Здравствуй, физика!

А разве бывают?.

Да, бывают. В Москве тоже собираются строить такую «небесную» дорогу. Ведь на земле — на улицах — тесно, да еще светофор на каждом перекрестке. Особенно не разгонишься. Правда, под землей, в метро, путь всегда свободен, и можно мчаться полным ходом. Но строить подземные туннели очень сложно, долго да и дорого.

Вот и решили проложить рельсы в небесах. Там, над улицами города, места сколько угодно. Ты спросишь: к чему прикреплять рельсы? Не к облакам, конечно. Поставят прочные стальные мачты. К ним и будет подвешен путь.

Движущиеся лестницы — эскалаторы — поднимут пассажиров высоко на перрон. Подкатит «небесный» поезд. Входите! Мягко закроются автоматические двери. Загудят электродвигатели. Вперед!

Внизу мелькают троллейбусы, автомобили, пешеходы… Светофоры мигают цветными огнями… А поезду все нипочем! Он мчится все быстрее, все дальше. Свистит встречный ветер. Сверкает солнце на лакированных боках вагонов. Бегут в небе кудрявые облака. А привыкшие пешеходы внизу даже голову не станут задирать.

Подумаешь, рельсы в небесах! Эка невидаль!

Почему же только один?

Жаль, что пешеходы не смотрят вверх. Они могли бы увидеть там кое-что интересное. У «небесной» дороги не два рельса, а только один! Дорога даже называется монорельсовой, от греческого слова «монос» — «один». По единственному рельсу бегут маленькие тележки с колесами, как у велосипеда: одно за другим. А к тележкам подвешен вагон для пассажиров. Он висит внизу, под рельсом. Там ведь свободного места очень много.

Когда монорельсовая дорога будет построена, каждый с удовольствием прокатится в «висячем» экспрессе. Но все-таки почему же рельс всего один? Вполне ли ты уверен, что вагон не опрокинется?

Для проверки сделаем несколько опытов. Прежде всего — опыт с домино. Попробуй поставить на стол все 28 его костей так, как показано на рисунке.

Сделать это непросто. Прежде всего нужен хороший, ровный стол. И стоять он должен прочно, не шатаясь. Затем, возвести такую хрупкую постройку на одной косточке вообще едва ли удастся. Лучше сперва поставь стоймя не одну косточку, а три. И только потом, когда все будет построено, ты осторожно уберешь две крайние косточки, которые служили подпорками. Их нужно поставить на вершину получившегося сооружения.

И даже при всех предосторожностях немало придется повозиться, пока удастся закончить постройку. А вот опрокинуть этого «великана на одной ноге» ничего не стоит. Дунь посильнее — и все рассыплется!

Так что же, может быть, и монорельсовая дорога будет такой же неустойчивой?

А карандаш-то не падает!

Второй опыт будет такой: попробуй поставить карандаш на острие. Если у тебя много терпения, то опыт с домино, вероятно, получился. Но уж с карандашом-то не получится наверняка. Можешь возиться хоть целый день!

И все-таки есть очень простой способ заставить карандаш стоять. Всади в него перочинный нож, раскрытый не до конца! На рисунке ясно видно, как это сделать.

Раскрывая нож больше или меньше, можешь устанавливать карандаш не только прямо, но и наклонно. И все равно он не будет падать, даже если его толкнуть. Немножко покачается — и останется стоять на острие!

Почему же карандаш без ножа падает, а с ножом стоит? Ведь в обоих случаях карандаш опирается на острие. Это его точка опоры.

Но в первом случае точка опоры находилась в самом низу. А во втором — под ней висел перочинный нож. Ясно, что дело здесь именно в ноже. Если карандаш наклонится и начнет падать — нож будет подниматься вверх. Но ведь нож тяжелее, он тянет вниз и заставляет карандаш снова выпрямиться.

Значит, равновесие будет устойчиво, если главная тяжесть находится ниже точки опоры.

Теперь ты, конечно, без всякой опаски войдешь в вагон монорельсовой дороги. Ведь он висит под рельсом и главная тяжесть находится ниже точки опоры!

А пока монорельсовой дороги для пасса жиров нет, ты можешь увидеть ее на заводах, в гаражах в ремонтных мастерских — всюду, где нужно поднимать опускать и передвигать тяжести, а на земле место занято Во всех таких местах наверху прокладывают одиночный рельс — монорельс. По нему катается тележка, а к тележке подвешена таль — приспособление для подъема грузов. Таль имеет барабан со стальным канатом — тросом. На тросе висит крюк. А барабан вращается от электродвигателя. Завертится в одну сторону — трос наматывается. Груз плывет вверх. Завертится в другую — трос разматывается, и груз опускается. Рабочий управляет талью, нажимая кнопки.

Бывают и ручные тали. Там электродвигателя нет. Механизм соединен с зубчатым колесом, вроде велосипедной шестерни. Той самой, которую ты крутишь педалями. С зубчатого колеса свисает цепь, тоже как у велосипеда, только гораздо более длинная Рабочий, стоя внизу, тянет за эту цепь. Потянет за один конец — груз начнет подниматься, за другой — опускаться.

Конечно, ручные тали применяют там. где груз не слишком тяжелый, да и поднимать его приходится редко.

Нож может быть и наверху

В опыте с карандашом перочинный нож находился внизу. Но он может быть и наверху. Нужно только взять еще более тяжелый предмет, чтобы главная тяжесть все-таки оказалась ниже точки опоры.

Очень удобна для этого опыта поварешка, которой разливают суп. Она тяжелее ножа. Кроме того, на конце ручки поварешки есть крючок, и ее легко вешать.

Поставь полуоткрытый перочинный нож у края стола и повесь на него поварешку, как показано на рисунке.

