Текст книги "Почему у пингвинов не мерзнут лапы? и еще 114 вопросов, которые поставят в тупик любого ученого"
Автор книги: Мик О'Хара
сообщить о нарушении
Текущая страница: 12 (всего у книги 12 страниц)
Подобно этому, если ехать на велосипеде наклонившись, велосипед будет поворачивать и в конце концов опишет круг. Бумеранг делает то же самое.
Алан ЧестерШеффилд, Южный Йоркшир, Великобритания
Возвращение бумеранга – сочетание аэродинамического и гироскопического эффектов. По сути дела, бумеранг – вращающееся крыло из двух и более лопастей аэродинамического профиля. Его бросают так, чтобы плоскость вращения находилась под углом 20° к вертикали и чтобы он быстро вращался (делал около 10 оборотов в секунду), чтобы верхние лопасти двигались в общем направлении движения. Поэтому верхняя часть бумеранга движется по воздуху быстрее нижней. Быстро движущиеся лопасти создают большую подъемную силу, чем медленно движущиеся. Возникает общая сила в направлении поворота плюс опрокидывающий вращающий момент.
Благодаря вращению бумеранг ведет себя как гироскоп. Когда возникает вращающий момент, гироскопический эффект заставляет бумеранг повернуться вокруг другой, почти вертикальной, оси. Таким образом меняется плоскость вращения бумеранга – он описывает дугу и возвращается к хозяину.
В движении бумеранга прослеживаются и другие эффекты – например, стремление к плоскому движению на обратном пути: вместо того чтобы двигаться под углом 20° к вертикали, он перемещается почти горизонтально. Это явление вызвано рядом аэродинамических эффектов в сочетании с гироскопической прецессией. Наиболее значительный эффект заключается в том, что лопасти на ведущей стороне вращающегося бумеранга создают подъемную силу большей величины, чем лопасти на ведомой стороне, из-за нарушения структуры воздушного
потока со стороны ведомых лопастей. Это вновь вызывает вращение, которое поворачивает бумеранг к горизонтальной плоскости. Подробно весь процесс объясняется в статье Феликса Гесса в ноябрьском номере Scientific Americanза 1968 год.
Ричард Келсо и Филип КатлерУниверситет Аделаиды, Южная Австралия
Если ограничиться простым ответом, большинство бумерангов не вернулись и возвращаться не собирались. Австралийские аборигены изготавливают бумеранги для охоты и сражений, а не для развлечения и игр, поэтому бумеранги, прилетающие обратно к хозяевам, известны далеко не на всем австралийском материке. Многим аборигенам улетевший бумеранг заменяют свежая пища или поверженный враг.
Я видел, как племя варлпири бросает бумеранг карли и поражает цель с расстояния более 100 метров. Наиболее опытные охотники мечут это смертоносное оружие с поразительной легкостью. Кроме того, варлпири в качестве оружия используют бумеранги вирлки (крючкообразные или в форме семерки).
Даже в тех районах Австралии, где летающие бумеранги не изготавливают, похожие на них парные лопасти используют в качестве ударных инструментов для церемоний. Такие бумеранги привозят для ритуальных целей за тысячи километров.
В Австралии делают множество самых разнообразных бумерангов. О них можно узнать в книге «Бумеранг: символ Австралии» (Boomerang: Behind an Australian Icon) Филипа Джонса, изданной Музеем Южной Австралии.
Чипе МаккинолтиНайтклифф, Северная территория, Австралия!
Щелкающий бич
«Почему конец кнута щелкает?»
Дэвид Инне Фарнхем, Суррей, Великобритания
Щелканье кнута – на самом деле звуковой удар, вызванный достижением звукового барьера. Это вполне возможно, потому что кнут суживается к кончику. При взмахе энергия, приданная ручке, волной проходит по всей длине кнута. Пока волна движется по суживающемуся кнуту, поперечное сечение и масса кнута на ее пути уменьшаются. Энергия этой волны – функция массы и скорости, и, поскольку она должна быть сохранена, при уменьшении массы скорость возрастает. Следовательно, волна распространяется все быстрее и быстрее, а к моменту достижения кончика кнута приобретает скорость звука.
Майк КаппОксфорд, Великобритания
Когда волна достигает кончика кнута, ей предстоит рассеяться. Часть энергии уходит в воздух, часть – в отраженную волну, пробегающую по кнуту в обратном направлении. В тот момент, когда волна достигает кончика кнута и уже собирается в обратный путь, на краткое время она приобретает колоссальное ускорение. Результат этого ускорения имеет сверхзвуковую природу.
