Допустим, что большой корабль, например «QE2» (Queen Elizabeth 2), стоит у причала, и при этом на него не действуют никакие природные силы: ни ветер, ни морские течения. Если я, стоя на причале, толкну это судно в борт, сдвинется ли оно с места, пусть очень медленно и совсем чуть-чуть? Или существует некая сила трения покоя, возникающая в результате контакта корпуса корабля с молекулами воды, которую можно преодолеть только воздействием силы гораздо большей величины?
Когда я служил в ВМС Великобритании при короле Георге V, мне несколько раз случалось сдвигать эсминец в условиях, описанных вашим корреспондентом. Например, однажды в безветренную погоду в период прилива я, находясь на палубе одного корабля в Харидже (Эссекс), прижался животом к пиллерсу, дотянулся руками до леерной стойки стоявшего рядом другого корабля и со всех сил потянул его на себя. Примерно с полминуты не наблюдалось никаких результатов, но потом расстояние между судами начало медленно сокращаться, и вскоре они бесшумно, не дергаясь, сошлись. После того как воздействие силы на корабли прекратилось, они продолжали спокойно стоять борт к борту. Потом я стал делать толкающее движение, и примерно за тот же период времени они вернулись на свои прежние места. Это было относительно просто. «QE2» лишь немного больше эсминца ВМС Великобритании, поэтому, как мне кажется, потребовалось бы несколько больше времени на то, чтобы заставить его сдвинуться с места, но это — единственное отличие. Если ваш корреспондент найдет возможность (что маловероятно) провести подобный эксперимент со столь большим лайнером, я посоветовал бы ему задержать дыхание во время толчка.
Не существует никакой силы трения покоя, которую следует преодолеть, чтобы сдвинуть с места корабль при отсутствии ветра и течения. В принципе один человек относительно легко может сдвинуть с места большое судно. Это можно объяснить, оперируя понятиями «кинетическая энергия» (Е) и «количество движения». Возьмем корабль массой 20 000 т (m = 2?107 кг) Если такому судну задать скорость 1 см/с (v = 10-2 м/с), тогда его кинетическая энергия составит совсем небольшое число: 1000. Столько энергии тратит человек весом 51 кг при подъеме по лестничному маршу длиной 2 м. При скорости 1 см/с количество движения судна (mv — масса, умноженная на скорость) составит 2?107?10-2 = 2?105 Н•c. Такой импульс силы может сообщить судну человек весом в 51 кг, наваливаясь на него всей массой тела в течение 400 секунд: 51?g?400 = 2?105 Н•c (g = 9,8 м/с2 — ускорение силы тяжести). Если этот человек будет толкать корабль, всем телом упершись в причальный трос, к тому времени, когда корабль начнет двигаться со скоростью 1 см/с, то он совершит такую же работу, как при спуске по лестничному маршу длиной 2 м. В сущности, когда корабль будет приведен в движение, с такой же скоростью начнет перемещаться и соответствующий объем воды. Получается, что значения кинетической энергии и количества движения, вычисленные выше, несколько занижены. Но главный вывод остается неизменным: один человек без посторонней помощи способен без особого труда сдвинуть корабль с места.
Корабль сдвинется с места. В текучей среде сила трения покоя не возникает. Силы трения, возникающие в текучей среде, прямо пропорциональны скорости движения судна. Если скорость движения судна близка к нулю, то и значение этих сил фактически равно нулю. Так что толкайте. Желаю удачи!
Стеклянная преграда
Два внешних стекла в иллюминаторах авиалайнера разделяет крошечный металлический цилиндр, который всегда находится не в центре, а в нижней части окна, и зачастую вокруг него скапливаются капли конденсата. Для чего он нужен и из какого материала он сделан?
Иллюминаторы авиалайнера обычно состоят из трех или более стеклянных (или акриловых) панелей, изолирующих салон от сверхнизких температур за бортом самолета. Крошечный серебристый цилиндр — это на самом деле окантовка маленького отверстия, просверленного в средней панели, благодаря которому равномерно распределяется давление между панелями и до минимума снижается конвекция. Конденсация вокруг отверстия происходит за счет его внутреннего охлаждения. Там часто образуется лед. Отверстие специально располагают у нижнего края панели, чтобы конденсат не скапливался на просмотровой части окна, а также для того, чтобы снизить вероятность возникновения трещины между отверстием и краем окна и не допустить затекания капель избыточного конденсата в отверстие, где они могут превратиться в лед и блокировать его.
Пристегните ремни
Недавно я возвращался из отпуска на большом авиалайнере. Во время полета мы попали в зону сильной турбулентности. Еда и напитки полетели в разные стороны, дверцы верхних полок пооткрывались, пассажиры стали кричать и плакать, и даже бортпроводники были испуганы, чуть ли не ползком пробирались по проходу, пытаясь найти убежище. Примерно на протяжении 5 секунд самолет, казалось, падал вниз. Насколько велика была опасность? У нас создалось впечатление, что самолет вот-вот рухнет на землю. Известны ли такие случаи?
Ваш корреспондент испытал воздействие турбулентности ясного неба (ТЯН). Пилоты не видят зоны турбулентности, а ТЯН и в самом деле может стать причиной авиакатастрофы, особенно если воздушное судно попадает в зону турбулентности сразу же после взлета или перед самой посадкой. С 1981 года зарегистрировано 350 случаев попадания самолетов в зоны сильной турбулентности. Считается, что именно по причине ТЯН случаются травмы во время полета: в США ежегодно около 60 пассажиров получают травмы в результате ТЯН. Поэтому и советуют пассажирам сидеть в полете пристегнутыми ремнями безопасности. Существует пять главных причин, вызывающих ТЯН: реактивный поток, вихревой след другого самолета, воздушный поток над горами, восходящий поток теплого воздуха, микровзрыв — кратковременно действующий мощный нисходящий воздушный поток, связанный с дождем и грозовыми облаками, который растекается по земле и создает сдвиг ветра. «Болтанка», о которой идет речь в вопросе, судя по всему, была вызвана реактивной струей. Самолеты, выполняющие многочасовые рейсы, по возможности стараются лететь вдоль реактивного потока, но, поскольку струйные течения обычно встречаются на высоте более 12 000 м, самолеты часто пролетают под ними, а там возникают зоны турбулентности. Если самолет попадает в нисходящий воздушный поток, его крылья теряют подъемную силу, и он резко снижается. При этом пассажиры, не пристегнутые ремнями, или незакрепленные вещи с разной силой ударяются о потолок. В таких случаях, как правило, в первую очередь получают травмы бортпроводники. Когда самолет выбирается из нисходящего воздушного потока, его крылья вновь обретают подъемную силу, при этом раздается громкий шум. Крылья самолета сконструированы таким образом, что
