Шахматы и инерция

Слово «инерция» я впервые услышал в детстве. Отец мой был заядлым любителем шахмат. И если к нам в дом приходил какой-нибудь шахматист, отец немедленно доставал массивный ящик из пальмового дерева. Там хранились шахматы, тоже пальмовые, а крышка служила доской. Это был приз, полученный за победу в каком-то турнире. И весь вечер отец и гость, увлекшись игрой, оставались глухи и немы, не отвечали на вопросы, не слышали, когда их звали ужинать.

Это очень сердило мою маму. Она любила, чтобы все делалось вовремя, чтобы гости поддерживали интересный разговор и уж, во всяком случае, садились за стол по первому зову. И вот однажды, когда ужин успел совершенно остыть, а оба шахматиста в ответ на все призывы только мычали что-то невнятное, мама в отчаянии схватила край скатерти, на которой стоял пальмовый ящик, и дернула что было сил.

Мама хотела прекратить ненавистную игру. Но каково же было ее изумление, когда скатерть легко выдернулась из-под ящика, а шахматы даже не шелохнулись!

Мама так и остолбенела со скатертью в руках. Шахматисты посмотрели на нее и расхохотались. Тут и у мамы вся злость прошла. Она тоже принялась смеяться.

— Вот видишь, — сказал отец, вытирая слезы от смеха. — Видишь, что значит инерция!

— Да уж… — ответила мама. — И у вас инерция не меньше, чем у ваших шахмат. Вас тоже с места не сдвинешь!

И мы сели ужинать. А я все думал: «Что же это такое — инерция? И почему не упали шахматы?»

 

Шашки тоже не падают!

Тебе, наверное, хочется повторить опыт, который, сама того не желая, проделала когда-то моя мама. Но не со всякими шахматами он получается. Нужна достаточно тяжелая доска с гладким, полированным дном. И скатерть нужна гладкая, скользкая, из шелковой или льняной ткани.

Впрочем, если у тебя есть деревянная шахматная доска или просто гладкий стол, ты можешь проделать похожие опыты с шашками.

Первый опыт будет такой. На доску поставь 10–12 шашек столбиком, одну на другую. Немного поупражнявшись, ты научишься быстрым ударом линейки выбивать нижнюю шашку, не свалив тех, что стояли на ней.

Второй опыт с шашками тоже очень прост. На край доски положи полоску писчей бумаги, а на нее поставь столбиком несколько шашек. Попробуй потянуть за бумажку.

Если потянешь медленно, шашки поедут вместе с бумагой. Но если дернуть очень резко, бумажка останется у тебя в руках, а шашки не шелохнутся!

 

Три опыта с монетами

Красивый опыт можно проделать с тяжелой монетой, лучше всего с металлическим рублем. Полоску гладкой бумаги положи одним кондом на край ровного стола. На эту полоску поставь на ребро рублевую монету.

Теперь, придерживая левой рукой свободный конец полоски, резко ударь по ней пальцем правой руки. Бумага соскользнет со стола, а рубль останется на месте!

Опыт с монетой можно сделать и немного по-другому. Поставь рубль ребром на почтовую открытку так, чтобы примерно две трети этой открытки выступали за край стола. Конечно, как и в предыдущем опыте, это место стола не должно быть покрыто скатертью.

Затем линейкой или какой-нибудь палочкой ударь по выступающему концу открытки. Этот опыт труднее предыдущего, тут придется потренироваться. Но ты обязательно научишься ударять так быстро и так сильно, что открытка будет вылетать, а монета даже не шелохнется!

Еще один опыт, потруднее, тоже с монетой. Подними указательный палец левой руки и положи на него квадратик, вырезанный из открытки. А сверху положи тяжелую монету. Если ты дашь квадратику резкий щелчок, то вышибешь его, а монета останется у тебя на пальце!

В чем же секрет всех этих опытов? И монеты, и шашки, и шахматная доска в рассказанной мной истории — все они находились на месте, не двигались. Если бы их не трогали, они, конечно, всегда оставались бы в прежнем положении.

Потом мы приводим в движение скатерть, бумажку, нижнюю шашку в столбике. Казалось бы, это движение должно передаться монетам, шахматам, шашкам. Но если предметы легко скользят один по другому, а движение достаточно резкое, оно не успевает передаться. Верхние предметы остаются на месте!

