Укутывайтесь теплее!
Недавно я летел на высоте 12 000 м со скоростью 800 км/ч при температуре воздуха −50°C. Холод был жуткий, но, к счастью, я сидел в самолете. Что интересно, стенки авиалайнера, имели толщину всего 10 см. Из какого изоляционного материала они сделаны? Мне хотелось бы приобрести нечто подобное для моего дома, расположенного на уровне моря. Где можно приобрести такой материал?Филип Уэлсби (Эдинбург, Великобритания)
Один из факторов охлаждения ветром — это, как правило, турбулентный поток, обычно воздействующий на оголенную кожу человека, которая теряет тепло за счет испарения и конвекции. При воздействии ламинарного потока на гладкую сухую металлическую поверхность, каковой является поверхность самолета, теплоотдача гораздо менее эффективна. На высоте 9000 м плотность воздуха в три раза меньше, чем на уровне моря: самолет будто летит в термосе. При скорости свыше 500 км/ч внешняя поверхность самолета сильно нагревается за счет трения. Температура некоторых частей модели самолета «Concorde» во время полета повышается на 200°C, а обшивка возвращающегося на землю космического корабля раскаляется докрасна. В салоне самолета с большим количеством пассажиров плотность энерговыделения человеческих тел в ваттах на кубометр в сотни раз выше аналогичного показателя в условиях маленького домика, а отношение площади поверхности к объему у гладкого цилиндра гораздо меньше, чем у домика неправильной формы. В герметичном салоне поддерживается определенная температура и осуществляется циркуляция воздуха. В полете двигатели самолета вырабатывают несколько мегаватт избыточного тепла, за счет которого и поддерживается комфортная температура воздуха в салоне. Изнутри салон обычно обшивают пластиком, чтобы пассажиры не касались холодного металла, а полость между внутренней и внешней обшивками заполняют обыкновенной изоляционной пеной или фиброй, по своим свойствам сходными с материалами, из которых сооружаются стены домов. Несмотря на тепло в пассажирском салоне, некоторые части самолета сильно охлаждаются, а хвостовой обтекатель и багажное отделение в хвостовой части самолета во время длительного полета даже замерзают. Следует отметить, что в самолете, который находится на земле с выключенными двигателями, так же холодно, как и в неотапливаемом фургоне.
Алан Колверд (Бишопс-Стортфорд, Великобритания)
Температура воздуха за бортом самолета, находящегося на большой высоте, очень низкая, но обшивка самолета может сильно разогреваться. Столь экстремальные температуры требуют термоизоляции, но это относится лишь к некоторым участкам корпуса самолета — над пассажирским салоном и под ним; основное же внимание уделяется звукоизоляции. Чтобы рев двигателей и шум ветра не оглушали людей, находящихся в самолете, изоляционный слой должен быть плотнее, чем при термоизоляции. В качестве изоляционного материала используется стекловолокно, состоящее из оптимально тонких волокон, наилучшим образом обеспечивающих звукоизоляцию. Толщина изоляционного слоя на крыше самолета обычно составляет 12 см, на стенках — 8 см, на полу — 3 см. Но у разных типов самолетов эти параметры несколько различаются. В самолетах применяется особенно легкий вид стекловолокна. Подобные материалы вполне доступны для потребителя и используются для теплоизоляции при строительстве домов.
Дейвид Кеттл (Дэлкит, Великобритания)
Свет включен
Когда в самолете входишь в туалет, при запирании двери в кабинке зажигается свет. Механизм запора служит также выключателем, но свет загорается только спустя 2 секунды после поворота запора на полный оборот. Почему так происходит?Мик Таун (Вашингтон, США)
При включении слаботочного низковольтного люминесцентного светильника свет загорается примерно через 2 секунды. Именно столько времени требуется для подачи на электроды лампы электроэнергии, достаточной для возникновения дугового разряда при прохождении электрического тока через газ, которым заполнена трубка лампы. На внутреннюю поверхность стеклянной трубки лампы нанесен слой ртути. Для начала процесса ионизации эта ртуть должна нагреться до определенной температуры. Ртутная дуга, создающая свечение с длиной волны 337,1 нм вне видимого спектра в ультрафиолетовом диапазоне, возбуждает атомы в покрытии, нанесенном на внутренние стенки лампы, и они начинают испускать фотоны в видимом диапазоне. Задержка при включении света — это время, необходимое для образования разрядной дуги. В отличие от источников электроэнергии для современных люминесцентных ламп, применяемых в жилом секторе и административных зданиях, 24-вольтные источники питания, установленные в самолетах, менее «жесткие», и это значит, что они вырабатывают меньше энергии. Но импульс, необходимый для включения люминесцентной лампы с мгновенным зажиганием, на доли секунды вызовет резкий перепад напряжения, что неблагоприятно отразится на работе других приборов самолета. По этой причине и используются лампы с плавным зажиганием.
