Мыльные пузыри - Бойс Чарльз Вернон. Страница 13

Когда струя большая, то вода для этого должна вытекать быстро или под большим давлением; при маленькой струйке достаточно и меньшей скорости. Если случится, что образовавшиеся таким образом перехваты будут где-нибудь отделены промежутками, приблизительно равными четырем с половиной диаметрам струи, они будут усиливаться с довольно большой скоростью, хотя, если сделать очень точный рисунок струи, вы вначале не откроете здесь ни малейшего сокращения диаметра. Водяной столб разобьется на одинаковые капли, причем каждая будет подобна той, которая расположена позади, и той, которая летит впереди, тогда как, если бы столб воды разбился под влиянием случайных сотрясений, все капли были бы различны. А раз все капли во всех отношениях сходны, они неизбежно будут следовать все в одном направлении, образуя одну непрерывную на вид струю. Когда перехваты образовались на расстоянии около четырех с половиной диаметров, разрывание струи происходит с наибольшей легкостью; но она будет, как я сказал, разбиваться и под влиянием целого ряда других звуков, которые могут вызвать перехваты на расстояниях, превышающих три диаметра. Если одновременно звучат две ноты, тогда очень часто каждая производит свой эффект, и в результате будут возникать капли различной величины, что в свою очередь приведет к образованию двойной струи. Таким образом можно получить три, четыре и даже большее число отдельных струй.

Я могу теперь показать вам фотографические снимки нескольких таких музыкальных фонтанов, сделанные при свете мгновенной вспышки электрической искры.

Вы видите, что капли различных размеров описывают различные пути (рис. 43).

Рис. 43.

На одном фотографическом снимке вы видите восемь различных струек, бьющих из одной общей струи, но следующих совершенно различными путями, причем каждая из них представляет правильный ряд одинаковых капель. На этих же фотографических снимках вы можете также видеть столкновение капель, сопровождающееся их сплющиванием в момент удара, подобным сплющиванию двух резиновых мячей. На фотографическом снимке, спроектированном теперь на экране, видно, как происходит столкновение капель в месте, отмеченном на рисунке крестиком. Верхняя и расположенная впереди капля получает толчок вперед, другая же замедляется в своем движении, а потому обе капли приобретают различные скорости в слегка различных направлениях.

Вот почему потом они и следуют разными путями. Маленькие капельки, без сомнения, подверглись подобному же воздействию, но часть фонтана, где это произошло, оказалась вне фотографической пластинки, и потому это явление осталось неотмеченным. Под влиянием музыкального звука от основной струи фонтана отделяются очень маленькие капельки, о которых я уже много говорил, и описывают свои собственные маленькие кривые, совершенно отличные от кривой главной струи. Конечно, они попадают на боковые пути после одного или двух столкновений с большими правильными каплями. Вы легко можете увидеть, что они действительно образуются под тем местом, где появляются впервые, если поднесете к струе у самого ее начала кусок наэлектризованного сургуча и затем станете постепенно поднимать его. Когда сургуч окажется против того места, где в действительности образуются маленькие капельки, он будет оказывать на них более могущественное действие, чем на большие капли, и будет вытягивать их оттуда, где за мгновение до того, казалось, их вовсе не существует. Тогда они начинают описывать вокруг сургуча правильные маленькие орбиты, подобно планетам, описывающим свои пути вокруг солнца; но в этом случае вследствие сопротивления воздуха орбиты превращаются в спирали, и маленькие капельки после нескольких обращений падают в конце концов на палочку сургуча, совершенно так же, как после многих и многих обращений упали бы на солнце планеты, если бы их движение в пространстве задерживалось сопротивлением какой-либо среды.

