4. Две стихии

4.1. На все четыре стороны

История 1. Подводная война

Все капитаны уже сидели в кают-компании, не хватало только капитана Немо. Наконец появился и он, по лицу его было видно, что он серьезно обеспокоен.

— В чем дело, принц? — спросил его капитан Гулливер.
— Понимаете, я сужусь с Адмиралтейством флота Ее Величества. Англичане бросили в мой «Наутилус» глубинную бомбу. Само судно не пострадало — обшивка его прочна. Но в радиусе одной мили от места взрыва погибло все живое — все рыбы, моллюски, крабы и прочие морские обитатели. Вот я и хочу добиться, чтобы подводные взрывы навеки запретили.

Но английский адмирал, вызванный в суд, заявил, что мой иск — сущий бред, что он и не думал убивать рыб, что взрыв глубинной бомбы действует только на того, в кого она брошена, а обитатели моря и плавником не ведут. А если я и видел мертвых рыб, то подохли они от вида моего «Наутилуса».

• Как вы думаете, кто прав: капитан Немо или английский адмирал?
• Если бы вас пригласили на это судебное заседание экспертом, что бы вы сделали, чтобы убедить суд в своей правоте?

— Дорогие капитаны! — воскликнул капитан Врунгель, — взятка — сила, но факты сильнее. Мне во время плавания на «Беде» с глубинными бомбами сталкиваться не приходилось, а вот со взрывами поменьше...

История 2. Блез Паскаль против BOA CONSTRICTOR

Плывем мы как-то по Амазонке и видим — движется по реке навстречу удав, огромный такой, метров тридцать, и пасть — как пещера. А у меня никакого оружия, одна трубка в зубах.

— Фукс! — кричу, — подайте-ка что-нибудь потяжелее.

Тот подает мне какой-то тяжелый металлический цилиндр. Я запустил им в удава, а этот змей его проглотил и не поморщился — что ему такая пустяковина. Я в него вторым таким же — а он и второй глотает, и вдруг раздувается, шипит, из пасти пена хлещет... Ну, тут до меня и дошло, что это я два огнетушителя гаду ползучему скормил, они у него в пищеводе и столкнулись. А в них, в огнетушителях, давление-то ого-го!

И вот видим — всплывает над водой нечто: блестящий баллон огромных размеров, весьма оригинальной окраски, чудовищной формы...

• Какую форму в конце концов примет удав, если не лопнет?

— Браво, Христофор Бонифатьевич! — закричал Гулливер. — Впрочем, у меня тоже есть что рассказать по этому поводу.

История 3. Стрельба по воде

В Лилипутии есть интересная забава — стрельба из ружья по пустому деревянному ящику. Тому, у кого расположение отверстий в передней и задней стенках ящика совпадет, получает от короля приз — цветную нитку вокруг пояса. Однажды такая игра проводилась под проливным дождем, и ящик был полон воды. Королевский секретарь Рельдрессель прицелился по ящику, выстрелил — и...

• Что должно произойти с ящиком и с водой в нем?
• Попробуйте проделать этот опыт в школьном тире. Размеры ящика — около 20•10•10 см

— Причина всему этому одна, — вступил в разговор барон Мюнхгаузен, — закон природы. Я даже сам помогал моему другу — французскому ученому Блезу Паскалю его открывать.
— Расскажите, Карл, что же это за закон? — Попросил капитан Врунгель.

История 4. Живая вода науки

— Однажды вокруг мсье Паскаля собрались его многочисленные ученики. Самый любознательный ученик (а это был, конечно, я) принес с собой пластмассовую бутылку (это я ее из XX века захватил, в XVII их еще не было). Я провертел в бутылке несколько дырочек и налил в нее воду. «Зачем тебе это надо?» — Спросил меня мсье Паскаль. Вместо ответа я направил на него одну из дырочек и что было силы нажал на бутылку.

• Как вы думаете, что произошло?

Ну, конечно, все оказались мокрые, как мыши — и я, и мсье Паскаль, и его многочисленные ученики. А мсье Паскаль и говорит: «Это закон природы такой — давишь на воду в одну сторону — а брызгает во все».