Эндрю ПлантЛаймингтон, Гемпшир, Великобритания
Пролитый свет
«На лабораторной работе по физике наш учитель поставил зажженную свечу на вращающийся столик. Мы думали, что при вращении столика увидим, как кончик свечи отклонится наружу, а он вместо этого указывал внутрь круга. Это явление не смог объяснить даже директор школы. Может быть, вы сможете?»
Рут ХейвлендБетус-и-Коэд, Гуинет, Великобритания
Да, читатели смогли, но несмотря на то что ответов пришло много, понадобилось объединить их, чтобы составить ясное представление. Скажем сразу, что задача действительно серьезная. – Ред.
Моей первой реакцией было недоверие. Я поставил опыт сам – и действительно, пламя повело себя по-другому. Оно тянулось за свечой, которая вращалась по орбите вокруг центра столика. Точно так же пламя ведет себя, когда мы несем в руках зажженную свечу.
Гарет КеллиУчитель физики, школа Пенглес, Аберистуит, Дивед, Великобритания
Прочитав вопрос, я нашел у себя на кухне свечу и поставил ее на вращающуюся доску для сыра. При скорости примерно 60 оборотов в минуту пламя просто тянулось за свечой и не отклонялось ни внутрь круга, ни наружу. Позднее в тот же день я повторил эксперимент с проигрывателем для пластинок, включенным на 78 оборотов в минуту, и результат оказался тем же. Или я что-то упустил?
Джон ЭштонМонмут, Гуэнт, Великобритания
Да, читатели из Диведа и Гуэнта, вы действительно кое-что упустили, хотя ваша деятельность и честность достойны похвал. Итак, сначала… – Ред.
Чтобы увидеть этот эффект, свечу следует поместить в какой-нибудь сосуд, иначе пламя оттянется назад. Итак, свечу – в банку, банку – на край вращающегося столика.
Дэвид МейУчитель физики, муниципальный колледж Хинд-Лейз, Шепшед, Лестершир, Великобритания
Причина, по которой пламя свечи направлено внутрь круга, – слабая центробежная сила, которую создает вращающийся столик.
Дэвид БлейкСтерлинг, Великобритания
По мере вращения воздуха в банке на центрифуге более плотный воздух выходит с предсказуемыми последствиями. – Ред.
Пламя свечи наклоняется к центру круга по тем же причинам, по которым пламя направлено вверх, а не вниз. Нагретый пламенем воздух не такой плотный, как окружающий, поэтому более плотный воздух выходит из банки, отклоняя пламя свечи внутрь.
Если бы я была придирой, то возразила бы, что движение менее плотного пламени свечи ускоряет та же центростремительная сила. Согласно известному закону Ньютона для одной и той же силы произведение массы и ускорения одинаково. Если же масса уменьшится, ускорение должно возрасти. А школьникам достаточно просто понять, что сила больше действует на плотный воздух.
Сью-Энн БоулингУниверситет Аляски, Фэрбенкс, Аляска, США
Можно также перейти к системам координат и математике. – Ред.
Понять, почему пламя свечи указывает внутрь круга, гораздо легче, если рассмотреть эту задачу в линейной системе координат. Представим, что вы едете в машине и держите за веревочку шарик с гелием. Вы резко затормозили. Что случилось с шариком? Ремень безопасности врезался вам в тело, а шарик отнесло к заднему сиденью. Все потому, что воздуху в машине присуща инерция, он продолжает двигаться вперед вместе с вами, а шарик стремится в область самого низкого давления и низкой плотности воздуха – в заднюю часть салона.
Подобно этому, пламя свечи обладает «плавучестью», своей формой оно обязано сложному взаимодействию между горячим воском у фитиля и температурой окружающего воздуха. Поэтому пламя тоже уплывает в направлении самого низкого давления – к оси вращения. Закончим аналогию: свеча, как и машина, движется с ускорением по отношению к воздуху, окружающему пламя, поэтому воздух направлен из крута радиально по отношению к свече, а пламя – к центру круга.
Том ТраллУниверситет Тасмании, Австралия
В закрытой банке менее плотные газы пламени будут вытесняться к центру вращения под действием центростремительной силы. Можно определить арктангенс угла пламени (a/g)в плоскости с вертикалью (где а —центростремительное ускорение).
