Всё о науке за 60 минут - Марти Джопсон

утро. За ночь температура воздуха снаружи падает и начинает охлаждать автомобиль. А окна – первое, что в нем остывает, ведь это самая тонкая его часть. Воздух рядом с окнами постепенно охлаждается, и энергия водяного пара в нем уменьшается. Это смещает баланс в сторону конденсации, и молекулы водяного пара начинают соединяться, образуя крошечные капельки жидкой воды на стекле. Этот процесс облегчают пылинки или жир на стеклах окон. Так что, подходя к своему автомобилю утром, вы видите, что внутренняя поверхность его окон оказывается покрытой множеством капелек воды.

Итак, можно ли этого избежать? Что ж, изменить законы термодинамики все же не в наших силах, но есть несколько советов, которые могут помочь. Постарайтесь, чтобы внутри автомобиля было сухо. Убедитесь, что ваша система отопления не настроена на рециркуляцию, а переключена на втягивание свежего воздуха, который, вероятно, менее влажный. Протирайте окна дочиста от отпечатков жирных пальцев. Хотя эти меры предосторожности должны уменьшить выраженность проблемы, вы неизбежно обнаружите, что ветровое стекло все равно запотевает. И когда сядете в машину, то наверняка решите включить отопление на полную мощность, чтобы очистить его. Однако система отопления вашего автомобиля не продувает горячий воздух до тех пор, пока не нагреется двигатель. Поэтому сначала печка будет выдувать холодный влажный воздух, который лишь все усугубит. Лучший выбор в данном случае – это включить кондиционер. Может показаться нелогичным выдувать холодный воздух, но кондиционер не только охлаждает воздух, но и снижает его влажность, подсушивает его. Этот более сухой и холодный воздух смещает баланс в сторону водяного пара, и ветровое стекло постепенно очищается.

Бумеранги всегда возвращаются

Некоторое время назад у меня была возможность войти в состав команды, пытающейся побить мировой рекорд по метанию самого большого бумеранга, зарегистрированный в Книге рекордов Гиннесса. Бумеранг, который мы использовали, достигал 2,94 метра и казался настоящим монстром. Изготовленный из легкого дерева, он не был таким уж тяжелым, но все же требовались значительные усилия, чтобы его запустить. Кроме того, огромный размер обусловливал хрупкость, а это означало, что всего один неверный бросок – и бумеранг разобьется при ударе о землю. Правила для этой конкретной номинации гласили, что бумеранг должен отлететь от метателя на 20 м, а вернувшись, оказаться на расстоянии в пределах 10 м от него. Поскольку свою попытку мы предпринимали на известном и весьма престижном овальном крикетном поле в центре Лондона, у нас было совсем немного времени, чтобы побить рекорд. К тому же за нами внимательно следили смотрители: они опасались, что мы испортим ухоженный газон. Оглядываясь назад, я не могу не признать, что мы выбрали весьма впечатляющее место для попытки, хотя, возможно, и не самое разумное.

Несмотря на все проблемы, Адаму Маклафлину из Британского общества любителей бумерангов и мне в составе команды удалось установить мировой рекорд. Признаю, что, к сожалению, в этом не «повинен» ни один из моих собственных бросков. Да, брошенный мною бумеранг отлетел на 6,09 м, но этого было недостаточно. Именно Адам сделал рекордный бросок, который зачли. И это справедливо, поскольку честь создания нашего бумеранга принадлежит прежде всего ему. Этот опыт открыл мне глаза на мир бумерангов, и с тех пор я начал исследовать научные принципы, которые заставляют их возвращаться.

Вот первая ошибка, которую я совершил, как и большинство людей, впервые столкнувшихся с бумерангами. Все, буквально все, пытаются бросать их как фрисби. Однако бумеранг стоит держать вертикально при его запуске. Также его следует правильно взять. Одна сторона крыльев бумеранга плоская, а другая изогнута, как крылья самолета. То есть один край каждого крыла толще, а другой – тоньше. Нужно держать бумеранг вертикально в правой руке указательным и большим пальцами, причем изогнутая поверхность должна быть направлена к вам, а плоская – от вас. Соблюдение этой техники крайне важно для того, чтобы бумеранг вернулся. И это означает, что можно делать и левосторонние бумеранги для левшей. Теперь резким броском и быстрым движением запястья вы можете запустить бумеранг и придать ему необходимое вращение.

Ну а дальше все становится несколько нелогичным, поскольку физика вращающихся объектов немного странная. В случае с бумерангом работают два фактора, первый из которых связан с гироскопами. Надеюсь, вы поймете, что я имею в виду, ведь наверняка вы хотя бы раз в своей жизни с ними сталкивались. (Если же вы не видели, на что способны гироскопы, то, о чем пойдет речь далее, покажется вам практически волшебством.) Это маленькие маховики, установленные в металлических проволочных рамах, которые можно вращать с помощью куска веревки. Такая конструкция удивительным образом может балансировать на пальце.

Любой объект, способный вращаться, действует как гироскоп, и бумеранги не исключение. Но давайте на мгновение забудем о них и рассмотрим другой вращающийся объект. Представьте, что у вас есть колесо, которое вращается вертикально вокруг горизонтальной оси – это может быть велосипедное колесо или игрушечный гироскоп. Если вы попытаетесь повернуть ось вниз, по направлению к земле, чтобы колесо вращалось под углом к вертикали, произойдет нечто очень странное. Колесо будет сопротивляться вашим попыткам наклонить его. С точки зрения физики решающую роль здесь играет закон сохранения углового момента. Когда вы пытаетесь повернуть вращающуюся вещь, возникает сила, пытающаяся остановить вас. Но еще более странно то, что сила, которую вы применяете, меняет направление, отклоняясь на 90 градусов. Когда вы стараетесь повернуть ось вашего колеса вниз, само колесо остается вертикальным, но поворачивается влево или вправо в зависимости от направления вращения. Это называется прецессией гироскопа, и ее действительно нужно увидеть, чтобы поверить в нее.

Не забывайте сказанное выше, пока я буду рассказывать вам о втором факторе, порождающем странности, происходящие с бумерангом и его крыльями. Обычно бумеранги имеют только два крыла, но в принципе у них может быть любое количество крыльев. Особенно эффективны и легче бросаются, чем традиционные, трехкрылые Y-образные и четырехкрылые X-образные бумеранги. Когда они вращаются в воздухе, крылья создают подъемную силу точно так же, как крылья самолета. Но поскольку бумеранг вращается вертикально, подъемная сила, создаваемая крыльями, толкает его не вверх, а в сторону. Если бросить бумеранг правой рукой, вращающиеся крылья будут заставлять его двигаться влево. И чем быстрее вращаются последние, тем сильнее они толкают бумеранг в сторону.

Бумеранг не просто вращается, он также летит вперед в воздушном пространстве. И, помимо скорости вращения крыльев бумеранга, вы должны учитывать и эту скорость его поступательного движения. Когда крыло находится в верхней части бумеранга, оно движется в