Мыльные пузыри - Бойс Чарльз Вернон. Страница 14

Теперь фонтан приведен в действие, и вы видите, что все отдельные капли кажутся неподвижными, подобно жемчужинам или серебряному бисеру, нанизанному на невидимую нить (рис. 44).

Рис. 44.

Если заставить диск вращаться хотя бы чуть-чуть медленнее, тогда кажется, что все капли медленно передвигаются вперед, и — что красивее всего — можно наблюдать, как постепенно отрывается каждая капля, причем образующийся при этом перехват превращается в маленькую капельку. Когда главная капля освободится, она начинает медленно пульсировать, становясь то продолговатой, то плоской, или же вращаться по мере передвижения по своему пути. Когда случится, что образуется двойная или многократная струя, тогда вы можете наблюдать, как маленькие капельки движутся одна навстречу другой, сдавливают одна другую и потом снова разлетаются в разные стороны. Теперь диск вращается несколько быстрее, и кажется, что капли медленно движутся назад, как будто вода поднимается из чашки на полу, спокойно проходит над моей головой обратно в трубку, из которой бьет фонтан, и поступает обратно в сосуд с водой. В действительности такого явления, как вы хорошо знаете, не происходит, в чем вы можете убедиться, если я просто помещу палец между двумя из этих капель. Расплескивание воды по всем направлениям показывает, что она движется далеко не так спокойно, как кажется. Еще одно необходимо добавить в связи с этим опытом. Каждый раз, когда вспыхивающий свет выигрывает или теряет одну полную вспышку по сравнению с колебаниями камертона, нам кажется, что камертон совершает одно полное колебание, и водяные капли кажутся переместившимися назад или вперед на одно место.

Водяной микрофон

Теперь я перейду к одному из самых красивых, какие только можно вообразить, применений этих музыкальных струй для практических целей. То, что я теперь предполагаю показать, представляет немногое из большого числа опытов Чичестера Белля, двоюродного брата Грэхема Белля, изобретателя телефона.

Сначала я беру очень маленькую струю воды, вытекающую из трубочки под большим давлением, что вы можете видеть, когда я направляю струю в потолок: вода поднимается на два с лишним метра. Когда я заставлю эту струю воды ударять в резиновую перепонку, натянутую на конец трубки толщиною в мой мизинец, тогда перепонка будет вдавливаться водой, и тем больше, чем сильнее струя. Теперь, когда я держу отверстие, из которого бьет струя, у самой перепонки, гладкий столбик жидкости надавливает на нее, и она остается в покое; но если я стану постепенно удалять отверстие от перепонки, тогда некоторые перехваты, которые могли образоваться на столбике воды и число которых возрастает по мере передвижения, обнаруживают свое существование вполне очевидным образом. Когда в перепонку ударяет утолщенная часть столбика, перепонка подвергается несколько большему нажиму, чем обыкновенно, а когда следует суженная часть, давление ослабляется. Другими словами, очень слабое колебание, сообщенное струе, будет усиливаться по мере роста перехватов, и резиновая перепонка будет воспроизводить эти колебания, но в увеличенном масштабе. Теперь, если вы вспомните, что звук обусловливается колебаниями какого-либо тела, вы поймете, что наша струя представляет собой прибор для усиления звука. Чтобы убедить вас в справедливости сказанного, я направляю струю на перепонку, и вы сначала не слышите ничего. Но вот я приставляю к трубочке, из которой бьет струя воды, кусок дерева (рис. 45).

Рис. 45.

Теперь, если струя вообще стремится разбиться при одной частоте колебаний легче, чем при другой, или если кусок дерева или перепонка легче колеблются при какой-нибудь определенной частоте, тогда первые же колебания, соответствующие этой частоте, передадутся куску дерева, который сообщит их трубке, а та в свою очередь столбику воды и перепонке, где они будут усилены. Результат получится тот, что струя немедленно начнет петь собственную мелодию, воспроизводя громкий тон.

Теперь я удаляю кусок дерева и прикладываю к трубочке обыкновенные карманные часы. Сотрясения корпуса при постукивании маятника так ничтожны, что вы не в состоянии обнаружить их. Но эти сотрясения, передаваясь трубочке, обусловливают образование перехватов на струе воды, которые усиливаются по мере ее движения, и в результате получается такое громкое тиканье, что его можно слышать во всех углах этой большой комнаты (рис. 46).

Рис. 46.

Теперь я хотел бы показать вам, как усиливаются колебания при описанном только что явлении. Я опять подношу трубочку, из которой бьет вода, вплотную к резиновой перепонке, и вы опять не слышите ничего. По мере того как я постепенно удаляю трубочку, слышится слабый звук который становится все громче и громче, пока, наконец, он не начинает походить больше на стук молота о наковальню, чем на тиканье карманных часов.

Теперь я заменю эти часы другими, так называемыми часами с репетицией. Если нажать кнопку, они начинают бить сначала часы, затем четверти и, наконец минуты. Я надеюсь, что водяная струя даст вам всем возможность услышать, который теперь час. Слушайте! Раз, два, три, четыре… раз, два… раз, два, три, четыре, пять, шесть. Тридцать шесть минут пятого. Вы замечаете, что струя воды не только дала вам возможность слышать удары, но и добросовестно воспроизводила музыкальные ноты, так что вы в состоянии отличить одну ноту от другой.

Подобным же образом я могу заставить фонтан исполнить некоторую мелодию, просто приставив к трубочке длинную палку, другой конец которой упирается в музыкальный ящик. Как вы видите, прибор находится в другом ящике, завернутом в толстую двойную войлочную оболочку и тщательно закрытом, так что вы едва ли можете слышать что-либо; но в тот момент, когда к трубочке приставляется палка и вода направляется на резиновую перепонку, звуки музыкального ящика раздаются громко и слышны, я надеюсь во всех углах этой комнаты. Обыкновенно, описывая фонтан, говорят, что он играет; теперь мы видим, что фонтан может играть даже музыкальную пьесу. Но тут есть одна занятная особенность. При известной частоте колебаний струя разбивается легче, чем при какой-либо иной, или, другими словами, на некоторые звуки она отвечает как бы охотнее, чем на другие. Вы слышите, что, когда музыкальный ящик начинает играть, некоторые ноты особенно забавно подчеркиваются, напоминая тот же самый эффект, который получается, если на струны рояля положить монету.

Мыльные пленки на проволочных рамках

Возвращаясь теперь к мыльным пузырям, вспомним, что, как нами было установлено, катеноид и плоскость являются единственными поверхностями вращения, у которых нет кривизны и которые поэтому и в том случае, когда они образованы упругими перепонками, не производят давления. Существует множество других поверхностей, которые кажутся кривыми во всех направлениях и все же не имеют кривизны, а потому и не производят давления; но это не будут тела вращения, то есть их нельзя получить простым вращением некоторой кривой линии вокруг оси. Некоторое количество таких тел можно получить при помощи проволочных рамок различной формы, погружая их в мыльную воду. Вынимая рамки из воды, мы увидим удивительное разнообразие поверхностей без кривизны. Одна из таких поверхностей известна под названием винтовой поверхности. Чтобы получить ее, нужно лишь взять кусок проволоки, закрутить ее несколько раз в открытый завиток (называемый обыкновенно спиралью) и загнуть оба конца таким образом, чтобы они встретили другую, прямую проволоку, представляющую ось этой спирали. Винтовая поверхность, полученная погружением в мыльную воду проволочного прибора, стоит того, чтобы на нее посмотреть (рис. 47).