Физика без преград. Увлекательные научные факты, истории, эксперименты - Черепенчук Валерия

А модулем упругости принято называть то количество силы, которое нужно приложить, чтобы деформировать тот или иной материал. Например, у каучука низкий модуль, но высокий предел упругости. В 1660 году британский исследователь Роберт Гук (1635–1703) открыл закономерность, впоследствии названную его именем. Она гласит: деформация тела пропорциональна приложенной к этому телу силе. Данному закону соответствует множество формул, так как приходится рассматривать много различных вариантов и категорий исследуемых тел. Например, «закон Гука для тонкого стержня» будет выглядеть так:

F = kΔl,

где F – приложенная к стержню сила, Δl – изменение длины (удлинение, сжатие) стержня, а k – коэффициент упругости.

Коэффициент упругости зависит от свойств конкретного материала, поэтому в каждом случае рассматривается особо

№ 33

Языки и пасти: физика в живой природе

У вас есть собака? В таком случае вы наверняка видели, как в жару ваш пес открывает пасть и высовывает язык. А если вам доводилось наблюдать за крокодилами, то, возможно, вы обращали внимание, как часто они лежат с открытой пастью. При этом они вовсе не ждут, что туда случайно забредет добыча! Что же все это значит?

Когда нам жарко, мы потеем. Это естественный способ терморегуляции: испаряющаяся жидкость охлаждает тело. У собак нет таких потовых желез, как у нас. А если бы и были, то шерстный покров сделал бы их бессмысленными – ведь испарение было бы затруднено. Поэтому собака высовывает язык (кстати, он у нее довольно большой по сравнению с телом!), и испаряющаяся с него слюна способствует охлаждению. Аналогично поступает и крокодил, и некоторые другие животные.

Слюна способствует охлаждению

№ 34

То, чего нет. Вакуум

Слово «вакуум» происходит от латинского «vacuus» – «пустота». Казалось бы, чего проще: вакуум – это место, где ничего нет! Но насколько достижимо такое состояние? Ведь слово «ничего» означает полную пустоту: нет ничего, даже молекул и атомов! Но даже в абсолютно пустой комнате будут присутствовать, например, молекулы кислорода или частицы других газов. Техническим вакуумом обычно называют сильно разреженный газ – с давлением более низким, чем в атмосфере. Как видите, ученые осторожны в определениях. В больших объемах добиться абсолютного вакуума невозможно. В малых, в условиях лаборатории – вполне реально.

Иногда в качестве примера приводят космическое пространство с его крайне низкой плотностью; но даже там встречаются отдельные «блудные атомы», в частности водорода.

№ 35

Вечный двигатель: хотелось бы, но…

Не правда ли, заманчиво: создать двигатель, который будет работать вечно сам по себе? Ведь такое изобретение решило бы огромное количество проблем! Но, увы, до сих пор все попытки заявить, что создан вечный двигатель, на поверку оказывались мистификацией. Почему же это невозможно?

Давайте вспомним закон сохранения энергии, законы термодинамики. Энергия не появляется ниоткуда и не уходит в никуда! А значит, двигатель нужно постоянно чем-то «подпитывать» – в зависимости от того, что он предпочитает. Дрова, нефть, бензин… Или, на худой конец, просто человек, который будет приводить загадочную машину в движение. Большинство горе-изобретателей, объявлявших, что наконец-то они создали «Perpetuum Mobile», погорели как раз на том, что использовали помощника, который должен был дергать за веревочку, подавать уголь и так далее. А живой человек тоже не может работать вечно и непрерывно!

У некоторых рыб есть ткани, генерирующие разряд

№ 36

Где подзаряжаются угри и скаты? Электрический разряд в природе

Откуда в теле электрического угря или электрического ската берется электричество? Ведь не подзаряжаются же они в самом деле от розеток?

Давайте вспомним то, о чем говорили ранее. Источником тока могут быть химические и биологические реакции, то есть любой из нас в той или иной степени генерирует электрическую энергию. Но она настолько мала, что никак не дает о себе знать. Особенность электрического угря или ската в том, что ткани, генерирующие разряд, у них сконцентрированы в одном-двух местах и обладают огромной «реактивностью», то есть рыба может ими управлять. Например, во время охоты или самообороны. Почему ток не наносит вреда самому угрю? Точного ответа на этот вопрос нет, но ученые предполагают, что роль изоляторов могут играть прослойки жировой ткани.

№ 37

Упадет ли муха с потолка? Почему нет?

На протяжении многих лет серьезные ученые обсуждали важный вопрос: что позволяет мухе удерживаться на гладком потолке?

Самой популярной была версия, согласно которой каждая лапка мухи представляет собой нечто вроде присоски. Когда лапка опускается на ровную поверхность, из-под присоски «выдавливается» воздух и под влиянием внешнего атмосферного давления она удерживается на гладкой поверхности. Но когда в распоряжении ученых оказались сверхмощные микроскопы и стало возможным рассмотреть мушиные лапки во всех подробностях, оказалось, что присосок там нет. Зато есть крошечные железы, вырабатывающие нечто вроде… клея.

Как только муха приземляется, ее лапки вырабатывают эту липкую субстанцию, и она «приклеивается» к потолку. Но как же она в таком случае бегает? Давайте приведем такой пример. Наверняка всем доводилось заклеивать что-нибудь скотчем или изолентой. И вы знаете, что оторвать их от поверхности вертикально практически невозможно. А если аккуратно подцепить уголок изоленты и тянуть ее почти параллельно поверхности, а не дергать вверх перпендикулярно, то оторвать ее довольно легко. Так же поступает и муха: она не марширует, как боевой конь, резко поднимая ноги. Она плавно отрывает лапку от поверхности скользящим движением, что и дает ей возможность быстро перемещаться по самым труднодоступным местам.

Ну и наконец, вес мухи настолько небольшой, что особых проблем с беготней по потолку у нее не возникает!

Была также популярна версия, согласно которой на лапках мух имеются коготки, которыми они цепляются за малейшие неровности

Молнии образуют озон (трехатомный кислород), а их температура в 5 раз превышает температуру на поверхности Солнца.

№ 38

«Удар в 220 вольт». Всегда ли он одинаков?

На первый взгляд странный вопрос, не так ли? Но если вдуматься, не такой уж он и наивный. Особенно если дело касается нашей личной безопасности!

220 вольт – это, скажем так, «рабочее напряжение» тока, который может питать вашу бытовую технику и прочие предметы повседневного пользования. Но если вы вели себя неосторожно и попали под ток, то величина удара, прошедшего через человеческое тело, может быть разной. Так же как и последствия. Например, если человек схватился пальцами одной руки за контакты и при этом его ноги находятся на не проводящей поверхности, такой удар, конечно, будет неприятен, но фатальных последствий, скорее всего, не принесет. Если даже одним пальцем коснуться оголенного провода, стоя на влажной земле, дело может кончиться очень плохо.

Помните, что вода – замечательный проводник? Так вот, человек, обладающий сухой кожей, дотронувшийся до оголенных контактов, находится в меньшей опасности, чем тот, у которого часто потеют руки. Ну а ситуация, в которой незадачливый электрик схватился за провода, не вытерев руки после того, как помыл их, даже не обсуждается!