Здесь проявляется общее свойство всех предметов, или тел, как говорят физики. Всякое тело стремится сохранять состояние покоя. Вот это свойство тел и называют инерцией.

Инерция — явление, которое встречается очень часто. Поэтому даже людей, которые «тяжелы на подъем», которых трудно привести в движение, называют инертными, то есть стремящимися к неподвижности. Именно это имела в виду моя мама, говоря об инерции шахматистов.

 

Еще несколько опытов с инерцией

Для начала — еще один опыт с монетой. От листа тетради отрежь полоску шириной в полтора сантиметра, склей из нее кольцо и поставь его вертикально на горлышко пустой бутылки из-под молока. Сверху положи гривенник так, чтобы он пришелся точно над отверстием.

Теперь введи внутрь кольца палку или линейку. Ударь по кольцу в горизонтальном направлении как можно более резко. Кольцо отлетит в сторону, а гривенник… Останется на месте? Конечно, нет, он свалится в бутылку.

И все-таки это инерция: ведь гривенник не улетел вместе с кольцом. А что упал вниз, тут уж ничего не поделаешь. Гривенники не умеют парить в воздухе.

Интересный опыт можно сделать с домино. Только косточки должны быть из пластмассы: деревянные недостаточно скользят.

Поставь две косточки домино «на попа» и накрой их сверху еще одной, чтобы получились ворота.

На верхнюю косточку положи еще одну, а сверху построй вторые воротца.

При достаточной ловкости ты сможешь выбить первую косточку, прикрывающую нижние ворота, не развалив всю постройку.

Рассмотри внимательно рисунок.

Перед всем сооружением положена на ребро АБ еще одна кость. Просунув палец в нижние ворота и нажав им на угол Д, можно заставить эту кость быстро приподняться так, чтобы ее край АБ занял положение АВ. Тогда угол Г ударит по нижней косточке, прикрывающей ворота. Если удар будет достаточно резким и сильным, косточка вылетит в направлении стрелки Е, а верхний этаж постройки опустится, не развалившись!

Ты уже выбивал открытку из-под монеты. Достаточно сильным щелчком можно выбить ее и из-под куриного яйца. Положи открытку на стакан, до половины налитый водой, а сверху положи колечко от ключей и поставь на него яйцо.

Щелчок — и яйцо в стакане!

Я не сомневаюсь в твоей ловкости. Но все же лучше возьми яйцо не сырое, а сваренное вкрутую.

 

Раз — и готово!

Очень красивый опыт можно сделать с сухой палкой. Правда, он не получается сразу и требует некоторой тренировки.

Подбери тонкую, сухую палку длиной около одного метра. Склей из бумаги два кольца. Попроси двух товарищей подержать эти кольца на лезвиях столовых ножей, как показано на рисунке. В кольца вложи концы палки.

Теперь возьми другую палку, потяжелее, и ударь ею по середине висящей палки. Не бойся повредить бумажные кольца. Они тем вернее останутся целы, чем сильнее ты ударишь. Ножи не разрежут бумагу, а висящая палка будет сломана!

Можно так напрактиковаться, что этот опыт будет удаваться с кольцами не из простой бумаги, а из папиросной и даже с петлями из волоса!

Причина все та же — инерция. Висящая палка стремится сохранить состояние покоя. А толчок при достаточно резком ударе не успевает распространиться. Палка переламывается раньше, чем сотрясение дойдет до ее концов.

 

Приключение на эскалаторе

Ты, конечно, знаешь, что такое эскалатор. Это движущаяся лестница. Эскалаторы устраивают на станциях метро и в больших магазинах. Ими ежедневно пользуются миллионы людей. Эскалатор удобен, надежен, безопасен. И все же…

Рассказывают, что произошел однажды такой случай. Один ротозей спускался на эскалаторе, держа в руках корыто. Держал он это корыто, держал и уронил. Корыто понеслось вниз, словно санки с горы. Набрало скорость и ударило под коленки толстяка с покупками. Толстяк рухнул как подкошенный. Куда рухнул? Да в корыто, конечно!

Он упал в корыто, словно гривенник в бутылку, словно крутое яйцо в стакан с водой. И виновата в этом была инерция. Ведь если бы толстяк не стремился сохранить состояние покоя, он пришел бы в движение мгновенно и покатился бы не в корыте, а впереди него.

