Хитрость Архимеда
Хитрость Архимеда
Современный ученый, впрочем, наверное, пояснил бы суть дела немного по-другому. «Всем известно, — сказал бы он, — если бросить в воду деревянную дощечку, она поплывет. А вот стальной гвоздь сразу утонет. Это происходит потому, что у дерева меньший удельный вес, чем у воды, а у стали — больший...»
Удельный вес — это вес кубика любого вещества со стороной, равной 1 см. Если мы мысленно вырежем такой кубик из дерева — он будет весить меньше 1 г, а из стали — больше. Вес же кубика воды как раз равен 1 г. Вот и получается: дерево плавает, потому что оно легче воды, а сталь тонет, поскольку тяжелее.
«Но ведь по морям и океанам плавают большие корабли, — возможно, вспомните вы. — Они сделаны из стали и все-таки не тонут...»
А не тонут они потому, что в данном случае инженеры пошли на хитрость. Суть ее заключается в следующем. Если мы сделаем из стали не сплошной кубик, а полый, заполненный воздухом внутри, то он будет плавать. Ему не позволит утонуть воздух, заключенный внутри. Примерно так же плавают и стальные суда — ведь внутри они тоже полые. Даже если заполним часть объема судна грузами и механизмами, все равно места для воздуха остается еще достаточно.
Существует даже специальный физический закон, объясняющий это явление.
«На тело, погруженное в жидкость, — гласит он, — действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх и равная весу жидкости, вытесненной им».
Этот закон каждый может проверить самостоятельно. Стоит нырнуть в пруд, бассейн или просто залезть в ванну с водой, как вы почувствуете: тело словно бы потеряло в весе. И если кубик, судно или тело вытесняют воды больше, чем весят сами, они плавают, если меньше — тонут.
Говорят, закон был открыт древнегреческим ученым Архимедом при довольно любопытных обстоятельствах. Сиракузский царь Гиерон заподозрил, что его новая корона сделана мастером не из чистого золота, а из сплава с другими металлами. Но так ли это? Проверку он поручил своему придворному мудрецу Архимеду.
Тот долго думал, как выполнить поручение царя. И в конце концов решил задачу. Причем идея пришла к нему в бане. Когда он погрузился в ванну, полную до краев водой, часть ее, конечно, выплеснулась на пол — ее вытеснило тело Архимеда. И это обстоятельство подсказало ученому ход решения. Он так обрадовался своему открытию, что тотчас выскочил из ванны и как был, мокрый, побежал домой по улицам родных Сиракуз с криком: «Эврика! Нашел!..»
Он действительно нашел способ, как решить задачу царя: Архимед опустил корону в сосуд, полный воды. Часть ее опять-таки выплеснулась. Ее объем был равен объему короны. А зная объем и вес царского украшения — взвесить-то его проще простого! — можно найти и удельный вес материала, из которого это изделие и было изготовлено. Для этого поделим вес на объем и получим вес в граммах кубика вещества со стороной в 1 см. Точно так же Архимед определил и удельный вес слитка из чистого золота. Осталось сравнить полученные результаты. При этом, говорит история, выяснилось, что ювелир все-таки смошенничал...
Говорят, так, в ванне, Архимед открыл свой закон...
Но мы несколько отвлеклись. Ведь эта книжка не об Архимеде и его открытиях... Главное для нас в этой истории вот что. Тот же физический закон, открытый Архимедом, распространяется не только на водное, но и на воздушное пространство; шарльер летает потому, что его наполняют водородом — газом, который легче воздуха. В монгольфьерах внутри хотя и находится воздух, но температура его гораздо выше, чем снаружи. А горячий воздух легче холодного. В этом можно убедиться с помощью простейшего опыта. К пламени зажженной свечи или газовой горелки сбоку можно поднести руку довольно близко. А вот над свечой тепло чувствуется на значительном расстоянии — нагретый воздух поднимается вверх.
Таким образом, для взлета воздушным шарам вовсе не нужно разгоняться, как самолетам. Они не взлетают, а всплывают в воздушном океане, подобно тому как в океане водном всплывает брошенная щепка или мячик.
Область науки, которая изучает неподвижный воздух, называется аэростатикой («статос» в переводе с греческого означает «неподвижный») в отличие от аэродинамики, которая познает законы движущегося воздуха.
Так что воздушные шары правильнее будет называть аэростатами, ведь зачастую они бывают отнюдь не круглыми.