Андрей Щетников
«Квантик» №12, 2015

Муха и вертолёт. Художник Максим Калякин («Квантик» №12, 2015)

История первая

Папа, Вася и Петя любят вести беседы на разные интересные физические темы. Сегодня папа предложил такой вопрос: «В закрытой банке сидит муха, а сама банка стоит на точных весах. Спрашивается, если муха взлетит и будет летать внутри банки, изменятся показания весов или нет?»

— А что тут думать, — говорит Петя, — ясно, что показания уменьшатся ровно на вес мухи. Когда муха летает, она не давит на дно. А когда муха снова сядет, весы опять покажут вес банки плюс вес мухи.

— Ничего подобного, — возражает ему Вася. — Давай я возьму непрозрачную банку, так что ты не будешь знать, есть внутри муха или нет. Поставим эту банку на весы. И что же, мы увидим, как она будет делаться то легче, то тяжелее?

— А что тут такого? Вот я встану на весы и начну на них прыгать, как бы немножко летать. Весы это заметят, хоть бы я это в непрозрачной банке делал.

— Ну, если прыгать, то, наверное, показания будут скакать. Но я не про это. Вот представь, муха уже взлетела и зависла в воздухе. Вес-то у неё при этом остался прежний. То есть на муху действует сила тяжести, и раз муха не падает, значит, она должна на что-то опираться внутри банки. Получается, что весы должны это почувствовать.

Тогда Петя предлагает поставить опыт.

— Помнишь, тебе на день рождения подарили маленький квадрокоптер? Давай поставим на весы большую прозрачную коробку и запустим квадрокоптер в ней, чтобы он повис внутри, не касаясь дна. И посмотрим, что произойдёт!

— Вот это отличная идея! Давай посмотрим!

Ребята делают опыт. Приходится немного помучиться, но, наконец, квадрокоптер зависает в углу коробки. Показания весов остаются теми же самыми, хотя они чуть-чуть колебались во время старта и посадки.*

— Ну как же так, — недоумевает Петя, — ведь когда квадрокоптер оторвался от дна банки, он не давил на него, разве это непонятно?

— Чтобы летать, — отвечает Вася, — ему нужно опираться о воздух, а воздух опирается на дно банки.

— Как это он опирается? Разве можно опираться о воздух?

— Конечно можно, только для этого надо махать крыльями или вращать винтами.

«Муха и вертолёт». Опыт с квадрокоптером в аквариуме («Квантик» № 12, 2015) («Квантик» № 12, 2015)

— И что же?

— А вот что, — вступает в разговор папа. — Муха отбрасывает крыльями воздух вниз? Отбрасывает. Значит, она создаёт воздушную струю. Ты возьми трубку и подуй в неё на чашку весов.

Петя дует, и весы, которые стояли на нуле, показывают ощутимый вес, целых 10 граммов.

— Но разве муха может создавать такую сильную струю?

— А ей не надо создавать сильную, муха весит меньше грамма.

— Но когда она летает вверху банки, разве струя достаёт до дна?

— Я знаю, — вновь вступает в разговор Вася, — сама струя до дна не достаёт, потому что она тормозится о нижние слои воздуха. Но если тормозится, значит, она на них давит. Получается, что давление в нижних слоях воздуха становится больше. И поэтому нижний слой воздуха сильнее давит на дно.

История вторая

Если подуть из трубочки на воду, в воде появится ямка («Квантик» № 12, 2015)

— Вот мы дули из трубочки на весы, — задумчиво говорит Петя, — и показания весов увеличивались. А можно подуть из трубочки на воду, тогда в воде появится ямка.

— Давай посмотрим, — отвечает Вася. — Если дуть сильно, смотри, какие брызги летят!

— А не надо сильно, ты дуй легонько, — подключается к ним папа. — Пусть Петя подует, а ты посмотри сбоку: видишь, какая аккуратная ямка получилась.

«Муха и вертолёт». Художник Максим Калякин («Квантик» № 12, 2015)

— А когда муха летает над водой, — говорит Петя, — под ней тоже образуется ямка? И какой она глубины?

— Наверное, очень маленькой, — подхватывает Вася. — А вот когда вертолёт над водой зависает, наверное, огромная ямища получается.

— А ты посчитай, какой она глубины, — говорит папа.

— Как это посчитать? Мы же ничего не знаем.

— Значит, мы можем сделать примерную оценку. Сколько весит средний вертолёт?

— Я сейчас посмотрю в Википедии, — говорит Петя. — Вот, вертолёт на фотографии висит над водой, смотрите! Здесь написано, что его взлётная масса равна 10 тоннам.

— Очень хорошо. Если это будет не вертолёт, а катер, какую массу воды он вытеснит по закону Архимеда?

— Свою собственную, 10 тонн.

— А какой объём занимает эта вода?

— Кубический метр воды весит тонну, значит, 10 тонн занимают 10 кубометров.

— И что же, — спрашивает Вася, — яма под вертолётом тоже будет в 10 кубических метров по объёму? Но разве вертолёт плавает в воде? Он ведь висит над ней.

— Ты же сам говорил, — отвечает папа, — что он опирается на струю. А струя опирается на воду. Вот и получается, что вертолёт тоже «плавает над водой».

— Ну, дальше всё понятно, — говорит Петя. — Тут написано, что этот вертолёт заметает своим винтом круг в 200 м2. Если вертолёт висит низко над водой, это и будет примерная площадь ямы. Чтобы найти её глубину, надо объём поделить на площадь. Делим 10 м3 на 200 м2, получаем глубину в 5 см всего. А мне казалось, яма будет гораздо глубже, ведь вертолёт такой тяжёлый.

— Вертолёт-то тяжёлый, — отвечает ему Вася, — но площадь у ямы слишком большая, вот её глубина и получается маленькой. Мы выдували через трубку маленькую ямку, а вертолёт своим винтом создаёт большую по объёму яму, но при этом совсем неглубокую.

Художник Максим Калякин


* Смотрите видео «Муха и вертолёт» на канале GetAClass.


0
Написать комментарий

    Элементы

    © 2005-2017 «Элементы»