Юный техник, 2009 № 07 - [17]

Самое удивительное в том, что великий фантаст, по свидетельствам современников, факт существования странного светящегося объекта не выдумал, а взял со страниц газет 1860-х годов. Это значит, что у «Наутилуса» был прототип — подводный аппарат или животное, способное двигаться под водой со скоростью до 80 км/ч. Подводные лодки достигли таких скоростей лишь в 70-е годы прошлого века, когда появились двигатели соответствующей мощности. А можно ли построить быстроходную лодку, не имея мощных моторов XX века?

Любая жидкость, в том числе вода, обладает вязкостью. Для ее преодоления, собственно, и нужен двигатель. Но есть способы, позволяющие ее снизить. Для этого в воду можно добавить особые вещества или окутать корпус подлодки слоем воздушных пузырьков. А в некоторых экспериментах заметного снижения сопротивления добивались за счет вибрации. Попробуем исследовать этот эффект.

У этой модели подводной лодки нет винтов, плавников или иных видимых движителей. Это будет, как сказал бы специалист, герметически закрытый обтекаемый объект со сплошной поверхностью.

У обычных подводных лодок и батискафов приходится выводить вал винта сквозь корпус наружу. На больших глубинах, где давление достигает сотен атмосфер, приходится делать сложную систему уплотнения, чтобы вода не попадала внутрь аппарата.

У нашей модели поверхность, как сказано, сплошная, а движитель расположен внутри. Как же он будет ее двигать?

Воспользуемся давно известным устройством для… забивки свай. На сваю ставят вибратор, включают электромотор, и она вместе с ним начинает погружаться в грунт.

Вибратор сам по себе создать силу, способную вдавить сваю в грунт, не может. Она погружается в результате ее взаимодействия с землей. Вот как это происходит. Вибратор — это устройство, внутри которого происходит возвратно-поступательное перемещение масс, неуравновешенных маховиков или тяжелых поршней. Подбрасывая массу вверх, механизм вибратора отталкивается от корпуса, и этот толчок передается свае и чуть-чуть загоняет ее в землю. После этого механизм бросает массу вниз, но в этот момент, как бы опираясь на ее инерцию, корпус вибратора подпрыгивает, отрывается от сваи.

Проще говоря, сопротивление, которое встречает корпус вибратора, мало при движении массы в одну сторону и очень велико при движении в другую. Это и заставляет сваю погружаться в землю.

А теперь мысленно разместим вибратор в воде на плоту. Если плот круглый, то любой толчок, вызванный вибратором, будет перемещать его вперед-назад на одно и то же расстояние, а в конечном итоге плот останется на месте.

Вибратор, установленный на треугольном плоту, заставляет его плыть вперед остроугольной вершиной.

Установив вибратор внутри пластиковой бутылки, получаем модель абсолютно герметичной подводной лодки. Подобная лодка могла бы сопротивляться давлению самых больших глубин.

Если плоту придать форму лодки, то ее нос будет встречать меньшее сопротивление, чем корма, и она уверенно поплывет вперед. Чтобы в этом убедиться, сделайте из сосновой дощечки плот в форме равнобедренного треугольника, как показано на рисунке, и установите небольшой электромотор от игрушки или плеера с укрепленным на его валу эксцентриком.

Эксцентрик расположите на пересечении медиан треугольника, а батарею — так, чтобы плот как можно меньше кренился. Включите мотор, плот задрожит и двинется вперед.

Чтобы сделать подводную лодку, плату подходящих размеров вы можете вставить внутрь корпуса, сделанного из двух пластиковых бутылок. От одной из них используйте верхнюю часть, от другой — нижнюю. Плата с вибратором и батареей должна входить внутрь корпуса с трением. С боку платы установите кнопочный выключатель с таким расчетом, чтобы его можно было включить, слегка продавив пальцем стенку бутылки. Половинки корпуса соедините при помощи скотча.

У вас получится вполне герметичная конструкция, которая сможет выдержать подводное плавание. Вибрация, напомним, должна снижать сопротивление тел, движущихся в воде. Интересно, проявится это в ваших опытах?

А. ИЛЬИН

Рисунки автора

ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ Чудеса на целлофановой пленке

Есть физическое явление, позволяющее выращивать в пробирке искусственные грибы, вырабатывать энергию из морской воды, спасать жизнь больных людей и еще многое другое. Называется оно осмос.

Осмос происходит там, где два раствора различной концентрации соприкасаются через «полупроницаемые» перегородки, имеющие поры такого размера, что молекулы растворителя проходят легко, а более крупные молекулы — молекулы растворенного вещества — задерживаются.

Как увидеть осмос?

Для этого прежде всего нужна полупроницаемая перегородка. Найти ее нетрудно. Например, нужным свойством обладает тонкая и плотная, немного прозрачная пергаментная бумага, в которую завертывают творожные сырки, или целлофан — очень тонкая прозрачная пленка для упаковки цветов, хлеба, кондитерских изделий. Главное ее отличие от подобных пленок в том, что при изгибе она хрустит, а на ощупь кажется немного липкой.

Приготовьте насыщенный раствор сахара в воде и доверху наполните им стакан. Накройте стакан листочком пергамента или целлофана так, чтобы не попали пузырьки воздуха, и закрепите резинкой. Затем поставьте стакан в кастрюлю и залейте водой, так чтобы она его полностью покрывала. Через несколько минут листочек, закрывающий стакан, начнет выпучиваться. Это действуют силы осмотического давления. Через несколько часов это давление и вовсе сорвет целлофан.