Горизонты техники для детей, 1972 №4

Мир в глазах физика

ЛЕГЧЕ ЛЕГКОГО…

Представьте себе, что в солнечный Весенний день вы прогуливаетесь по парку. Вам кажется, что вокруг вас, — между деревьями и гуляющими людьми — совершенно пустое пространство. Но вот срывается лёгкий ветерок, и вы сразу ощущаете, что окружающая нас «пустота» заполнена воздухом, что мы живём на дне огромного воздушного океана, называемого атмосферой. Частицы воздуха слабо связаны между собой и совершают беспрерывное хаотическое движение, вот почему воздушные массы постоянна перемещаются с места на место. Если бы воздух долгое время находился на одном и том же месте, мы давно бы задохнулись с вами, ребята. Кроме большой подвижности воздух обладает ещё одним важным свойством, каким не обладают твёрдые и жидкие тела. Воздух можно сжимать, другими словами, изменять его объём.

Чтобы лучше понять свойства воздуха, давайте познакомимся с его атомным строением. Если мы увеличим в несколько миллионов раз какой-нибудь крошечный пузырёк воздуха, то заметим, что воздух состоит из огромного количества частиц, которые свободно перемещаются, разлетаются во все стороны, сталкиваются между собой. Мы не видим упорядоченного расположения частиц (как в кристаллах), к тому же между отдельными частицами много свободного места (вы, наверное, помните, что в жидкости частицы расположены очень близко одна к другой). Именно поэтому воздух легко сжимается. Если у вас есть велосипедный насос, попробуйте сжать воздух, закрыв выходное отверстие. Передвигая поршень насоса, вы уменьшаете объём воздуха, т. е. приближаете частицы друг к другу. Рассматривая сжатый воздуха, мы снова наблюдаем хаотическое движение частиц и сразу же замечаем, что теперь частицы более плотно заполняют пространство.

Ребята, вы, конечно, почувствовали, что для уменьшения объёма воздуха нужна некоторая сила, чтобы преодолеть постепенно увеличивающееся давление воздуха в насосе Собственно, почему увеличивается давление воздуха в насосе? Нетрудно догадаться. Ведь вы уже знаете, что частицы воздуха, их содержится в одном кубическом сантиметре более 10.000.000.000.000.000.000 — 10¹⁹ штук) находятся в беспрерывном движении. Они то и дело ударяются о металлические стенки насоса, т. е. давят на них. При уменьшении объёма воздуха частицы чаще ударяются о стенки. Следовательно, чем меньше объём воздуха, тем больше его давление. Вот, оказывается, почему приходится затратить не мало сил, пока велосипедное колесо станет достаточно «твёрдым».

Все вещества, обладающие такими же свойствами, как воздух, физики называют газами. В одном кубическом сантиметре любого газа содержится примерно в 1000 раз меньше атомов, чем в таком же объёме жидкости или твёрдого тела.

Силы сцепления между атомами газов очень незначительные, именно поэтому газы оказывают небольшое сопротивление движению тел. Ребята, попробуйте сначала махнуть рукой в воздухе, а затем сделайте такое же движение в воде. Вы заметили, какая огромная разница?

А сейчас мы предлагаем проделать такой опыт: возьмите два листа бумаги и, держа их вертикально на расстоянии 1–2 см друга от друга, сильно дуньте между ними. Казалось бы, листки должны расходиться, а они наоборот — сходятся. Это означает, что давление воздуха, находящегося между листами, вместо того, чтобы увеличиваться, уменьшается. Как можно объяснить данное явление? Выше мы выяснили, что давление газа на какую-нибудь «преграду» обусловлено ударами частиц о эту поверхность. В нашем опыте давление воздуха на листы бумаги с обеих сторон одинаково, поэтому листы свисают параллельно друг другу. При движении сильной воздушное струя частицы не успевают удариться о них столько раз, сколько бы они ударились в спокойном состоянии воздуха. Вот почему давление воздуха между листами уменьшается. А так как давление на наружную поверхность листов не изменилось, возникает разность давлений, в результате которой те притягиваются друг к другу. Собственно, можно взять только один лист бумаги и дунуть на него сбоку. Он обязательно будет несколько отклоняться в ту сторону, где движется поток воздуха.

С описанным явлением мы часто встречаемся в жизни. Благодаря ему летают птицы и самолёты. Вероятно, вы знаете, ребята, как создаётся подъёмная сила, действующая на крыло самолёта. Я только напомню. Профиль крыла подбирают таким образом, чтобы скорость потока воздуха над крылом была больше, а давление меньше, чем под крылом. Разность этих давлений и создаёт подъёмную силу.

Всасывающее действие воздушной струи используется также в разнообразных насосах и пульверизаторах. Давайте «познакомимся» с пульверизатором для духов. Воздух из сжимаемой резиновой «грушки» выходит с большой скоростью через тонкую трубку А, суженную на конце. Рядом находится вторая трубка В, опущенная в сосуд с духами. Сильная струя воздуха создаёт разрежение в трубке В, атмосферное давление поднимает по трубке духи, которые, попав в струю воздуха, распыляются.

Далеко не всегда разрежение, созданное потоком воздуха, служит человеку. Иногда оно приносит большой вред. Например, во время сильных ураганов в результате стремительных потоков воздуха, несущихся над домами, так резко уменьшается давление на поверхность крыши, что ветер срывает её.

Снижение давления наблюдается также и в потоке жидкости, причём ещё более отчётливо, так как по сравнению с газами жидкости имеют более «плотное» атомное строение.

Я хочу остеречь вас, ребята, и напомнить об опасностях, угрожающих вам на реке. Две лодки или байдарки, плывущие рядом, будут «притягиваться» друг к другу, так как скорость движения воды между ними больше, а давление меньше, чем с другой стороны лодок.

Никогда не подплывайте на лодке слишком близко к бетонному побережью, а тем более к мостовому быку. При быстром течении реки бетонные стенки или быки сильно притягивают лодки. Они особенно опасны для легкомысленных пловцов, рискующих своей жизнью. Во время летнего отдыха на реке помните о простом опыте с двумя листками бумаги.

ПЁТР СЛОДОВЫ