Из цикла рассказов для ЯНДЕКС ДЗЕН
ОПЛЯ 26. Околонаучный практикум легкодоступных явлений
Взвешивание импульса
Данный практикум – один из самых важных в плане познания ДВИЖЕНИЯ, как такового. В школах и университетах нам начинают рассказывать о движении не с объяснения данного явления, а с того, что движение как бы уже произошло само по себе – по какой бы то ни было причине. Нам начинают показывать на рисунках стрелками направления приложения сил к некоей массе, которой обладает тело, обозначая центр массы точкой. Таким образом, нас сходу погружают а ту область математических «познаний», которая в науках играет, как считают теоретики, решающую роль.
Действительно, если прочитать определение, что такое импульс, нахожу:
«Импульс (количество движения) – векторная физическая величина, являющаяся мерой механического движения тела. В классической механике импульс тела равен произведению массы этого тела на его скорость. Направление импульса совпадает с направлением вектора скорости». И далее разъяснение: «Таким образом, импульс тела – это характеристика движения тела, которая напрямую зависит от его массы и скорости. Чем больше масса и/или скорость, тем больше его импульс, а значит, тем большее воздействие тело способно оказать на другие тела при взаимодействии с ними» (данные Википедии).
Мы вовсе не задумываемся, что в действительности всё происходит с точностью до наоборот! АБСОЛЮТНО НИКАКОЕ ТЕЛО НЕ СДВИНЕТСЯ С МЕСТА САМО ПО СЕБЕ, ЕСЛИ ЕМУ ИЗНАЧАЛЬНО НЕ ПРИДАТЬ ИМПУЛЬС!
Разберёмся более досконально с явлением «движение» на опыте. Для этого нам понадобится обыкновенный воздушный шарик, весы и нитка небольшой длины.
Что мы знаем о шарике, кроме того, что он резиновый и эластичный? На самом деле почти никто не задаётся такими вопросами и даже не интересуется, когда же появилось это необыкновенное для развлечения детишек изделие? Мы тоже не будем углубляться в историю создания изделий из каучука, поскольку каждый сам может найти сведения в интернете (при необходимости). Однако, отмечу важные для эксперимента особенности: новый воздушный шарик из плотной резины чаще всего слишком упругий и перед надуванием его следует несколько растягивать вдоль оси, дабы размять эластичную оболочку. Кроме того, шарик обрабатывают тальком (безвредный для кожи и губ материал), чтобы тот не набирал излишнюю влагу изнутри и служил дольше в надутом состоянии.
Это важно знать для того, чтобы мы понимали, как и чем мы его надуваем. Ведь каждый не задумываясь скажет, что надуваем шарик воздухом (или ртом), если не имеем под рукой специального насоса для накачки. Так ли это на самом деле?
Попробуйте набрать полный рот воздуха, чтобы раздулись щёки, и вдуть с силой внутрь шарика. Даже одной попытки будет достаточно, чтобы понять, что таким образом надуть шарик невозможно, так как не хватает усилия. Т.е. необходимо сперва набрать как можно больше воздуха в лёгкие, чтобы с силой вытолкнуть его изо рта, преодолевая «барьер» узкого горлышка в резиновой конструкции.
Теперь задумаемся, какую смесь мы выдуваем изо рта? Раз мы сделали глубокий вдох, кислород воздуха, как минимум, преобразовался в углекислый газ СО2, а стало быть вдуваем в шарик уже углекислоту. Если пересчитать количество газа вдыхаемого (кислород ~ 21,9%, азот ~ 78%) и сравнить по массе с количеством СО2, получится примерно одинаковый объёмный вес. Но не будем вдаваться в подробности, понятные любому школьнику, усвоившему их на уроках химии.
Итак, изначально наш шарик лежит неподвижно на столе. Стол – это опора, и мы не знаем массу шарика, покуда не взвесим на весах. У меня электронные весы легко настраиваются: вес металлической чашки (584 гр.) обнуляется нажатием кнопки. Они имеют градуировку: 1 грамм, что недостаточно для показаний точного взвешивания (в миллиграммах). Поэтому, у кого есть возможность взвешивать более точно, сможет определить значения веса в десятых или сотых грамма.
Приходится демонстрировать два одинаковых снимка, на которых лежит шарик, – весы, как бы покачиваясь, показывают вес шарика между 3 и 2 грамма. Когда я надул шарик, перетянул горловину (от спускания) ниткой, повторное взвешивание изменилось на значение между 4 и 3 грамма. Это и понятно: вес стал больше из-за изменившегося внутреннего объёма (зафиксировать точный вес внутреннего газа предстоит исследователям, если у них на то появится желание – они смогут закачивать различный газ и смеси, накачивать шарик до разных объёмов разными способами, в том числе снижая обжимное давление вокруг шарика, – суть от этого не изменится).
Следующая серия из 4-х снимков – фрагменты видеосъёмки, для проведения которых мне понадобился ассистент. Я аккуратно развязал нитку, придерживая горловину шарика, не давая ему самопроизвольно спускать газ (перекрученная горловина), затем поместил на чашку весов и отпустил. Удивительно, максимальный вес истечения струи (импульс) в момент взлёта шарика составил 39 грамм. После чего показания весов резко снизились до 27 грамм и задержались на этом уровне (неожиданно для меня) на несколько долей секунды. Данный скачок я связываю с выравниванием остаточного давления внутри чашки! И наконец, показания резко упали до нулевого значения. Т.е. шарик уже улетел, когда на весах было мной зафиксировано остаточное давление в 27 грамм! Вот такой получился эффект!
Ясно, что на пустой и надутый шарик давит окружающий столб атмосферного воздуха, и именно по этой причине в свободном состоянии он опускается на пол. Однако, импульс от моего ДУХА (надувание шарика – это процесс передачи моим дыханием давления внутрь шарика!) вознёс его к потолку, и только после этого по произвольной траектории он опустился (упал) на пол.
Это ещё не конец эксперимента. Я вновь надул шарик и обтянул крепко ниткой. После чего интенсивно потёр о свои волосы на голове и поднёс к потолку. Шарик от статического электричества, возникшего В РЕЗУЛЬТАТЕ ТРЕНИЯ, прилип. На фото в правом верхнем углу перед текстом продемонстрирован и этот эффект!
Данный опыт показывает и доказывает, что не бывает никаких сил, возникающих из ниоткуда. Всегда есть причина начала движения: ЭТО ИМПУЛЬС! Вторым из важнейших факторов, влияющим на движение тел и частиц, является ТРЕНИЕ!
Узнать подробности о многих удивительных вещах и явлениях, что происходят в природе, можно на авторской страничке, размещённой на платформе «Проза.ру».
Если Вам понравились опыты, приведенные в этом и всех предыдущих «ОПЛЯ» со светом и светотенями, а также как выглядит поляризованный свет, пожалуйста, покажите своим родственникам, друзьям, но особенно детям! Распространите информацию среди подростков-школьников. Давайте изучать окружающую среду вместе!
В рубрике «ОПЛЯ» своими руками в домашних условиях мы с Вами продолжим ставить множество других интереснейших опытов!
Подписывайтесь на канал, не забывайте оценивать, пишите отзывы, передавайте простые знания ВСЕМ, кого знаете и кого не знаете! Автору сейчас очень важно понять актуальность данной рубрики, стоит ли её продолжать?
Когда аудитория подписчиков достигнет внушительной цифры, мы с Вами вместе научимся ещё большему, возможно лучше поймём окружающую упругую среду, которая, несомненно существует и называется эфиром, и свет распространяется не так, как прописано в учебниках, а совершенно иначе, что обескураживает наше воображение!