Тот же эффект можно продемонстрировать с помощью наполненного гелием шарика в машине. Шарик отклоняется вперед при ускорении, назад – при торможении применима та же формула. Для машины, которая обходит поворот дороги по дуге радиусом 20 метров со скоростью 50 километров в час отклонение должно составить около 44°.
Нил ХенриксонРектор высшей школы Джеймса Янга, Эдинбург, Великобритания
И еще более простая демонстрация того же эффекта. – Ред.
Если поставить спиртовой уровень на вращающийся столик, расположив его как спицу в велосипедном колесе, а затем раскрутить столик, пузырек воздуха быстро придвинется внутрь круга. Более тяжелый спирт отталкивает к центру круга легкий пузырек.
Колин СиддонсБрэдфорд, Западный Йоркшир, Великобритания
Мячи с отклонениями
«Я играю в разные игры с мячом и часто вижу эффект Магнуса, который заставляет мяч, вращающийся по часовой стрелке (если смотреть сверху), отклоняться вправо. Если мяч подкрутить в обратном направлении, его полет будет долгим, по плавной траектории. Такие эффекты можно продемонстрировать с помощью кожаных футбольных мячей, мячей для большого и настольного тенниса. Но если попробовать подкрутить пластмассовый футбольный мяч, какие продают на заправках и пляжах, наблюдается совсем другое явление: вращение по часовой стрелке создает отклонение влево, а подкручивание в обратном направлении завершается досадным падением. Эти мячи такие же, как для настольного тенниса, только побольше, на них нет ни впадинок, ни других отметок, почему же они по-другому реагируют на подкручивание?»
Ричард БриджуотерУолсолл, Западный Мидлендс, Великобритания
Этот феномен подробно описывался в статье «Изнанка игры в мяч» (The seamy side of swing bowling), опубликованной на с. 21 журнала New Scientist от 21 августа 1993 года; его удобнее всего объяснять с точки зрения «отделения пограничного слоя».
Когда мяч летит по воздуху, его поверхность покрыта тонким слоем воздуха, который мяч гонит с собой. Далее располагается непотревоженный воздух. Между воздушной пленкой и спокойным воздухом можно выделить тонкий пограничный слой. Перед мячом этот слой двигается медленно. Но, обтекая мяч, он постепенно набирает скорость и оказывает меньше давления (согласно закону Бернулли, который гласит, что, чем быстрее течет жидкость, тем меньшее давление она оказывает).
В определенный момент пограничный слой отделяется от поверхности мяча. Если мяч круглый и не подкрученный, это происходит в один и тот же момент на всей поверхности мяча. Если мяч подкрученный, отделение пограничного слоя происходит асимметрично, поэтому на одной стороне мяча пограничный слой занимает большую площадь, чем на другой. В итоге с одной стороны от мяча образуется большая область низкого давления, которая толкает мяч вбок.
При сильном свинге (созданном эффектом Магнуса – Робинса) вращающийся мяч несет с собой очень тонкий слой воздуха. Он смещает точку отделения пограничного слоя к задней части мяча, где вращение происходит в том же направлении, что и в окружающем потоке воздуха, и к передней части бока мяча, который движется против движения воздушного потока. Итогом становится область низкого давления на боку мяча, где продолжается пограничный слой, заставляющий мяч вращаться в этом направлении. Вот почему вращение по часовой стрелке вызывает отклонение мяча вправо. (Еще один способ описания происходящего: сдвиг точки отделения пограничного слоя смещает линии воздушного тока вокруг мяча и за ним в одну сторону, поэтому мяч отклоняется в другую).
Все это означает, что поток в пограничном слое ламинарный, его гладкие слои движутся один по другому, не перемешиваясь. На практике часть потока может быть турбулентной, с перемешиванием слоев воздуха, именно в этом случае может произойти смена направления вращения. Эксперименты показали, что турбулентные потоки держатся у поверхности мяча дольше, чем ламинарные. Поэтому если пограничный слой является турбулентным с одной стороны и ламинарным с другой, давление будет ниже в зоне турбулентности и мяч повернется в эту сторону.
