir. Īpaši noderīgs mūsu mērķim ir konisks vāciņš - stikls vai skārda - no elektriskās lampas. Bruņojies ar kādu no šiem priekšmetiem, metiet tai monētu, nelielu metāla apli vai gredzenu. Tie aprakstīs apļus gar trauka dibenu, kas ir manāmi noliekti uz iekšu. Kad monēta vai gredzens palēninās, tas sāks apzīmēt arvien mazākus apļus, tuvojoties trauka centram. Taču tas nemaksā neko, lai monēta atkal ritētu ātrāk, nedaudz pagriežot trauku – un tad tā attālinās no centra, aprakstot arvien lielākus apļus. Ja tas paātrina pārāk daudz, tas var pat pilnībā izritināt no trauka.
Riteņbraukšanas sacensībām speciāli apļveida celiņi ir ierīkoti pie tā sauktā velodroma - un var redzēt, ka šie celiņi, īpaši tur, kur tie strauji pagriežas, ir sakārtoti ar jūtamu slīpumu uz centru. Velosipēds griežas gar tiem stipri slīpā stāvoklī - kā monēta tavā krūzē - un ne tikai neapgāžas, bet, tieši otrādi, tieši šādā stāvoklī tas iegūst īpašu stabilitāti. Cirkos riteņbraucēji pārsteidz skatītājus, riņķojot pa apļiem uz stāvas slīpas platformas. Tagad jūs saprotat, ka tas nav nekas neparasts. Tieši otrādi, velosipēdistam tā griezties pa līdzenu, horizontālu celiņu būtu sarežģīta māksla. Tā paša iemesla dēļ jātnieks ar zirgu asā pagriezienā noliecas uz iekšu.
No šīm mazajām parādībām pāriesim pie lielākām. Globuss, uz kura mēs dzīvojam, ir rotējoša lieta, un tajā ir jāizpaužas centrbēdzes spēkam. Ko tas nozīmē? Fakts ir tāds, ka Zemes rotācijas dēļ visas lietas uz tās virsmas kļūst vieglākas. Jo tuvāk ekvatoram, jo lielāku apli lietas var izveidot 24 stundu laikā, kas nozīmē, ka tās griežas ātrāk un tādējādi zaudē vairāk svara. Ja kilogramu svaru no pola pārnes uz ekvatoru un šeit atkal nosver uz atsperu svariem, tad svara trūkumu atklās5 g atšķirība, protams, ir maza, bet jo smagāka lieta, jo lielāks deficīts. Tvaika lokomotīve, kas ieradās no Arhangeļskas uz Odesu, šeit kļūst par 60 kg vieglāka - pieauguša cilvēka svars. Un līnijkuģis, kas sver 20 tūkstošus, ierodas no Baltās jūras līdz Melnajai jūrai, te zaudē svaru - ne mazāk, ne vairāk - 80 tonnas.
Kāpēc tas notiek? Jo globuss, griežoties, mēdz izkaisīt no savas virsmas visas lietas, tāpat kā lietussargs pēc mūsu pieredzes izmet tam uzmestu bumbu. Viņš tās izmestu, bet to liedz tas, ka Zeme visas lietas pievelk sev. Mēs šo pievilcību saucam par "gravitāciju". Rotācija nevar izmest lietas no Zemes, taču tā var samazināt to svaru. Tāpēc zemeslodes rotācijas dēļ lietas kļūst nedaudz vieglākas.
Jo ātrāk notiek rotācija, jo pamanāmākam vajadzētu kļūt svara samazinājumam. Zinātnieki ir aprēķinājuši, ja Zeme grieztos nevis kā tagad, bet 17 reizes ātrāk, tad pie ekvatora lietas zaudētu visu savu svaru: tās kļūtu bezsvara stāvoklī. Un, ja Zeme grieztos vēl ātrāk - piemēram, tā veiktu pilnu apgriezienu tikai 1 stundā -, tad lietas zaudētu visu savu svaru ne tikai pie paša ekvatora, bet arī visās valstīs un jūrās, kas atrodas tuvu ekvatoram.
Iedomājieties, ko tas nozīmē, lietas ir zaudējušas savu svaru! Galu galā tas nozīmē, ka nebūs tādas lietas, ko jūs nevarētu pacelt: tvaika lokomotīves, akmens laukakmeņi, gigantiski lielgabali, veseli karakuģi ar visām mašīnām un lielgabaliem, kurus jūs paceltu kā spalvu. Un, ja jūs tos nomestu, tas nebūtu bīstami: viņi nevienu nesaspiestu. Viņi tevi nesaspiedīs, jo nemaz nekristu: galu galā viņi neko nesver! Viņi peldēja gaisā, kur tika atbrīvoti no rokām. Ja, sēžot balona grozā, nolemtu savas mantas nomest pār bortu, tās nekur nekristu, bet paliktu gaisā. Tā būtu pārsteidzoša pasaule! Jūs varētu lēkt tik augstu, cik nekad savos sapņos neesat lēcis: augstāk par augstākajām ēkām un kalniem. Bet tikai neaizmirstiet: ir ļoti viegli lēkt, bet nav iespējams lēkt atpakaļ. Ja tev atņems svaru, tu pats zemē nenokritīsi.
