Вопрос на засыпку. Как заставить мозги шевелиться - [49]

Шрифт
Интервал

Если заплыть в лодке на середину озера и бросить в воду камень, что произойдет с уровнем воды?

(Физика, Кембридж)

Этот вопрос тут же порождает множество других. Начнем с того, зачем вам вообще кидать в воду камень? Вы разозлились, потому что ваша девушка только что прислала вам сообщение, что бросает вас? Или, возможно, ваша старая лодка быстро наполняется водой и вы сбрасываете балласт, пока она не затонула? Насколько велик камень? Пошла ли по воде рябь или круги после вашего броска? Или, может быть, вы кинули его так сильно, что он долетел до берега?

А еще не исключено, что это всего лишь простая физическая задачка. Если так, то ответить на ваш вопрос нам поможет закон Архимеда. Открытие закона стало одним из величайших событий мировой науки. Архимед жил в Сиракузах в III веке до нашей эры и был типичным примером сумасшедшего ученого, который мог так углубиться в размышления, что забывал обо всем на свете. Плутарх пишет, что собственные мысли настолько занимали Архимеда, что он подолгу не ел и не следил за своим внешним видом. Когда дело заходило слишком далеко, друзья силой заставляли его принять ванну и следили, чтобы после он натер свое тело душистыми маслами. Но даже во время этих процедур он словно бы находился вдали от мира, среди своих геометрических фигур.

Во время очередного принятия ванны в голову Архимеда пришел его знаменитый закон. Если верить Витрувию, который рассказывал эту историю через два века после того, как она произошла (а значит, мог ошибиться), правитель Сиракуз Гиерон заказал ювелиру создать для него золотой венец. Мастер прекрасно выполнил заказ, но Гиерон заподозрил, что тот прикарманил часть золота и заменил его более дешевым металлом. Дело было только за доказательствами. Гиерон попросил Архимеда заняться этой задачей, и ученый погрузился в размышления. И вот однажды, лежа в ванной, он заметил, что чем глубже он опускается под воду, тем выше поднимается ее уровень.

Архимед был не из тех, кто обращает внимание на одежду, полотенца и прочие мелочи. Он выпрыгнул из ванной и в чем мать родила помчался по улицам города к правителю, крича во весь голос: «Эврика! Эврика!» (то есть «Нашел! Нашел!»). По своей театральности этот момент наверняка превосходил любой гол в премьер-лиге или финиш Усэйна Болта.

Вот как Витрувий описывает идею Архимеда. Для начала ученый опустил в воду слиток золота, а затем венец правителя. Оба они весили одинаково, но во втором случае уровень воды поднялся выше. Значит, несмотря на равный вес, венец имел больший объем, чем золото. Следовательно, в нем не обошлось без примесей. Неудачливого ювелира тут же казнили.

Тысячу восемьсот лет спустя Галилей усомнился в правдивости этой истории. Как бы занимательно она ни звучала, но подобная ситуация кажется невозможной для Архимеда, человека, который превыше всего ставил научную точность. Тем не менее, верна легенда или нет, Архимед сумел сделать несколько сенсационных открытий о физических явлениях, связанных с водой.

Одной из его гениальных догадок был постулат о том, что твердые предметы весят в воде меньше, чем в воздухе. Когда мы погружаем объект в воду, его вес тянет его на дно, а вода выталкивает вверх с силой, равной тому весу, с которым он давит на нее. Давление жидкости, окружающей погруженный в нее объект, создает выталкивающую силу. Лодка будет погружаться до тех пор, пока ее вес не окажется равным выталкивающей силе, а после поплывет. Объекты, чей вес меньше выталкивающей силы, остаются на поверхности, а те, чей вес больше, идут на дно. Архимед доказал это при помощи простого и очень точного математического расчета.

Вся суть его открытия состоит в соотношении между весом погруженного в воду тела и объемом выталкиваемой им воды. Корабль со стальным корпусом может оставаться на плаву, хотя сталь гораздо тяжелее воды. Дело в том, что пустой корпус корабля выталкивает много воды, и возникающей архимедовой силы оказывается достаточно, чтобы удержать его на поверхности.

И здесь мы снова возвращаемся к вопросу о камне. Пока он находится в лодке, он увеличивает ее вес. Лодка выталкивает объем воды, который весит столько же, сколько сама лодка с камнем внутри. Иными словами, находясь в лодке, камень выталкивает объем воды, равный ему по весу.

