Вопрос на засыпку. Как заставить мозги шевелиться - [30]

Почему вращается теннисный мяч? (Физика, Кембридж)

Для поклонников тенниса едва ли найдется более завораживающее зрелище, чем идеальный удар Рафаэля Надаля на грунтовом корте. Мяч взмывает ввысь, перелетая через сетку, и в какой-то миг кажется, что подача была слишком длинной. Толпа разочарованно вздыхает. Но затем мяч, как будто Надаль привязал его к веревке или заставил магическим образом изменить траекторию, внезапно падает у задней линии. Мало того, отскочив от глины и подняв облако пыли, вращающийся мяч вдруг набирает скорость, и соперник, не рассчитав момент, рассекает ракеткой пустоту. Он стал жертвой знаменитого «топ-спина» Надаля. Никто не умеет лучше применять этот удар на грунтовом корте!

Роджер Федерер, один из лучших теннисистов мира, способен ударом справа с отскока придать мячу вращение в 2700 оборотов в минуту. Но ему не сравниться с Надалем, от удара которого мяч может начать крутиться со скоростью свыше 5000 оборотов в минуту.

Разумеется, теннисный мяч не всегда вращается. Иногда он просто отскакивает от ракетки игрока, летит прямо над сеткой, после чего происходит то, что и должно произойти согласно закону Ньютона. Мяч устремится к земле, когда вызванное гравитацией ускорение превысит ускорение от мощной подачи теннисиста, и, ударившись о корт, отскочит к его задней стороне.

Подобное происходит в тех редких случаях, когда игрок бьет по мячу под прямым углом: то есть когда ракетка движется к мячу в направлении, прямо противоположном направлению подачи, и ее лицевая часть находится под прямым углом. Если игрок ставит ракетку под наклоном к траектории мяча, происходит несколько иная ситуация.

Ракетка соприкасается с мячом при столкновении, и в результате трения между ними мяч быстро прокатывается по лицевой части ракетки. Отскакивая назад, он продолжает вращаться. Чем быстрее и чем более плоско ракетка подрезает мяч, тем больше будет скорость его вращения – при условии, что основная сила по-прежнему направлена вперед. Для придачи мячу максимального вращения игроку необходимо ударить по нему таким образом с максимальной скоростью, в то же время подавая его вперед через сетку.

Если ракетка подкручивает верхнюю часть мяча, он начинает вращаться по направлению к сопернику. Это и есть «топ-спин». Такой удар требует много силы, поскольку изначально мяч вращается в противоположную сторону, и бьющему необходимо развернуть его.

Если ракетка подрезает нижнюю часть, то та начинает вращаться вперед, а верх мяча – назад. Это удар с нижней подкруткой, и он требует меньше сил, поскольку направление вращения мяча не изменяется.

Вращающийся мяч в момент полета взаимодействует с воздухом. Из-за жесткой, ворсистой поверхности мяча при его вращении трение притягивает тонкий слой воздуха. Закрученный сверху мяч получает позади и сверху турбулентный поток. При уменьшении импульса от удара мяч начинает снижаться, тем самым усиливая притяжение воздуха и турбулентность, из-за чего внезапно падает раньше, чем это произошло бы благодаря одной только гравитации.

Исаак Ньютон обратил внимание на этот феномен еще в 1672 году, наблюдая в Кембридже за игрой своих друзей в теннис – впрочем, данное явление называется эффектом Магнуса в честь немецкого физика Густава Магнуса, исследовавшего его в 1850-х. Этот эффект используется во многих видах спорта с мячом. Боулеры применяют его при игре в крикет, чтобы сбить с толку бэтсменов, поскольку мяч падает раньше, чем те ожидают. И бейсбольные питчеры используют эффект Магнуса. Он зависит от погодных условий и наиболее ярко проявляется при высокой влажности воздуха. Если ветер дует в сторону подающего, действие эффекта заметно усиливается.

Для игрока, пытающегося отбить закрученный мяч, проблема заключается не только в обманчивой траектории. После удара о землю мяч из-за вращения может отскочить самым неожиданным образом. При «топ-спине» он отскакивает со скоростью, гораздо большей, чем была на приземлении. При нижней подкрутке наблюдается противоположный эффект: мяч при отскоке может зависнуть в воздухе. Дополнительное трение грунтового корта усиливает этот эффект, в то время как скользкая трава (особенно влажная) его минимизирует.

Федерер на пике своей формы – один из лучших подающих в истории мирового тенниса, бьющий с невероятной быстротой и точностью. Но неудивительно, что он предпочитает играть против Надаля, мастера закрученных подач, на травяном корте. Вращающийся теннисный мяч сделал Надаля «Королем грунта» – восьмикратным[27] победителем Открытого чемпионата Франции на момент написания данных строк.

Интересовался ли муссолини археологией? (Археология, Оксфорд)

Разумеется, мало кто из национальных лидеров проявлял такое демонстративное внимание к археологии, как Бенито Муссолини. В ХХ веке только Гитлер и Сталин (что характерно) так же рьяно интересовались наследием прошлого наряду с Дуче. Муссолини приказал провести раскопки многих руин Древнего Рима, включая Форум и Колизей, а также полностью осушить озеро Неми, чтобы поднять со дна два римских корабля времен правления Калигулы. При этом Муссолини не только отдавал соответствующие распоряжения, но и следил за их выполнением и приезжал на места раскопок, чтобы узнавать о результатах.