Šajā pasaulē būs arī citas neērtības. Jūs pats izdomāsit, ko: visas lietas - gan mazas, gan lielas, ja tās nav piestiprinātas - pacelsies no mazākās, tikko manāmas vēsmas un metīsies gaisā. Cilvēki, dzīvnieki, mašīnas, rati, kuģi - viss nejauši metīsies gaisā, laužot, deformējot un sakropļojot viens otru...
Tas notiktu, ja Zeme grieztos daudz ātrāk.
Vai esat kādreiz no attāluma vērojis, kā vīrietis nocērt koku? Vai varbūt esat vērojis, kā galdnieks strādā prom no jums, kaldams naglas? Iespējams, esat ievērojuši kādu ļoti dīvainu lietu: sitiens atskan nevis tad, kad cirvis iegriežas kokā vai āmurs trāpa naglā, bet gan vēlāk, kad cirvis vai āmurs jau ir...
Starp materiāliem, kas labi pārraida skaņas, es pieminēju kaulus iepriekšējā rakstā. Vai vēlaties redzēt, vai jūsu galvaskausa kauliem ir šī īpašība? Satveriet ar zobiem kabatas pulksteņa gredzenu un ar rokām aizsedziet ausis; diezgan skaidri dzirdēsiet izmērītos balansiera sitienus, kas manāmi skaļāki par auss uztveramo tikšķību pa gaisu. Šīs skaņas sasniedz jūsu ausi caur...
Gribi redzēt ko neparastu?..- mans vecākais brālis kādu vakaru pagriezās pret mani.- Nāc man līdzi uz blakus istabu. Istaba bija tumša. Brālis paņēma sveci un mēs gājām. Es drosmīgi gāju pa priekšu, drosmīgi atvēru durvis un drosmīgi iegāju istabā pirmais. Bet pēkšņi es samulsu: no sienas uz mani skatījās kāds absurds briesmonis. Plakans kā...
”Kristofers Kolumbs bija lielisks cilvēks,” savā klases esejā rakstīja kāds skolnieks, ”viņš atklāja Ameriku un iestādīja olu.” Abi varoņdarbi jaunajam skolniekam šķita vienlīdz izbrīna vērti. Gluži pretēji, amerikāņu humorists Marks Tvens nesaskatīja neko pārsteidzošu tajā, ka Kolumbs atklāja Ameriku. "Būtu pārsteidzoši, ja viņš viņu neatrastu uz vietas." Un es…
Svece divreiz tālākā attālumā spīd, protams, vājāk. Bet cik reizes? Divas reizes? Nē, ja novietosiet divas sveces divkāršā attālumā, tās nenodrošinās tādu pašu apgaismojumu. Lai iegūtu tādu pašu apgaismojumu kā iepriekš, jums ir jānovieto nevis divas, bet divreiz divas - četras sveces dubultā attālumā. Trīskāršā distancē būs jāliek nevis trīs, bet trīs reizes...
Neatkarīgi no tā, vai divas laivas, divi tramvaja vagoni vai divas kroketa bumbiņas saduras, vai tā ir avārija vai tikai kārtējais gājiens spēlē, fiziķis šādu atgadījumu apzīmē ar vienu īsu vārdu: “ietekme”. Trieciens ilgst īsu brīdi; bet, ja triecienobjekti, kā tas parasti ir, ir elastīgi, tad tajā brīdī diezgan daudz kas var notikt. Katrā elastīgajā...
Ja tavā dzīvoklī vai tavu draugu dzīvoklī ir istaba ar logiem uz saulaino pusi, tad to var viegli pārvērst par fizisku ierīci, kurai ir vecais latīņu nosaukums “camera obscura” (krieviski tas nozīmē “tumšs istaba”). Lai to izdarītu, jums būs jāpārklāj logs ar vairogu, piemēram, no saplākšņa vai kartona, pārklāts ar tumšu papīru un jāizgatavo...
Klauni cirkā reizēm pārsteidz skatītājus, novelkot galdautu no klātā galda, bet visi trauki - šķīvji, glāzes, pudeles - paliek neskarti savās vietās. Šeit nav nekāda brīnuma vai maldināšanas – tas ir veiklības jautājums, ko izsmalcina ilgstoša vingrošana. Protams, jūs nevarat sasniegt šādu roku veiklību. Bet, lai veiktu līdzīgu eksperimentu...
Tagad mēs runājām par camera obscura, skaidrojām, kā to izgatavot, bet mēs nepastāstījām vienu interesantu lietu: katrs cilvēks vienmēr nēsā līdzi mazu camera obscura. Tās ir mūsu acis. Iedomājieties, ka acs ir veidota kā kastīte, kuru es jums ieteicu izgatavot. Tas, ko sauc par acs zīlīti, nav melns aplis uz acs, bet gan caurums, kas ved tumšajā iekšienē...
Uz skatuves burvji nereti veic skaistu eksperimentu, kas šķiet pārsteidzošs un neparasts, lai gan tas ir gluži vienkārši izskaidrots. No diviem papīra gredzeniem ir piekārts diezgan garš nūja; tā balstās uz tiem ar galiem, savukārt paši gredzeni tiek izmesti: viens caur žileti, otrs caur trauslo kūpināšanas pīpi. Burvis paņem vēl vienu nūju un sit no visa spēka...