Физика. Великие открытия - [22]
В эти же годы его избрали в Королевское общество. Он стал академиком. Получив право писать перед своим именем три магические буквы, мечту каждого английского ученого, — F.R.S. — член Королевского общества, Дэви получил и большую свободу действий. И только тогда наконец смог вернуться к тому, на чем остановился в Клифтоне.
Но только теперь уже с большим размахом — в соответствии с новыми возможностями.
Он не забыл того, что оставил пять лет назад. Судя по обширной программе исследований, которую он составил, и темпераменту, с каким принялся ее осуществлять, к старым, уже известным ему фактам успели прибавиться новые гипотезы. Ведь пока Хэмфри переезжал в Лондон, свыкался с новым положением, потом упивался достигнутым успехом, другие исследователи не сидели сложа руки — в европейских странах одна за другой появлялись работы, посвященные электролизу. Кто только не приложил свою руку — в буквальном смысле — к электродам вольтова столба! В Париже — Николас Готтро, преподаватель музыки; в Мюнхене — Иоганн Риттер, двадцатишестилетний талантливый фармацевт и химик, человек с безудержной фантазией, заблуждавшийся чаще, чем следовало бы ученому; в Риме — Христиан Гротгус, двадцатилетний уроженец Литвы; в Санкт-Петербурге — профессор Военно-медицинской академии Василий Петров; в Стокгольме — Иене Берцелиус, профессор медицины и фармацеи. И, конечно же, их успехи, их новые идеи подстегивали Дэви, торопили его вернуться к своим наблюдениям, ему было что сказать по этому поводу, и он далеко не во всем был согласен со своими коллегами. Он злился на себя теперь: ведь он раньше других начал эту тему; по существу, он принял ее из рук Никольсона и Карлайла, да вот поди ж ты — тут этот переезд, эта новая жизнь.
Рис. I. Архимед, по преданию, изобрел первый винт для подъема волы, чтобы способствовать орошению земель в Египте. Архимедов винт состоит из клина, который при вращении создает давление, направленное в одну сторону.
На рисунке винт поднимает воду из водоема, расположенного слева. Потянув за веревку, человек приводит во вращение трубу, навитую на вал, и тогда через нее перегоняется вода, которая выливается в емкость (вверху справа).
Рис. 2–3 Закон Архимеда гласит, что на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной им жидкости.
Тело круглой формы, подвешенное на пружине, в воздухе имеет вес р, а будучи погруженным в жидкость — меньший вес q. Разность этих весов и дает величину выталкивающей силы, действующей на тело в жидкости. Она равна весу вылившейся из мензурки воды (r — s = p — q).
Закон Архимеда лежит в основе действия гидрометра (Б), используемого для контроля плотности кислоты в автомобильных аккумуляторах. Трубку прибора погружают в кислоту батареи, а грушу сжимают, чтобы удалить из нее воздух. Затем грушу отпускают, и кислота всасывается в основной канал трубки. Тогда гидрометр погружается в воду на глубину, зависящую от плотности кислоты.
Рис. 4. Огромные количества сырой нефти перевозятся в танкерах. Согласно закону Архимеда, танкер плавает, поскольку вес морской воды, вытесненной им, больше веса груза, ибо нефть обладает меньшей плотностью, чем вода. В более теплую воду танкер погружается несколько глубже.
На обратном пути в танкер загружают балласт, что помогает поддержать постоянным объем погруженной части судна.
Рис. 5–7. Падающий молоток (А) снят в шести положениях с интервалом 0,03 с, и по фотографиям построен график движения молотка (Б). Крутизна кривой изменяется от точки к точке. Измерить ее можно, строя в каждой точке касательной прямоугольный треугольник с единичным вертикальным катетом и подсчитывая длину горизонтального катета (В). Крутизна кривой 12 в точках 7-11 составляет соответственно 0:2, I:2, 2:2, 3:2 и 4:2, или 0,5, I, 1,5 и 2. Изменение крутизны кривой 12 показывает кривая 13. Кривизна кривой движения (Б) за первую экспозицию определяется падением по вертикали на 2,8 см за 0,02 с; скорость молотка 2,8: 0.02 = 140 >см/>с. Аналогичные измерения крутизны позволяют определить скорость в других точках и построить кривую изменения скорости, которая сначала убывает с расстоянием.
Ускорение — крутизна кривой изменения скорости — постоянно, пока молоток падает свободно. При экспозиции 3 молоток ударяется о шляпку гвоздя со скоростью 200 >см/>с, и тут начинается самое интересное. За миллисекунду скорость молотка падает до 40 >см/>с. В результате ускорение подскакивает до величины, в 100 раз превышающей ускорение свободного паления. По закону Ньютона это означает, что на гвоздь действует сила, более чем в 100 раз превышающая вес молотка. На этом и основано действие молотка: резкое торможение его головки порождает большую силу.
Рис. 8–9. Первый закон Ньютона связан с явлением инерции (А). Тело стремится сохранить состояние покоя, и поэтому, когда тележка сдвигается, отклоняется назад (I). При равномерном движении тележки тело остается неподвижным относительно нес, как если бы находилось в покое (2). При остановке оно, стремясь продолжить движение, наклоняется вперед (3).
Второй закон Ньютона гласит, что ускорение пропорционально вызывающей его силе (Б). Шар, упавший на мягкую поверхность (4), «входит» в нее глубже, чем в твердую (5), поскольку сила торможения в первом случае меньше.