Чтобы покончить с музыкальной струей, добавим, что вы можете сами наблюдать все эти капли в их различных положениях в настоящем фонтане. Если бы я произвел мощную электрическую искру, то некоторые из вас, вероятно, увидели бы на мгновение всю картину; однако, большинство, я думаю, не увидело бы вовсе ничего. Поэтому я поступлю иначе. Вместо одной искры я произведу целый ряд искр с таким расчетом, чтобы за промежутки времени между искрами капли успели переместиться на пространства, их разделяющие, и каждая капля в момент вспыхивания света успела занять место своей предшественницы. При вспыхивании ряда искр все капли будут занимать одни и те же положения и будут казаться застывшими неподвижно в воздухе, тогда как в действительности они движутся и притом довольно быстро. Если же промежутки между отдельными искрами будут иными, тогда перед нами окажется любопытное явление. Предположим, например, что сначала вспышки света следуют одна за другой слишком быстро. Тогда каждая капля не успеет попасть на надлежащее место, и, таким образом, при второй вспышке света мы увидим все капли в местах, находящихся несколько позади прежнего расположения капель. При третьей вспышке мы увидим, что они еще больше отстали от своего первоначального положения, и т. д., а потому нам будет казаться, что капли медленно перемещаются назад. Наоборот, если вспышки света будут следовать одна за другой недостаточно быстро, тогда за промежутки времени между вспышками капли будут успевать перемещаться несколько дальше своих первоначальных положений, и нам будет казаться, что они медленно передвигаются вперед.

А теперь приступим к опыту. Вот тут у нас электрический фонарь, посылающий на экран сильный пучок света. При помощи чечевицы я собираю пучок света в фокусе, а затем пропускаю его через маленькое отверстие в куске картона. Свет расходится широким конусом и падает на экран. Фонтан воды помещается между картоном и экраном, и таким образом на экран отбрасывается довольно явственная тень. Теперь я помещаю непосредственно позади куска картона маленький электродвигатель, с помощью которого можно привести в очень быстрое вращение диск картона с шестью отверстиями, расположенными по самому его краю. Отверстия диска приходятся по очереди против единственного отверстия в неподвижном куске картона, и таким образом при каждом полном обороте диска у нас получится шесть вспышек света. Когда диск будет обращаться 21 1/3 раза в секунду, тогда вспышки света будут следовать одна за другой с надлежащей частотой. Я пускаю мотор и через несколько секунд получаю надлежащую скорость. Убедиться в этом я могу, продувая воздух через отверстия: получающийся при этом музыкальный звук будет большей высоты, чем у камертона, если скорость слишком велика, меньшей высоты, чем у камертона, если скорость слишком мала, и совершенно такой же высоты, как у камертона, когда скорость как раз такая, какая нам нужна.

Чтобы сделать еще более заметным момент, когда получится надлежащая скорость, я поместил между фонарем и экраном еще и камертон; вы видите освещенными его и тень его на экране. Струя воды еще не начала бить, однако, я прошу обратить внимание на камертон. Я останавливаю двигатель, освещение из прерывистого сделалось непрерывным. Вы видите, что камертон колеблется, потому что концы его ножек, где движение, естественно, должно быть наиболее быстрым, мы видим не отчетливо. Теперь мотор пущен в ход, и почти сразу вид камертона меняется. Он теперь похож на кусок резины, медленно раскрывающийся и складывающийся, а вот он кажется совершенно неподвижным, однако, производимый им звук показывает, что он никоим образом не находится в покое. Ножки камертона колеблются, но свет падает на них через правильные промежутки времени, соответствующие периоду их колебаний, а потому, как в разобранном случае водяных капель, ножки камертона кажутся нам совершенно неподвижными. Теперь скорость слегка изменилась, и, как я уже объяснил, каждая новая вспышка света возникает или слишком рано, или слишком поздно и показывает нам ножки камертона в положениях, несколько впереди или позади тех, в которых мы видели их при предшествующей вспышке. Вы видите таким образом, что ножки камертона медленно совершают свои эволюции, хотя в действительности они колеблются вперед и назад 128 раз в секунду. При взгляде на камертон или его тень вы в состоянии установить, совпадают ли промежутки между вспышками света с периодом колебаний камертона, а следовательно и водяных капель.