Парадоксальные песочные часы
В парижских магазинах можно найти в продаже необычную игрушку — стеклянный цилиндр, заполненный водой, наверху которой плавают песочные часы (смотреть рис.). Если цилиндр перевернуть, как показано на рисунке справа, наблюдается любопытное явление.
Песочные часы остаются у основания цилиндра, пока определенное количество песка не пересыплется в нижний отсек, затем они начинают медленно подниматься наверх. Кажется невозможным, чтобы просто перенос песка сверху вниз оказывал какой-либо эффект на плавучесть часов. Можете ли вы объяснить, в чем тут дело?
Ответ: Когда песок находится в верхней части песочных часов, высокое положение центра тяжести заставляет часы немного накреняться на одну сторону. В результате возникает трение между цилиндром и часами. Силы этого трения достаточно, чтобы удерживать часы внизу. Когда определенное количество песка пересыпается вниз, песочные часы встанут вертикально и трение пропадет, из-за чего часы начнут подниматься.
Если песочные часы немного тяжелее, чем вода, которую они вытесняют, игрушка работает наоборот. То есть в нормальном состоянии часы находятся у основания цилиндра. Когда его переворачивают, часы какое-то время остаются наверху, начиная опускаться лишь после того, как перемещение песка устраняет трение.
В парижских магазинах можно найти оба варианта этой игрушки и даже комбинированную ее форму — с двумя цилиндрами, работающими в противоположных направлениях.
К слову сказать, игрушка была изобретена одним чехословацким стеклодувом, который занимается изготовлением таких игрушек и поныне. Чаще всего интерес к этой игрушке проявляют физики. Обычно они утверждают, что «импульс падения песчинок» удерживает часы внизу или, по крайней мере, вносит определенный вклад в этот процесс. Однако не составит труда показать, что при пересыпании песка вес песочных часов остается неизменным.
(Проголосуйте первым!)
Загрузка...