При определенных обстоятельствах турбулентность может развиться сначала на той стороне мяча, которая движется против воздушного потока, поэтому здесь пограничный слой отделится позднее. Результатом будет обратный поворот. Образование турбулентной зоны зависит от вида мяча, его скорости, размера и вращения, поэтому обратное вращение встречается в некоторых видах спорта чаще, чем в остальных (см. следующие ответы).
В таких играх, как крикет, в которых используются мячи со швами, у подающих есть дополнительные возможности создать прямое или обратное вращение с помощью турбулентности. Опытные игроки могут подать мяч так, что он закрутится швом к воздуху под определенным углом. Шов влияет на поток воздуха, вызывает турбулентность пограничного слоя только на той стороне, где есть этот шов. Когда позднее пограничный шов отделяется, мяч закручивается непредсказуемо.
При достаточно быстрой подаче можно закрутить мяч в обратную сторону. Если мяч летит с огромной скоростью (более 130 километров в час), как бывает при подаче игроков мирового класса, воздух движется настолько быстро, что пограничный слой становится турбулентным еще до того, как достигнет области шва на мяче. В этом случае шов отталкивает пограничный слой, способствует его отделению от мяча раньше со стороны шва. После этого мяч неожиданно отклоняется в противоположном направлении. Это и есть знаменитый крученый мяч.
Такого же эффекта могут добиться рядовые игроки в крикет, если у них заслуженный мяч: на шероховатой поверхности турбулентный пограничный слой образуется легче. Разумеется, умышленная порча мяча запрещена правилами. – Ред.
Обратное отклонение пластмассового футбольного мяча происходит из-за отделения пограничного слоя. Сбоку от мяча, где относительная скорость воздуха и мяча больше, поток воздуха в пограничном слое становится турбулентным. С другой стороны он остается ламинарным. Ламинарный пограничный слой отделяется от поверхности мяча сразу же, как только поток воздуха перестает прижимать его к поверхности. В отличие от него, турбулентный пограничный слой остается в контакте с поверхностью мяча дальше по его окружности. В итоге задняя по ходу движения часть мяча отклоняется в направлении, противоположном его вращению. Возникает сила, направленная к боку мяча, который движется в направлении, противоположном потоку воздуха (справа налево – для мяча, закрученного по часовой стрелке).
Эксперименты показывают, что основной фактор, управляющий отклонениями мяча, – отношение скорости вращения его поверхности к скорости прямолинейного движения. Обратное отклонение наблюдается, когда это соотношение мало (меньше 0,4), а эффект Магнуса проявляется при более высоких соотношениях. Этим объясняется, почему быстро крутящийся теннисный мяч вращается в направлении, противоположном футбольному.
Оливер ХарленУниверситет Лидса, Западный Йоркшир, Великобритания
Отклонение вращающегося мяча обычно приписывают эффекту Магнуса, но еще за 100 лет до Гейнриха Магнуса Бенджамин Робине изучал вращение пушечных ядер, а в 1742 году опубликовал подробное объяснение, почему ядра даже в безветренные дни отклоняются от траектории.
Брайан УилкинсВеллингтон, Новая Зеландия
В настоящее время во многих публикациях эффект называется эффектом Магнуса – Робинса. Не следует забывать, что еще в 1672 году Исаак Ньютон писал о том, как вращение влияет на полет ядра. – Ред.
Красное каление
«Чем вызвано появление разных цветов на чистой поверхности закаливаемого железа или стали после нагревания и охлаждения? Цвета варьируются от желтого при нагревании металла до 200 °C до золотистого, коричневого, лилового, синего и, наконец, черного при нагревании до 600 °C. И поскольку окисленная голубоватая или лиловая поверхность встречается у стальных часовых механизмов, прекрасно сохранившихся с XIX века, хотелось бы узнать, какова физическая природа этого прозрачного и очень стойкого цветного слоя?»
Джон РоулендАллесири, Дербишир, Великобритания
Горячие печные газы, применяемые для тепловой обработки стали, окисляют элементы, содержащиеся в сплаве, например хром, чтобы образовать тонкую поверхностную пленку. Эта пленка искажает видимые световые волны и создает цветовые эффекты, о которых упоминает автор вопроса.
Толщина пленки определяет видимый цвет стали, поскольку она влияет на распространение света с разной длиной волны. Более тонкие пленки, образующиеся при низких температурах, кажутся желтыми или золотистыми. Толстые пленки на стали – светло-голубыми. Самые толстые пленки иссиня-черные или черные.