Но когда вы выбрасываете камень за борт, происходят другие физические процессы. Предположим, что в данном случае речь идет не о пемзе, которая достаточно легка, чтобы находиться на поверхности, а о камне обычной плотности. Под собственным весом он опустится на дно озера, возможно, распугав косяк рыб. Когда он полностью погрузится, он перестанет выталкивать объем воды, равный ему по весу. Объем вытесняемой им воды будет равен его собственному объему. Камень плотнее воды, поэтому ее объем в данном случае меньше. Выходит, что, после того как вы выбросите камень из лодки, уровень воды в озере незначительно понизится, так как общий объем воды, выталкиваемой лодкой с камнем внутри, слегка меньше объема воды, выталкиваемой лодкой без камня. А вот если вы упадете за борт вместе с камнем, ситуация станет куда сложнее.


Рекомендуем почитать
На траверзе — Дакар

Послевоенные годы знаменуются решительным наступлением нашего морского рыболовства на открытые, ранее не охваченные промыслом районы Мирового океана. Одним из таких районов стала тропическая Атлантика, прилегающая к берегам Северо-западной Африки, где советские рыбаки в 1958 году впервые подняли свои вымпелы и с успехом приступили к новому для них промыслу замечательной деликатесной рыбы сардины. Но это было не простым делом и потребовало не только напряженного труда рыбаков, но и больших исследований ученых-специалистов.


Историческое образование, наука и историки сибирской периферии в годы сталинизма

Настоящая монография посвящена изучению системы исторического образования и исторической науки в рамках сибирского научно-образовательного комплекса второй половины 1920-х – первой половины 1950-х гг. Период сталинизма в истории нашей страны характеризуется определенной дихотомией. С одной стороны, это время диктатуры коммунистической партии во всех сферах жизни советского общества, политических репрессий и идеологических кампаний. С другой стороны, именно в эти годы были заложены базовые институциональные основы развития исторического образования, исторической науки, принципов взаимоотношения исторического сообщества с государством, которые определили это развитие на десятилетия вперед, в том числе сохранившись во многих чертах и до сегодняшнего времени.


Интеллигенция в поисках идентичности. Достоевский – Толстой

Монография посвящена проблеме самоидентификации русской интеллигенции, рассмотренной в историко-философском и историко-культурном срезах. Логически текст состоит из двух частей. В первой рассмотрено становление интеллигенции, начиная с XVIII века и по сегодняшний день, дана проблематизация важнейших тем и идей; вторая раскрывает своеобразную интеллектуальную, духовную, жизненную оппозицию Ф. М. Достоевского и Л. Н. Толстого по отношению к истории, статусу и судьбе русской интеллигенции. Оба писателя, будучи людьми диаметрально противоположных мировоззренческих взглядов, оказались “versus” интеллигентских приемов мышления, идеологии, базовых ценностей и моделей поведения.


Князь Евгений Николаевич Трубецкой – философ, богослов, христианин

Монография протоиерея Георгия Митрофанова, известного историка, доктора богословия, кандидата философских наук, заведующего кафедрой церковной истории Санкт-Петербургской духовной академии, написана на основе кандидатской диссертации автора «Творчество Е. Н. Трубецкого как опыт философского обоснования религиозного мировоззрения» (2008) и посвящена творчеству в области религиозной философии выдающегося отечественного мыслителя князя Евгения Николаевича Трубецкого (1863-1920). В монографии показано, что Е.


Технологии против Человека. Как мы будем жить, любить и думать в следующие 50 лет?

Эксперты пророчат, что следующие 50 лет будут определяться взаимоотношениями людей и технологий. Грядущие изобретения, несомненно, изменят нашу жизнь, вопрос состоит в том, до какой степени? Чего мы ждем от новых технологий и что хотим получить с их помощью? Как они изменят сферу медиа, экономику, здравоохранение, образование и нашу повседневную жизнь в целом? Ричард Уотсон призывает задуматься о современном обществе и представить, какой мир мы хотим создать в будущем. Он доступно и интересно исследует возможное влияние технологий на все сферы нашей жизни.


Лес. Как устроена лесная экосистема

Что такое, в сущности, лес, откуда у людей с ним такая тесная связь? Для человека это не просто источник сырья или зеленый фитнес-центр – лес может стать местом духовных исканий, служить исцелению и просвещению. Биолог, эколог и журналист Адриане Лохнер рассматривает лес с культурно-исторической и с научной точек зрения. Вы узнаете, как устроена лесная экосистема, познакомитесь с различными типами леса, характеризующимися по составу видов деревьев и по условиям окружающей среды, а также с видами лесопользования и с некоторыми аспектами охраны лесов. «Когда видишь зеленые вершины холмов, которые волнами катятся до горизонта, вдруг охватывает оптимизм.