— Вот Вы говорите «закон», — сказал Гулливер, — но почему это вода брызжет во все стороны, а если надавить на медяшку или на деревяшку — ну, словом, на что-то твердое, то оно будет двигаться в том направлении, в котором надавили?

Капитаны задумались, в кают-компании наступила тишина, но тут открылась дверь, и вошел матрос Фукс с бильярдным кием в руках.

— Господа капитаны! — сказал Фукс, — я слышал ваш вопрос и ,кажется, могу на него ответить.

История 5. Толкучка на зеленом сукне

Сегодня в бильярдной я видел небывалый случай. Мой партнер в последней партии так торопился, что забыл снять рамку с пирамиды из пятнадцати шаров перед тем, как эту пирамиду разбить. Ударил он по ней шестнадцатым шаром — вся пирамида и поехала по столу вместе с рамкой. А теперь вспомните, капитаны, если ударить по пирамиде без рамки, то шары разлетятся во все стороны, а два-три и в лузы попадут.

• Можете ли вы теперь объяснить, как связан закон Паскаля и молекулярное строение вещества?
• Проделайте этот опыт сами. Если у вас нет бильярда, опыт можно сделать с шашками на полированной доске..
• Чем бы закончился опыт, если вместо рамки соединить шары между собой стержнями или пружинами?

Теперь ясно, как доказать суду, что правы мы, а не английский адмирал! — сказал капитан Немо. — Возьмем бутылку с дырками, нальем в нее воды, самую большую дырку направим на адмирала и сожмем бутылку. И не знаю, выйдет ли суд сухим из воды!?

• Если бы вы были на месте капитана Немо — что бы вы сказали и показали в доказательство своей правоты?

Если на жидкость или газ оказать давление, то оно передается без изменения по всем направлениям. Этот закон называется законом Паскаля. Если же оказать давление на твердое тело, тогда то давление будет передаваться только в направлении приложенной силы. Это связано с молекулярным строением вещества: в твердом теле молекулы жестко связаны между собой, а в жидкости и газе — нет.

Лабораторная работа

Наполните баллон с дырочками подкрашенной водой, погрузите его в большой сосуд с чистой водой и надавите.

Что произойдет?

Сверхсильная жидкость

Перед вами — устройство под названием «гидравлический пресс» и его схема.

Разберитесь, как действует это устройство и для чего оно предназначено.

• Какое давление создается в узком цилиндре, если к малому поршню приложить силу f?
• Какое давление создается в широком цилиндре?
• Какая сила действует на большой поршень?
• Выполняется ли «золотое правило» механики?

Главная часть пресса — два сообщающихся цилиндра с площадями сечений s и S, заполненные жидкостью. Цилиндры герметично закрыты поршнями.

Прикладывая к малому поршню силу f, мы оказываем на жидкость давление

(1)

По закону Паскаля это давление передается в каждую точку жидкости, в том числе и в те ее точки, которые соприкасаются с большим поршнем. Поэтому на большой поршень действует сила

F = pS

(2)

Подставив (1) в (2), получим

По этой формуле можно определить выигрыш в силе.

4.2. Тайна всех океанов

• Уважаемый читатель, на какую глубину можете нырнуть вы лично?
• На какую глубину способен нырнуть рекордсмен по этой части?
• На какую глубину может нырнуть синий кит или, скажем, кашалот?
• До какой глубины погружается уважающая себя подводная лодка?
• Может ли она попасть в самые глубокие места океана?
• Как по вашему, какая главная причина препятствует покорению подводного царства?

«Лучше лежать на дне...»

Как-то раз капитан Врунгель нечаянно уронил за борт футляр красного дерева с хронометром внутри. Капитан Немо обещает достать прибор со дна в целости и сохранности, если, конечно, ящичек герметично закрыт. Глубина под килем — одна морская миля, что составляет 1,85 км.

• Сможет ли капитан Немо исполнить обещание?
• Можно ли определить силу, с которой вода действует на крышку ящика?
• По какой причине возникает эта сила?
• Каковы размеры столба воды, опирающегося на крышку ящика? Каков его объем?
• Какова масса этого столба?
• Какой будет сила давления столба? Каким будет давление столба?
• Действует ли это давление только на крышку ящика? Почему?