Цвета закалки на чистой стали нестойкие, обычно они пропадают, если от ржавчины увеличивается толщина поверхностной пленки, где образуются наслоения окислов железа. Многие детали часов, упомянутых в вопросе, обязаны стойкостью цветов закалки практике выдерживания закаливаемой стали в жире кашалота. Этот жир создает прозрачное восковое защитное покрытие на оксидных пленках и надолго сохраняет их цвет. Широкое применение этого метода имело один недостаток: оно стало причиной сокращения численности кашалотов.
Дейл МакинтайрДхаран, Саудовская Аравия
Воздушный пузырь
«Мы провели опыт, о котором нам рассказывали учителя естествознания: стоящую в воде свечу надо накрыть перевернутым стаканом. Когда свеча гаснет, уровень воды в стакане повышается.
Нам объяснили, что повышение уровня воды вызвано тем, что при горении свечи расходовался кислород. Но мы поставили под стакан четыре свечи вместо одной, а уровень воды поднялся гораздо выше. Почему?»
Эмма, Ребекка и Эндрю ФистНорвуд, Тасмания, Австралия
Вопрос Эммы, Ребекки и Эндрю о вполне понятном эксперименте со одной свечой или несколькими свечами показывает, как молодые и пытливые умы опровергают ошибочные объяснения, которые школьные учителя физики повторяют десятилетиями.
Поглощение кислорода может отчасти быть причиной повышения уровня воды, потому что данный объем на моль кислорода сожжет углерод воска с образованием примерно такого же объема на моль углекислого газа и водород с образованием двух объемов на моль водяного пара соответственно.
Первый частично растворится в воде, а последний почти полностью конденсируется. Это приведет к чистому уменьшению объема пара.
Но все это – второстепенные детали, главное – тепло, созданное горящей свечой или свечами. К тому времени, как мы накрываем их перевернутым стаканом, свечи успевают повысить температуру вокруг них сильнее, чем сделала бы одна свеча.
Когда свеча или свечи гаснут, окружающий их воздух сжимается, поскольку остывает, а степень сжатия прямо пропорциональна начальной средней температуре объема воздуха под стаканом. Так что чем больше свечей, тем больше тепла, тем выше температура и выше уровень воды в стакане при охлаждении воздуха.
Вот наглядное доказательство того, что нельзя верить учителям на слово, не задав предварительно несколько вопросов по существу.
Леопольд ФлатинВена, Австрия
Поздравляю детей, которые экспериментально опровергли хрестоматийное заблуждение насчет свечи, перевернутой банки, емкости с водой и предположительного выжигания всего кислорода из банки.
Увидев, как четыре горящие свечи заставили уровень воды в банке подняться еще выше, они поняли, что основная причина этого эффекта – тепло свечей, от которого воздух в банке расширяется. Они наверняка заметили, что при расширении воздух издавал булькающие звуки, выходя из-под края банки. После того как свечи потухли, наступила краткая пауза, и только потом уровень воды поднялся – когда оставшийся воздух остыл и снова сжался.
Пламя свечи сжигает лишь небольшую часть имеющегося в его распоряжении кислорода. Поэтому неверным будет утверждение, что этот эксперимент можно объяснить изменением количественного содержания кислорода в воздухе.
Иен РасселлInteractive Science Limited, Хай-Пик, Дербишир, Великобритания
Отчасти этот эффект вызван толщиной трех дополнительных свечей. Его можно добиться, используя одну свечу переменной толщины. Чем толще свеча, тем выше поднимается вода.
Вода в стакане или в банке втиснута в промежутки между свечами и стеклом. Чем уже эти промежутки, тем выше поднимется вода.
ПитерМакгрегор Гринок, Стратклайд, Великобритания
Дутая величина
«Почему шарики с гелием так быстро сдуваются? Когда дети приносят из гостей домой шарики, то гелиевые уже на следующее утро становятся маленькими и сморщенными. Я понимаю, что гелий должен выходить из них, но, видимо, не только в этом дело, потому что обычные шарики, наполненные воздухом, остаются надутыми гораздо дольше».
