Научные забавы. Физические эксперименты, геометрические задачи, фокусы, игры и самоделки. Том Тит
Читать онлайн книгу.
подсвечник
Не правда ли, удивительный подсвечник – стакан воды? А этот подсвечник совсем не плох.
Утяжели конец свечи гвоздём. Рассчитай величину гвоздя так, чтобы свеча вся погрузилась в воду, только фитиль и самый краешек стеарина должны выступать над водой.
Зажги теперь фитиль – и можешь смело держать пари, что твоя свеча выгорит до конца.
– Позволь, – скажут тебе, – ведь через одну минуту свеча догорит до воды и погаснет!
– В том-то и дело, – ответишь ты, – что свеча с каждой минутой короче. А раз короче, значит, и легче. Раз легче, значит, она всплывёт.
И правда, свеча твоя будет понемножку всплывать, причём охлаждённый водой стеарин у края свечи будет таять медленнее, чем стеарин, окружающий фитиль.
Поэтому вокруг фитиля образуется довольно глубокая воронка; она показана у нас на рисунке справа. Эта пустота, в свою очередь, облегчает свечу, потому-то наша свеча и сгорит до конца.
Снизу вверх
Представим себе, что картонный кружок погружён в воду в горизонтальном положении. Он будет испытывать давление снизу вверх, равное весу водяного столба, у которого основание равно площади кружка, а высота равна высоте всего слоя жидкости, лежащего над кружком.
Докажем это на опыте. Возьмём банку, на 3/4 наполненную водой, три ламповых стекла разной формы и картонный кружок.
Одно стекло состоит из двух цилиндров разных диаметров. Второе стекло – правильный цилиндр. Наконец, третье стекло очень расширено в своей нижней части. Диаметры нижних отверстий у всех трёх стёкол должны быть равны. На все три стекла, на одинаковой высоте, наклеим по бумажному колечку, чтобы нам удобнее было наблюдать за уровнем воды внутри стёкол.
Прижмём картонный кружок к нижнему отверстию самого узкого стекла и погрузим стекло в банку. Осторожно отнимем руку от кружка; он по-прежнему остаётся прижатым к отверстию; вода не проникает в стекло. Для того чтобы картонка отпала, нам придётся лить воду в стекло до тех пор, пока уровень воды в стекле не сравняется с уровнем воды в банке.
Отольём из банки столько же воды, сколько мы в неё влили, и возьмёмся за второе стекло. Вольём в него всю воду, использованную нами при первом опыте; этой воды окажется недостаточно, чтобы оторвать картонный кружок от отверстия. Нам придётся добавлять воды до тех пор, пока не сравняются уровни жидкости внутри стекла и снаружи. Для третьего стекла воды понадобится ещё больше.
Мы видим, что во всех трёх случаях картонный кружок отпадает только тогда, когда сравняются уровни воды внутри и снаружи стекла, независимо от формы и объёма этих стёкол, а значит, и независимо от веса влитой воды. Имеет значение только высота столба жидкости над нашим кружком или вес этого вертикального столба.
Когда ты будешь делать эти опыты, у тебя картонка будет отпадать немного раньше, чем сравняются уровни жидкости в стекле и в банке, потому что картонка ведь имеет свой собственный вес.
Весы