Качнувшись несколько раз, это сооружение уравновесится. А ведь ясно, что без поварешки нож и секунды не простоял бы в таком положении!

Чем тяжелее поварешка, тем ровнее стоит нож. В этом легко убедиться, насыпая в поварешку песок. Нож будет подыматься все выше!

С поварешкой и ножом можно сделать еще более красивый опыт. На рисунке ты видишь, как надеть поварешку у основания лезвия.

Нож придется согнуть так, чтобы поварешка не скользила и торчала под углом примерно в 45° к рукоятке ножа. Теперь все сооружение будет в равновесии, если конец рукоятки подпереть пальцем. А можно положить его на край стола, даже на край стакана. Правда, стакан придется наполнить водой, чтобы он не опрокинулся.

Еще один опыт с поварешкой

Нож тяжелее карандаша. Поварешка тяжелее ножа. Что бы такое подобрать тяжелее поварешки?

Тарелку? Годится!

Посмотри, какой рекорд равновесия установила поварешка, соединенная со своей подружкой — шумовкой! Перевернутая тарелка лежит краем на горлышке бутылки в прочном, устойчивом положении.

А теперь наверху тарелка!

Как уравновесить тарелку на острие иглы? Ты, конечно, сразу сообразишь, что для этого нужно подобрать что-нибудь потяжелее тарелки. В нашем опыте взяты четыре вилки. Только они должны быть стальные; алюминиевые слишком легки.

Разрежь по длине две корковые пробки. Если таких пробок у тебя нет, можешь разрезать два куска моркови. В каждую из четырех половинок всади по вилке так, чтобы угол между плоскостью среза и вилкой был чуть-чуть меньше прямого.

Размести вилки с пробками по краю тарелки на равных расстояниях одна от другой. Для большей устойчивости зубья вилок должны касаться края тарелки.

Теперь тарелку можно уравновесить на острие иглы, всаженной в пробку. На глаз кажется, что это невозможно, — и все-таки тарелка стоит! Ее можно даже заставить вращаться, если раскрутить достаточно осторожно. И вращаться она будет долго. Ведь трение между кончиком иглы и тарелкой небольшое.

Еще два опыта с вилками

Имея достаточно тяжелые вилки, можно сделать еще два красивых опыта.

Для первого из них понадобятся бутылка, яйцо и корковая пробка или кусок моркови. В нижнем конце пробки или морковки сделай выемку, чтобы она плотно садилась на конец яйца. Вилки воткни так, как показано на рисунке.

Теперь, прикрыв яйцо такой «шляпой», ты легко нащупаешь положение, при котором оно будет спокойно стоять на горлышке бутылки. И даже не на всем горлышке, а на его краю!

Для второго опыта понадобится достаточно толстая монета, лучше всего рубль. Она должна плотно входить между зубьями вилок.

Сложи вилки так, чтобы зубья одной легли на зубья другой. В прорез между средними зубьями просунь монету.

Теперь, после нескольких неудачных попыток, тебе удастся положить это коромысло монетой на край стакана. На рисунке хорошо видно, как оно должно лежать.

Хочешь попробовать вылить воду из этого стакана, не сбросив вилок и монеты? Задача не так уж трудна, как это может показаться.

Прилежный пильщик

Знаешь ли ты, как делают доски? Для этого есть специальная машина. Она называется лесопильной рамой.

В машине качается стальная рамка с пилами. Вверх — вниз! Вверх — вниз! Острые зубья пил так и сверкают. Машина захватывает бревно и толкает его прямо на пилы. Вжжи-вжжи! Вжжи-вжжи! Опилки летят фонтаном. С другой стороны машины вылезает уже не бревно, а пачка длинных досок.

Раньше, когда машин не было, бревна распиливали вручную. Клали бревно на высокие козлы, и один пильщик становился сверху, а другой — снизу. Они держали за концы длинную пилу. Оба пильщика наклонялись — вжжи! — пила шла вниз. Потом оба выпрямлялись — пила шла вверх. Потом снова наклонялись. Вжжи!

Так они и кланялись целый день. Пройдут раз вдоль бревна — одну доску отпилят. Еще раз пройдут — еще одну отпилят. Тяжелая это была работа!

Сейчас так почти нигде уже не пилят. Но ты можешь сделать игрушечного пильщика. Он будет очень прилежно кланяться и «пилить» край стола. Впрочем, стол от этого не пострадает, так что смело берись за работу..

Для туловища пильщика подбери корковую пробку от бутылки. Чем больше она будет, тем лучше. Если большой пробки нет, можешь взять обрезок толстой морковки длиной 4–5 см. Но такой пильщик проживет всего один день. Потом морковка высохнет и съежится.

Заостри две спички и воткни их в пробку снизу. Это ноги. Головки спичек будут башмачками пильщика. Пилу согни из толстой проволоки. Она должна быть в два-три раза длиннее фигуры. Верхний конец воткни поглубже в пробку там, где у живого пильщика была бы грудь. На нижний конец проволоки насади картофелину.

Голову и руки пильщика вырежь из бумаги и приклей к туловищу или вылепи из пластилина. Чтобы проволока больше была похожа на пилу, приделай к ней зубья. Вырежь из бумаги полоску с зубчиками и отогни ее край. Хорошо намазав край клеем, надень полоску на проволоку и сожми.

Когда клей высохнет, пильщик будет готов приняться за свой тяжелый труд. Поставь его на край стола и подогни проволоку, чтобы стоял ровно. А теперь качни картофелину. Пильщик начнет качаться. Раз, два! Раз, два! Вверх — вниз! Так он может долго работать своей пилой. А когда «устанет» и остановится, качни его снова.