Джон СторрГрейт-Корби, Камбрия, Великобритания
Гелий – легкий, одноатомный газ без вкуса, цвета и запаха. В итоге частицы гелия – самые маленькие по сравнению с частицами других газов. Его атомы имеют диаметр всего 0,1 нанометра и вполне способны в процессе диффузии проникать сквозь металлическую пленку. Поскольку гелий проникает даже сквозь мелкие поры, его используют для обнаружения утечек в промышленных и лабораторных вакуумных системах. Молекулы азота и кислорода гораздо крупнее, чем атомы гелия, а это значит, что они не могут проникнуть сквозь стенки шарика. Это все равно что просеивать через сито песок и мелкие камешки: песок утекает через него без труда, потому что он состоит из более мелких частиц.
Еще один фактор, который увеличивает потери на диффузию, – вязкоэластичный материал, из которого сделаны шарики. Он состоит из спутанной массы полимерных нитей, немного похожих на спагетти в тарелке. Полимерные нити не могут плотно прилегать друг к другу, между ними есть отверстия, через которые проходит гелий, поэтому даже при низком давлении происходит диффузия гелия через стенки шара. Когда шарик надут, полимер растягивается, стенки становятся тоньше, гелию легче проникнуть через них, молекулярная структура становится более открытой, что облегчает диффузию, а повышенное давление служит для нее движущей силой. Именно по этим причинам шарик быстро начинает сдуваться, а потом, когда он уменьшается в размерах, процесс замедляется.
Гелиевые шарики, имеющиеся в продаже, делают из непористых и неэластичных материалов с покрытием, уменьшающим потери гелия, хотя даже через них за день утекает много гелия – как раз столько, чтобы разочаровать детей и взрослых на следующее утро после покупки шарика.
Гэвин УитейкерХериот, Бордерс, Великобритания
Атомы гелия очень маленькие и легкие. Они способны в процессе диффузии проникать сквозь тонкую растянутую резину шарика, пробираясь через поры размером с атом. Молекулы воздуха, в основном кислорода и азота, гораздо крупнее и тяжелее, диффузия в них происходит значительно медленнее. Вдобавок повышенное давление внутри шарика выталкивает гелий сквозь стенки – это еще один фактор, усиливающий вытекание гелия наружу.
Поскольку в воздухе почти нет гелия, изнутри шарика о стенки ударяется гораздо больше атомов гелия, чем снаружи; наблюдается вытекание гелия из шарика. Но обратите внимание: шарик сдувается не полностью. Это происходит потому, что внутрь проникает воздух, молекул которого на наружной поверхности шарика больше, чем на внутренней.
Неожиданный эффект будет достигнут, если наполнить шарик газом гексафторидом серы с крупными и очень тяжелыми молекулами, которые едва ли способны проникнуть сквозь резину. Но как и в случае с гелием, на наружной поверхности шарика по-прежнему много молекул воздуха, которые проникают внутрь. Поэтому шарик постепенно увеличивается в размерах.
ХарвиРатт Кафедра электроники и компьютерной техники, Университет Саутгемптона, Великобритания
В шахте
«Если вдруг окажешься в свободно падающем лифте, каким образом можно смягчить падение? Может быть, поможет, если подпрыгнуть в тот момент, когда лифт ударится о дно шахты?»
Найджел ОсборнАмершем, Бакингемшир, Великобритания
Несмотря на все голливудские клише, свободное падение лифта в шахту почти невозможно – благодаря запатентованному Элайшей Отисом в XIX веке автоматическому тормозу, реагирующему на ускорение. Как только кабина начинает падать, многочисленные пружинные рычаги срабатывают и удерживают ее в шахте.
Что касается борьбы за выживание, вероятно, лучшее, что можно сделать, – лечь на пол лицом вверх и подложить руки под голову, чтобы смягчить удар, хотя в свободном падении выполнить эту задачу нелегко.
Если подпрыгнуть перед ударом, вы просто отдалите его на несколько миллисекунд. И потом, как вы узнаете, когда уже пора подпрыгивать? Если вы поспешите всего на мгновение, то сначала ударитесь головой о потолок, а потом ногами о пол кабины.
И даже если вы точно рассчитаете время прыжка, вам понадобится приложить такую силу, чтобы подпрыгнуть на высоту, с которой упал лифт (например, если лифт упал с высоты 100 метров, с помощью прыжка спасется только тот, кто способен подпрыгнуть в воздух на 100 метров). Таким людям лифт ни к чему.
