Техника твоими руками - [12]
И, несмотря на самую энергичную борьбу с трением, мы должны радоваться, что оно все-таки существует.
Трудно представить себе жизнь, если бы трение совсем отсутствовало.
Мы бы не смогли ни ходить, ни ездить. Автомобильные муфты сцепления, основанные на трении, пробуксовывали бы, тормоза перестали бы тормозить. Приводные ремни стали бы проскальзывать, детали разбегались бы при малейшем наклоне. Ничего нельзя было бы взять в руки. Короче говоря, при отсутствии трения появилось бы очень много неприятностей.
Как известно, трение делят на два вида: трение скольжения и трение качения.
Трение качения значительно меньше (при равных условиях) трения скольжения. Поэтому в технике стремятся трение скольжения заменить трением качения, заменить скользящие подшипники шариковыми Или роликовыми.
Проделаем два опыта, из которых будет ясна разница между этими видами трения.
Поставьте на стол утюг и, привязав к нему резинку, потяните за нее. Когда утюг сдвинется с места и начнет скользить по столу, измерьте длину растянутой резинки.
Затем положите под утюг несколько круглых карандашей. Теперь утюг сдвинуть с места будет гораздо легче, чем в предыдущем случае. Утюг легко покатится на карандашах, которые в данном случае являются роликовыми подшипниками.
Растяжение резинки будет значительно меньшим, потому что усилие на передвижение утюга, поставленного на карандаши-катки, будет небольшим.
Сравнив величины растяжения резинок, можно определить, во сколько раз в данном случае трение качения меньше трения скольжения. Но и в скользящих подшипниках трение скольжения частично заменяется трением качения. Мельчайшие частички масла, подобно шарикам, отделяют одну трущуюся поверхность от другой. И чем лучше обеспечивается смазка, тем меньше будет сила трения, тем меньшие усилия надо затратить на ее преодоление.
ВАЖНЕЙШИЙ ЗАКОН МЕХАНИКИ
С инерцией мы встречаемся на каждом шагу. Резко ли остановится автобус, и мы падаем на впереди стоящих; едем ли на велосипеде, перестав крутить педали; бросаем ли мяч — во всех этих и подобных им случаях проявляется инерция, то есть свойство тел сохранять величину и направление своей скорости.
А задумались ли вы, почему краны у водопровода и различного рода задвижки на трубах, по которым с большой скоростью передвигаются жидкости, устроены так, что они закрываются очень плавно, постепенно?
Это сделано неспроста.
Если резко преградить путь жидкости, движущейся по трубе, последует резкий гидравлический удар, в результате которого может не только сломаться кран, но и лопнуть труба.
Первый закон динамики, сформулированный великим английским ученым Ньютоном, гласит: «Всякое тело находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, пока приложенные силы не вызовут изменения этого состояния».
Проделаем опыты для иллюстрирования этого закона.
Известный в свое время жонглер М. Кара рассказывал, как ему приходилось не только на арене цирка, но и в жизни использовать умение выдергивать скатерть из-под посуды, находящейся на столе. В этом цирковом номере особенно эффектно используется первый закон Ньютона.
Подобный опыт легко проделать с монетой, лежащей на кусочке гладкого картона, положенного на стакан. Если щелкнуть пальцем по картону, он получит ускорение и слетит со стакана, а монета, еще не успевшая получить ускорение, упадет в стакан.
Когда мы выбиваем палкой пыль из ковра, мы придаем ускорение ковру, а пыль остается на месте. Получается так, что ковер выходит из пыли, а не пыль из ковра.
Палочка, положенная на две висящие бумажные петли, переломится от резкого удара посередине, а бумажные петли при этом не успеют разорваться, так как концы палочки не успели сдвинуться, остались на месте.
Подвесьте на нитке кружок от конфорки, а к нему привяжите снизу еще одну такую же нитку. Дерните ее резко и со всей силой. Оборвется нижняя нитка, а не верхняя, как следовало бы ожидать. Тяжелый чугунный кружок не успел сдвинуться с места. Если потянуть за нитку медленно, обрывается верхняя нитка.
Опустите в стакан с водой стеклянную трубку диаметром около сантиметра, заткнув пальцем верхний конец трубки. Сжатый воздух не позволит воде войти в трубку повыше. Резко отнимите палец — вода в трубке подскочит по инерции выше уровня в стакане, а затем опустится до того же уровня.
Инерция используется очень широко.
Мы разберем здесь несколько случаев ее применения.
Существует, например, прибор акселерометр. Он показывает, какая у самолета скорость, отмечает все его повороты. Когда самолет ускоряет свое движение или замедляет его, прибор отмечает и это. Действие его основано на инерции.
Акселерометр устроен довольно сложно, но мы с вами сделаем его упрощенную модель, чтобы понять принцип его работы. Наша модель будет показывать то ускорение, которое к ней может быть приложено.
Из четырех гладких дощечек сделайте небольшую рамку. Внутри ее на самодельных пружинках (их можно изготовить, навивая медную проволоку на какой-либо круглый стержень) подвесьте шарик или маленький цилиндр из дерева или металла. Наверху этого шарика или цилиндра укрепите стерженек против сделанной для него в рамке прорези. Вдоль прорези нанесите деления, например через 1 сантиметр.