Но инерция сделала свое дело. И бедный толстяк, беспомощно размахивая руками и ногами, с громом промчался по ступенькам и распугал всех пассажиров. А когда эскалатор кончился, корыто с визгом и скрежетом проехало еще несколько метров по гранитным плитам пола. И только после этого толстяка вынули из корыта, словно младенца из колыбели…

Я не знаю, случилась ли эта история в действительности. Слишком уж она смешная. Но если бы случилась, ' все было бы именно так. Все до самого конца — до торжественного выезда толстяка в корыте с эскалатора. Ведь здесь произошло примерно то же, что происходит с тобой в автобусе, когда он резко тормозит. Движение автобуса прекращается, как прекратилось движение эскалатора, ушедшего под пол. А ты еще продолжаешь двигаться, ты летишь вперед, словно толстяк в корыте!

Что это — инерция? Да, это тоже инерция. Только не инерция покоя, а инерция движения. Оказывается, тело стремится сохранять состояние покоя лишь в том случае, если оно уже находится в покое. Но если тело движется, тогда оно стремится продолжать свое движение.

Чтобы лучше в этом разобраться, сделай опыт. Конечно, я понимаю, что тебе очень бы хотелось повторить опыт с корытом и эскалатором. Жаль, что эскалатор нельзя устроить дома. Ну ничего. Мы с тобой соорудим другую интересную вещь: катапульту. Но ты, может быть, не очень хорошо знаешь, что такое катапульта? Тогда сначала прогуляемся в прошлое. Недалеко, всего на каких-нибудь два тысячелетия!

 

Гроза старинных крепостей

Итак, мы в прошлом. Смотри-ка, здесь воюют! Войско древних римлян осаждает город.

Вот римские легионеры бросаются на приступ. Но город не зря называется городом. Он действительно огорожен, обнесен оградой — частоколом из толстенных бревен. По углам — грозные башни. Тяжелые ворота в башнях заперты, заложены могучими засовами.

Горожане защищаются отчаянно. Кому охота попасть в рабство?

Летят градом стрелы, сверкают мечи и копья, свистят тяжелые палицы. Со стен льется кипяток, падают каменные глыбы…

Приступ отбит. Легионеры отступают. Но гляди-ка, что это они тащат? Там, куда не долетают стрелы горожан, римляне устанавливают какое-то громоздкое деревянное сооружение. Это не пушка. Да пушки еще и не изобретены. Это катапульта. Упавшие духом горожане видят раму из толстых брусьев. Над ней торчит вверх сооружение, напоминающее букву «П». Ножки у «П» толстенные да еще подперты прочными подкосами. А могучая перекладина обмотана чем-то мягким.

Под буквой «П», между брусьями рамы, натянут толстый жгут из бычьих сухожилий. А в самую середину этого жгута вставлена концом… ложка? Да, ложка! Только она разве что сказочному великану пришлась бы по руке. Эта ложечка больше человека!

Рассмотри внимательно наш рисунок. Видишь, к ручке ложки привязан канат? Он наматывается на ворот, который крутят два воина. Сначала дело идет легко. Но чем ниже склоняется ложка, тем больше ее конец закручивает жгут из сухожилий. Сухожилия натягиваются, как струны. Воины тяжело дышат. Ворот едва подается их усилиям. Он скрипит, скрежещет. Но вот наконец ложка легла почти горизонтально. Воины катят бочонок со смолой, ставят его в ложку, выбивают дно и поджигают.

Смола вспыхивает чадным пламенем.

Раздается отрывистая команда.

И ложка, мгновенно освобожденная от каната, резко поднимается. Страшный удар о перекладину… Катапульта содрогается и подпрыгивает… И вот уже бочонок летит, роняя огненные струи горящей смолы. Перемахнув через стену, он падает на крышу деревянного домишки. В городе вспыхивает пожар!

Горожане бросаются тушить, а римляне готовят катапульту к следующему выстрелу. Дело это не простое. Пока установишь катапульту, наделишь ее в нужное место, пока взведешь ложку да пока зарядишь, пройдет не меньше четверти часа. А самые большие катапульты и по часу готовят к выстрелу.

Но вот новый удар сотрясает воздух, и новый бочонок летит, пылая, в осажденный город. Еще, еще… А когда в городе вспыхивает несколько пожаров, римляне начинают заряжать катапульту каменными глыбами.