Кит УолтереСкофилдс, Новый Южный Уэльс, Австралия
Если подпрыгнуть за мгновение до удара о дно шахты и придать себе начальную скорость, направленную вверх относительно движения лифта и равную ему по величине, сначала вы ударитесь головой о крышу кабины. Кроме того, подпрыгнуть будет сложно: при падении вы окажетесь невесомым, а ручки, за которые можно подтянуться к потолку, в кабине не предусмотрены.
К счастью, перед самым ударом крыша с ускорением отдалится от вас (при условии, что крыша сохранит форму после удара!) с той же относительной скоростью, с которой двигаетесь вы. Пол последует ее примеру, но двигаться будет в вашу сторону. При этом вы приземлитесь на пол с высоты нескольких сантиметров и окажетесь на полу, который будет двигаться вверх с той же относительной скоростью.
Но здесь возникает пара проблем. Чтобы развить такую скорость, у вас должна быть возможность подпрыгнуть на такую же высоту, с которой упал лифт. И даже если вы на это способны, ускорение для такого прыжка сравнимо с тем, которое возникает при ударе о дно.
В таком случае по уже понятным причинам можно считать, что даже невысокий прыжок смягчит удар.
Алекс УилсонТаффли, Глостершир, Великобритания
Я вижу три способа увеличить ваши шансы на выживание, хотя они и сомнительны. Первый уже упомянули надо подпрыгнуть как можно энергичнее перед ударом, чтобы хоть немного смягчить его. Второй – прихватить с собой что-нибудь мягкое, например одежду, и подложить под себя перед ударом. При этом увеличится время замедления скорости перед столкновением и слегка уменьшится потенциальный ущерб. Если вам не дороги свои ноги, можно попробовать использовать их как зоны деформации, хотя это будет довольно болезненно. Третий способ едва ли достоин упоминания. Можно попробовать растянуться как можно шире и удерживаться в таком положении, чтобы увеличить площадь поверхности лифта. Таким образом можно на неопределенную величину снизить скорость на конечном участке пути.
Дэвид ФоулТоллертон, Ноттингемшир, Великобритания
Черное и белое
«Когда я работал на заводе, где производили угольный порошок, я заметил черный отпечаток своего большого пальца на бутерброде. И задумался, почему хлеб, картофель, рис и сахар, состоящие в основном из углерода, не черные».
Дуглас ТомпсонХолиуэлл, Флинтшир, Великобритания
Удобнее всего объяснить это на примере. Натрий вступает в бурную реакцию с водой, хлор – ядовитый зеленовато-желтый газ. Но хлорид натрия, вещество, содержащее эти два элемента, – безобидная пищевая соль, обладающая свойствами, разительно отличающимися от свойств ее компонентов.
Черный порошок для копировальных аппаратов – измельченный углерод в его элементарной форме. Частицы очень малы и расположены беспорядочно. Падающий на них свет поглощается и не отражается, поэтому порошок кажется черным. Бутерброд, несомненно, содержит углерод, но не в элементарной форме. В данном случае он соединен с кислородом и водородом в составе углеводородов. У таких соединений есть свои свойства, не имеющие ничего общего со свойствами составляющих их элементов. Ломтики хлеба довольно хорошо отражают свет с разной длиной волны, поэтому, когда мы смотрим на хлеб при дневном свете, он выглядит белым.
Ричард ХаниОнтарио, Канада
Углерод обычно пребывает в твердой аморфной форме, это значит, что ему недостает упорядоченной кристаллической решетки. По этой причине, а также из-за положения отдельных электронов на внешней орбите атома углерода свет поглощается, а не отражается. Это значит, что атомы углерода в графите, копоти и черном угле кажутся черными.
Алмаз – тоже углерод, но обычно прозрачный, потому что в его кристаллической решетке электроны занимают другие положения и создают бесцветный кристалл. Алмазы могут иметь окраску, если в них присутствуют атомы других элементов, обычно – металлов, а связи с электронами меняются. Так появляются голубые, желтые, розовые и зеленые алмазы.
Г.Уильям БарнсУоррингтон, Пенсильвания, США
Углерод присутствует в таких продуктах, как хлеб и картофель, в форме гидратов, т. е. он химически связан с водой и потому не кажется черным. Чтобы он снова стал черным, необходимо удалить воду, обычно путем нагревания. Вот почему подгоревший тост черный.
Сахар – тоже углерод и вода. Но если добавить концентрированную серную кислоту, вы увидите, как она высосет из сахара воду, оставив один черный углерод.
Дункан ХоггФарнхем, Суррей, Великобритания
