Здравствуй, физика! - Гальперштейн Леонид Яковлевич. Страница 1

Леонид Гальперштейн

ЗДРАВСТВУЙ ФИЗИКА!

Глава первая. РЕЛЬСЫ В НЕБЕСАХ

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.