Я познаю мир. Естествознание - [36]

Дерево, кусок пенопласта, надувной шарик или мяч плавают на поверхности воды. Железо, камень, стекло тонут. Мы видим, что предметы с большей плотностью погружаются на дно, а легкие, то есть обладающие меньшей плотностью, плавают.

Мы знаем, что на все тела, находящиеся на Земле, действует сила тяжести. Значит, если предмет плавает на поверхности, какая–то сила удерживает его там и не дает тонуть.

Что такое давление газов?

Рыбы плавают и на глубине, и около самой поверхности. Если бы рыба имела постоянный объем, то она плавала бы все время на одной глубине. Если бы ей понадобилось подняться выше или опуститься ниже, ей пришлось бы бороться с силой тяжести, увлекающей ее на дно, или с силой Архимеда, выталкивающей тела на поверхность и обеспечивающей их плавучесть.

Между тем мы видим, как рыбки в аквариуме поднимаются и опускаются без особого напряжения, иногда даже не двигая плавниками. В этом им помогает плавательный пузырь, который может раздуваться, заставляя рыбу всплывать, или сжиматься и опускать ее ближе к дну. По тому же принципу поднимаются и опускаются на дно подводные лодки и аквалангисты. И у лодок, и у пловцов, опускающихся на значительную глубину, есть емкости, которые могут сжиматься, помогая опускаться, или увеличиваться в объеме, обеспечивая подъем к поверхности.

Рыбы, вероятнее всего, не чувствуют давление воды, которое испытываем мы, нырнув в воду, как мы не чувствуем воздуха, который давит на нас. Давление воздуха – привычное для каждого человека явление.

Давление воздуха заставляет вращаться крылья мельниц, благодаря этой силе летают самолеты. Давление газов обеспечивает взлет космического корабля. Ветер, возникающий благодаря этой силе, надувает паруса яхт, стирает с лица Земли дома, перемещает облака.

Разве может воздух оказывать давление? Мы не замечаем воздуха вокруг нас, он кажется таким легким, что мы чувствуем его, лишь

Давление газов обеспечивает взлет ракеты, давление воздуха заставляет вращаться лопасти мельницы, а ветер, возникающий благодаря этой силе, надувает паруса когда дует ветер или мы бежим изо всех сил. Воздух – не предмет. Есть ли у воздуха вес? Если воздух оказывает давление, как мы можем его измерить?

Что такое пустая чашка, пустая кастрюля, пустой бассейн? Мы говорим, что все это сосуды, где ничего нет – они ничем не заполнены. Воздух, заполняющий их, мы не учитываем. Но если погрузить стакан в воду, удерживая его вверх донышком, вода не поднимается внутрь стакана. Теперь, не вынимая руку из воды, перевернем стакан. Пузырь вырывается на поверхность, и только после этого стакан оказывается со всех сторон окруженным водой. Воздух занимает пространство вокруг нас, в том числе стакан, твою комнату, твой дом. Воздух имеет вес: если взвесить колбу с

воздухом, она окажется тяжелее, чем та же колба, из которой откачали воздух. Только откачав воздух, мы можем с уверенностью заявить – этот сосуд действительно пустой, в нем безвоздушное пространство – вакуум.

Опыт со стаканом

Существует ли на самом деле атмосферное давление, о котором часто говорят в прогнозах погоды? Ни я, ни ты не ощущаем, что над каждым из нас находится многокилометровый столб воздуха. Есть способ убедиться в том, что воздух оказывает давление на все предметы, находящиеся на Земле. При помощи стакана и емкости с водой можно обнаружить, что если стакан, заполненный водой, медленно вынимать из воды вверх донышком, вода не будет выливаться до тех пор, пока край стакана не покажется над водой.

Еще более удивительные вещи происходят, если накрыть бумагой стакан, заполненный до краев водой, и перевернуть его, аккуратно придерживая лист. Теперь бумагу можно не придерживать, она не упадет и вода не выльется. Если, опустошив через соломинку коробочку с соком или молоком, мы продолжаем втягивать в себя воздух, то мы таким образом откачиваем его из этой емкости. Под действием атмосферного давления стенки коробочки будут прогибаться внутрь, а сама она – сжиматься.

Эти эксперименты доказывают, что атмосферное давление существует и воздух имеет вес. Кроме того, путешествие на самолете, быстрая езда по горным дорогам или в скоростном лифте вызывает эффект «заложенных ушей». Каждый, кто испытывал это, может служить живым доказательством того, что давление не только существует, но и изменяется с глубиной или высотой.

Существует довольно много полезных приборов и механизмов, в которых используется давление: всевозможные насосы, пылесос, воздушные тормоза.

Если положить на край стола две книги, на них – лист бумаги, а потом подуть так, чтобы воздушный поток проходил между книгами, листом и поверхностью стола, можно обнаружить, что лист начинает прогибаться к столу. Чем больше скорость потока, тем меньше давление на стенки, поэтому чем сильнее ты дуешь, тем сильнее прогибается бумага.

У самолета есть двигатель, который разгоняет самолет. Это может быть пропеллер, турбина или реактивный двигатель. Почему же на взлетной полосе самолет в какой–то момент отрывается от земли и взлетает? Дело в том, что крылья самолета снизу более или менее плоские, а сверху – выпуклые. Воздух, набегающий на крыло рассекается его краем, часть воздуха обтекает крыло сверху, а часть снизу. Так как путь поверх крыла оказывается длиннее пути, который воздух должен пройти вдоль нижней более плоской поверхности, скорость воздуха, проносящегося над крылом больше, чем под ним. Значит, на крыло снизу оказывается большее давление, чем сверху. Эта сила поднимает самолет и удерживает его в воздухе.