Здравствуй, физика! - Гальперштейн Леонид Яковлевич (читаем книги онлайн .TXT) 📗
Бежит от центра… Силу, которая отбрасывает вращающееся тело от центра вращения, назвали центробежной.
Но назвать, даже и самым удачным словечком, — это еще мало. Главное — понять, в чем дело.
Когда банка движется, вода движется вместе с ней. Движется по инерции. Но ты, конечно, уже заметил, что тела, движущиеся по инерции, сами по себе не сворачивают в сторону. Вратарю, например, пришлось потрудиться, чтобы мяч отклонился. Веревка, которая удерживает банку, порядком тянет твою руку. Тянет вниз, когда банка внизу, это понятно. Но вот когда банка вверху— и тяга тоже вверх!
Банка стремится лететь прямо, лететь по инерции. А веревка не пускает, заворачивает по кругу. Банка сопротивляется, натягивает веревку.
Вода в банке тоже стремится двигаться по инерции, прямо. Но банка (или бутылка) не пускает, заворачивает по кругу. Вода сопротивляется, давит на дно. И если в дне дырочка, из нее бьет фонтан!
Значит, центробежная сила тоже происходит от инерции!
Зонтик и сепаратор
Раскрой зонтик, упри его концом в пол и раскрути. Внутрь зонтика брось мячик. Пусть покатается на карусели!
Но мячик не хочет кататься. Он ползет вверх, к краю зонтика. При сильном вращении он вылетает на пол и далеко откатывается в сторону. Ты уже знаешь почему. На мячик действует центробежная сила.
Интересно, что на этом же явлении основано действие сепаратора для молока. Латинское слово «сепаратор» означает «отделитель». И он действительно очень хорошо отделяет от молока жирные сливки.
Ты, конечно, знаешь, что в молоке есть жир. Он не смешивается с водянистой частью молока, он плавает в ней в виде крошечных капелек, которые можно увидеть только в микроскоп. Если дать молоку спокойно постоять несколько часов, более легкие капельки жира постепенно всплывут и соберутся в верхней части посуды. Если из этой верхней части жидкость слить, получим уже не молоко, а сливки. В них больше жира, чем в молоке. А внизу останется молоко тощее, или обрат.
Но на больших молочно-товарных фермах и на молочных заводах нужно перерабатывать слишком много молока. Некогда ждать, пока сливки сами отстоятся. Вот тут и нужен сепаратор. Это сосуд, который вращается очень быстро. Сосуд похож на бочонок. Под действием центробежной силы молоко отбрасывается к его стенкам. Вспомни, как в опыте с вращающейся консервной банкой струйка воды била вбок!
Вода — тяжелая часть молока. Поэтому она прижимается к стенкам сильнее, чем более легкий жир. Вода выжимает, вытесняет жир к середине бочонка. И там, в середине, собираются сливки, а на окружности — обрат.
Сепаратор устроен так, что молоко можно все время подливать, не останавливая вращения. А сливки и обрат все время вытекают по особым трубкам. Сливок получается меньше, их желтоватая струйка гораздо тоньше на вид. А голубоватый обрат льется толстой струей.
Есть еще большие сепараторы, в которых делают сливочное масло. Из них уходит только обрат, а сливки не сливают. Они вращаются в сепараторе до тех пор, пока все крошечные жиринки не слипнутся в один сплошной масляный ком!
Только тогда заканчивается работа центробежной силы. Готовое масло вынимают из сепаратора, промывают и прессуют.
Легче на поворотах!
Когда вагон или автомобиль делает поворот, тебя что-то толкает к наружной стенке. Ты уже знаешь, чьи это шутки. Здесь работает центробежная сила, сила инерции, которая заставляет двигаться дальше прямо.
Но ведь сила инерции действует и на весь вагон, на весь автомобиль. Значит, она и его стремится свалить наружу? Да, стремится. Вот почему автомобиль на повороте обычно сбавляет скорость. Как бы не перевернуться! А на трамвайных линиях и железных дорогах в местах поворотов наружный рельс укладывают выше внутреннего. И вагон на повороте слегка наклоняется внутрь. Выходит, что вагон, покосившийся набок, здесь устойчивее, чем стоящий прямо!