Двухпудовая глыба, описав в воздухе дугу, с грохотом и треском врезается в городскую стену. Тр-рах! Толстенные бревна ломаются, как прутики. Только щепки летят! Тучей вьется пыль. Осажденные суетятся, тащат к бреши камни, мешки, корзины с землей. А римляне готовят катапульту к новому выстрелу.

Может быть, они и не попадут сразу в то же самое место. Катапульта стреляет неточно. Но рано или поздно в стене образуется большой пролом, и тогда римляне, размахивая мечами, кинутся на последний, победный приступ…

Так действовала катапульта — гроза древних крепостей, чудо военной техники первого тысячелетия до нашей эры. Изобрели ее, видимо, ассирийцы, усовершенствовали древние греки и римляне. Потом придумали другую машину — баллисту. Она могла бросать не только камни и бочки, но и тяжелые стрелы и даже бревна, окованные железом. Такое бревно, длиной до трех с половиной метров, пробивало четыре ряда плотного частокола!

 

Катапульта из кастрюли и ложки

Простейшую модель катапульты ты можешь соорудить на кухне. Одна из главных частей — ложка. Лучше всего, если есть деревянная. Она, кстати, и видом больше похожа на ложку настоящей катапульты. Ложка из нержавеющей стали тоже годится. А вот алюминиевая не подойдет: она согнется. И поварешку брать не стоит: ее тоже можно согнуть. Станину катапульты заменит небольшая кастрюля.

Вместо жгута из бычьих сухожилий придется приспособить резиновое кольцо. Очень подходящие кольца прилагаются к стеклянным крышкам для домашнего консервирования. Такое кольцо можно взять на время, от нашего опыта оно не испортится.

Покупные консервы в стеклянных банках тоже имеют резиновую прокладку в виде кольца. Это кольцо можно аккуратно вынуть из металлической крышки, когда банка открыта. Правда, с ним катапульта получится слабенькая. Если есть старая велосипедная, мотоциклетная или автомобильная камера, можно отрезать колечко от нее. Наконец, годится и круглая резиновая подвязка.

Кольцо пропусти под одной из ручек кастрюльки и сложи пополам. Получатся две петли. Продень в них ручку ложки и упри ее концом в угол между дном и стенкой кастрюли. На рисунке видно, как это сделать.

Положи кастрюлю на стол так, чтобы она опиралась свободной ручкой и краем дна. В ложку заложи снаряд: мячик от настольного тенниса, небольшую картофелину, спичечный коробок.

Теперь можно стрелять. Оттяни ложку вниз и отпусти ее. Трах! Ложка, притягиваемая резинкой, подскочит вверх и ударится о край кастрюли. Снаряд вылетит и опишет в воздухе красивую дугу Может быть, вылетит и ложка. Но она не улетит так далеко.

Почему же полетел наш снаряд? Как и в настоящей катапульте, он сначала двигался вместе с ложкой. Но ложка ударилась о преграду и остановилась. А на пути снаряда преграды нет. И он продолжает двигаться по инерции, он летит, покинув катапульту!

Кстати сказать, в последние годы катапульта снова нашла применение в военном деле. С ее помощью запускают самолеты с палуб авианосцев и других кораблей, где не хватает места для обычного разбега. И на реактивных самолетах пользуются катапультой, чтобы в случае аварии выбросить в воздух летчика с парашютом. Сам он при такой скорости выскочить не может: слишком велико сопротивление воздуха.

Конечно, устройство современных катапульт совсем другое. Но принцип тот же: инерция движения.

 

Шесть вопросов

Хорошо ли ты понял, что такое инерция движения? Если понял, ответь на вопросы:

Почему брошенный мячик продолжает лететь вверх уже после того, как ты выпустил его из руки?

Почему лыжник, докатившись до конца трамплина, не падает вертикально вниз, а описывает в воздухе длинную пологую дугу?

Почему бегун, споткнувшись, падает вперед, а не назад?

Почему шофер, увидев шалуна, перебегающего через улицу, не может остановить машину сразу?

Почему переламывается прутик, если стегнуть им по бревну? И почему отломившийся конец прутика продолжает лететь по направлению движения?

Почему пуля, вылетев из ствола винтовки, продолжает лететь вперед, хотя на нее уже не давят сзади пороховые газы?