ФІЗИКА НА ПЛЯЖІ

Наука і життя // Ілюстрації

Наука і життя // Ілюстрації

Змочуючи стінки вузької трубочки, рідина піднімається по ним під дією капілярних сил. Чим вже трубка, тим більше висота підйому рідини.

Паперова трубка, засипана шаром піску, що не сомнется, навіть якщо сильно натиснути на піщану гірку: тиск розподілиться між піщинками, що утворюють свого роду арки в товщі шару.

В арці кожен елемент перетворює зовнішнє навантаження в бічний тиск, яке направлено уздовж арочного склепіння. Всі елементи знаходяться в напруженому, стислому стані, передаючи тиск основи арки - п'яті.

Пісочний годинник. Лунка утворюється над отвором, через яке висипається пісок.

<

>

Давайте сумісний відпочинок на пляжі з розглядом фізичної сутності відбуваються при цьому явищ. Звичне диво - сонячне світло. Завдяки йому ми, не торкаючись до предметів, маємо уявлення про їх формі, взаємне розташування і характер їх поверхні. Світла ми зобов'язані многоцветьем світу. А на пляжі насолоджуємося сонячним теплом - енергією електромагнітного випромінювання Сонця.

Нагадаємо, що між джерелом випромінювання - Сонцем і нашою Землею лежить 150 мільйонів кілометрів майже повного вакууму. Електромагнітне випромінювання долає цю відстань за вісім хвилин майже без втрат, відчутно нагріваючи всі предмети на пляжі.

Підставивши тіло жарким променям, уявімо, яку ж потужність має їх джерело - термоядерний реактор Сонце, якщо ослаблення розходиться від нього випромінювання пропорційно квадрату відстані і на частку Землі припадає лише близько половини мільярдної частини (0,45.10-9) його випромінювання. Але і цього цілком достатньо для створення сприятливого клімату і умов життя на планеті.

Спектр випромінювання Сонця ширше видимій області. Впливу лежать за її короткохвильовий кордоном ультрафіолетових променів ми зобов'язані появою засмаги на шкірі.

Порівняйте, як нагрілися під сонцем білий рушник і чорний м'яч. Якщо світлі предмети нагрілися відносно слабко, то темні майже обпалюють при дотику до них. Чому?

Колір тел залежить від того, як їх поверхня відбиває електромагнітні хвилі. Предмети, які поглинають електромагнітні хвилі за все, в тому числі відомого, діапазону, випускають інфрачервоні, теплові промені. Вони сприймаються нами як темні. Відображають видиме світло - як світлі. Тому-то темні предмети нагріваються набагато сильніше світлих: вони поглинають більше енергії. Тепло переходить від більш нагрітого тіла до менш нагрітого при їх зіткненні також шляхом теплопровідності. Теплопровідність матеріалів, що покривають пляж, будь то пісок або галька, невелика. Варто в самий жаркий день розрити нагріту поверхню, як доберешся до лежачих під нею холодних шарів. Недаремно лікарі попереджають: якщо довго лежати на одному місці навіть в спеку, можна застудитися. І винна в цьому теплопередача між тілом людини і відбирають тепло холодними шарами піску.

Подивимося на інше диво природи - звичайну воду і її, здавалося б, очевидні для нас, але насправді дивовижні властивості.

Вода, на відміну від твердих тіл, легко змінює свою форму, але, на відміну від повітря, надає при цьому відчутний спротив руху і зберігає постійний обсяг.

Тверді тіла зберігають форму і об'єм завдяки великим силам взаємодії, що утримує складові їх частки на строго визначених місцях. Для руйнування потрібна велика сила, і воно майже завжди є незворотнім. У газі молекули безладно переміщаються і взаємодіють лише при зіткненнях.

У воді (і в інших рідинах) молекули пов'язані силами меншими, ніж в твердих тілах, і досить легко переміщуються. Тому вода здатна змінювати форму, але зберігає постійним обсяг. Саме завдяки цьому можна легко входити в воду і рухатися в ній, плаваючи і пірнаючи, а також розділяти її на порції, обливаючись і бризкаючи.

Відчуття майже повної невагомості - найбільш яскраве враження при купанні - результат дії сили, що виштовхує.

Плаваючи в рідини, будь-яке тіло заміщає, витісняючи, певну її масу. А так як та перебувала в рівновазі, бо її сила тяжіння (вага) врівноважувалася виштовхує силою з боку навколишнього рідини, то і на будь-який плаває тіло діє виштовхуюча сила, рівна вазі рідини, витісненої тілом (див. "Наука і життя" № 5, 2003 року).

... А тепер пора в воду.