Да ты и сам, катаясь на велосипеде, при поворотах наклоняешься внутрь. Ты делаешь это бессознательно, не задумываясь о силе инерции. Иначе просто не получается, иначе ты опрокинешься наружу!
Шоссейные дороги обычно на поворотах делают наклонными. Наружный край выше внутреннего, чтобы автомобили не переворачивались.
На треках для велосипедных и мотоциклетных гонок наклон пути на поворотах особенно заметен. Там ведь скорость движения очень велика. А в цирке иногда можно видеть даже такой аттракцион: мотогонки по вертикальной стене. Трек устроен вроде стенок барабана. Мотоциклисты сначала разгоняются на земле, в середине, описывают круги все быстрее и быстрее, наклоняются все больше и больше… И вот они уже въезжают на стенку, и мчатся по ней, лежа в воздухе горизонтально!
Этот аттракцион не каждому удастся увидеть, потому что показывают его не так часто. Зато каждый может сделать похожий опыт с колечком, катящимся в миске. Возьми миску в руки, поставь на дно колечко и начинай потихоньку покачивать миску так, чтобы колечко покатилось по кругу.
Быстрее, быстрее, и вот уже колечко, заметно наклонившись внутрь, бежит по стенкам миски. А если движение замедлится, колечко станет описывать все меньшие круги.
Хорошо напрактиковавшись с колечком, можешь попробовать проделать такой же опыт с монетой.
Кстати сказать, при очень быстром движении монета или колечко могут и вовсе выкатиться из миски. Беда здесь невелика. Но на гоночных треках тоже иногда бывает, что неосторожный водитель вылетает через край вместе со своей машиной. Вот это уже большое несчастье.
Глава шестая. ПОЧЕМУ ЛЕТИТ РАКЕТА!
Почему летит ракета?
Почему плывет лодка? Потому, что гребец работает веслами. Весла загребают воду и толкают лодку вперед. Почему летит птица? Потому, что она крыльями машет. Крылья, словно весла, загребают воздух и толкают птицу вперед. Почему летит самолет? Потому, что у него двигатель работает и вращает воздушный винт. Винт врезается в воздух, словно шуруп в доску, и тянет самолет вперед.
Если нет доски, шуруп можно вертеть сколько угодно. Он вперед не пойдет. Если нет воздуха, воздушный винт тоже можно вертеть сколько угодно. Он тоже вперед не пойдет. И сам не пойдет, и самолет за собой не потянет. Значит, самолет может летать только там, где есть воздух.
А вот на Луну самолет не полетит. Только поднимется повыше, а там уже воздуха совсем мало. Дальше и вовсе безвоздушное пространство начинается. Как же там летать?
На Луну может долететь только ракета. Ей воздух не нужен, она сама себя толкает. У ракеты двигатель особый. В нем сгорает топливо и получается много горячих газов. А в дне у ракеты дырка. Называется сопло. Из этого сопла газы вырываются сильной струей.
Это от них за ракетой словно огненный хвост остается. Струя бьет назад — ракета летит вперед. Непонятно? Давай сделаем опыт.
Нет, на Луну мы с тобой пока не полетим. И ракет пускать не будем. Мы всего-навсего сделаем водяную карусель из консервной банки. Все равно материалов для космической ракеты нам не достать. А пустая консервная банка всегда найдется. И инструменты нужны самые простые — молоток да небольшой гвоздь.
В боковой стенке банки, у самого дна, пробей гвоздем дырку. Потом, оставив гвоздь в дырке, отогни его в сторону. Нужно, чтобы дырка получилась косая и струя из нее била вбок.
На другой стороне банки этим же гвоздем пробей вторую дырку, как раз напротив первой. И тоже отогни гвоздь в сторону, чтобы дырка была косая. Только посмотри сначала, в какую сторону отгибать. Если ты в первый раз влево отгибал, то и теперь отогни влево. Так и на картинке у нас нарисовано.