Дэн Шварц (Мейпл-Шейд, США)
До изобретения колеса
Колеса — весьма эффективное средство передвижения. Почему же в таком случае сама природа не придумала колесо?Тирон Пилер (Лондон, Великобритания)
Вы ошибаетесь, утверждая, что колесо изобретено не природой. Подобный механизм на протяжении миллионов лет используют бактерии для передвижения. Это — основа бактериального жгутика, который немного похож на буравчик и, постоянно вращаясь, приводит в движение микроорганизм. Почти половина всех известных науке бактерий имеет хотя бы один жгутик. Жгутик присоединен к «колесу» в клеточной мембране, которое делает сотни оборотов в секунду. Само «колесо» приводит в движение крошечный «электродвигатель». Электричество вырабатывается в результате быстрой смены зарядов в кольце протеинов, присоединенных к мембране. Положительно заряженные ионы водорода выкачиваются с поверхности клетки за счет энергии химических реакций. Вытесненные ионы затем вновь возвращаются на мембрану, завершая кругооборот и вырабатывая энергию, за счет которой вращается «колесо». Единственные питательные вещества, необходимые жгутику для роста, — это структурные элементы белка. Они нагнетаются через полый канал в центральной части жгутика и, пройдя через него, в совокупности образуют новый жгутиковый материал. Это очень тонкая нанотехнология, которая даже имеет механизм задней передачи, помогающий организмам находить пишу. Поэтому утверждение о том, что колесо изобретено не природой, далеко от истины. Учитывая огромное количество существующих бактерий, можно сказать, что колесо — самое распространенное средство передвижения на свете.
Эндрю Голсуорси (Лондон, Великобритания)
Существует одна форма макроскопической жизни, которая вращается, как колесо: перекати-поле. Наземная часть этого растения отделяется от корня и, подгоняемая ветром, катится по земле, распространяя свои семена.
Эрик Кваален (Париж, Франция)
Итак, природа изобрела колесо и во всю эксплуатирует механизм вращения. Так почему же люди не найдут этим изобретениям более широкое применение?
Автор-составитель
Колеса считаются эффективным устройством только потому, что мы подстроили под них свою среду обитания (хотя и не в полной мере, как справедливо укажут нам пользователи инвалидных колясок). Для большинства земельных массивов на планете характерно неудобное для транспорта покрытие: стоит лишь съехать с ровных дорог и нахоженных троп на участки пересеченной местности с сырой, глинистой, болотистой, каменистой, песчаной или растрескавшейся почвой, в гористый район или туда, где земля покрыта снегом или льдом, и наше блестящее изобретение окажется попросту бесполезным.
Алистер Скотт (Гланд, Швейцария)
Каждая часть организма человека (и большинства других развитых организмов) подсоединена к системам, регулирующим его жизнедеятельность, или сообщается с ними. Это в первую очередь нервная и кровеносная системы. Соответственно, если бы какая-то часть организма была колесом, она тоже сообщалась бы с названными системами. Но, чтобы колесо вращалось, оно должно быть свободно. Будучи компонентом структуры организма, оно закручивало бы кровь и нервы вокруг своей оси.
Бен Хилл (Кардифф, Великобритания)
Колесный транспорт (автомобили, поезда) приводит в движение двигатель. Для тачек и тележек требуется ножной привод. У животных большинство видов движений осуществляют мышцы, которые при сокращении превращают химическую энергию в работу. Природе, чтобы переориентироваться на колесный механизм, необходимо выполнить одно из трех условий: заменить мышцы каким-то другим источником толчка, что явится сложным эволюционным процессом; совместить колеса с ногами, но в этом случае цель не будет достигнута; изобрести нечто невероятное, например бионический велосипед.
Роланд Дейвис (Севеноукс, Великобритания)
Эволюция — процесс, не загадывающий на будущее. Это просто кумулятивный результат естественного отбора, в основе которого лежат случайные мутации. Следовательно, любые новые формы жизни или движения появляются только в том случае, если на каждом промежуточном этапе своего развития организм приобретает свойства, обеспечивающие ему конкурентоспособность или по крайней мере не препятствующие его развитию. Таким образом, крыло может развиться из зачаточного крыла, потому что последнее сообщает животному, прыгающему по деревьям, некие аэродинамические свойства. И раковина может развиться из зачаточной раковины, потому что та обеспечивает организму некую защиту. Но трудно представить, что колесо в процессе эволюции могло иметь некую промежуточную форму, при которой оно обладало бы преимуществами, обеспечивающими ему конкурентоспособность. Скорее, в такой форме оно было бы ненужной обузой. Конечно, в действительности колесо давно существует: в результате эволюции появились люди, которые оказались достаточно умными и сумели изобрести колесо, а потом еще и приспособили окружающую среду для его использования.
Саймон Айверсон (Национальный университет, Индонезия)
Качка
Я целый день провел на реке, обучаясь морскому делу, а, когда вернулся домой, у меня было такое ощущение, будто комната вокруг меня качается. Чем это объяснить?Ричард Мэтью (9 лет) (Оксфорд, Великобритания)
Ваш мозг оценивает ваше состояние по данным, получаемым из разных источников, в том числе органов зрения, осязания, положения суставов, внутреннего уха и предполагаемых результатов его восприятия. Обычно ожидаемые результаты восприятия соответствуют реальным. При их несоответствии мозг не может точно рассчитать движения, что вызывает потерю равновесия и симптом укачивания. У человека, находящегося на морском или речном судне, симптомо-комплекс укачивания может развиться в силу того, что сигналы, улавливаемые рецепторами вестибулярного аппарата, не соответствуют ожиданиям внутреннего уха. Походка «вразвалочку» — это природное лечебное средство от морской болезни: вы привыкаете предугадывать движения судна и приспосабливаться под них, меняя положение тела. Когда вы наконец сходите на берег, вас на протяжении нескольких часов или даже дней не покидает ощущение, что ваше тело продолжает подстраиваться под качку, и потому у вас создается впечатление, что комната вокруг вас раскачивается, а бывает, возникает и тошнота. У некоторых подобные симптомы не прекращаются на протяжении нескольких месяцев и даже лет. Это так называемый синдром высадки на берег. Пока точно не установлено, почему эти симптомы столь продолжительны, но методы их устранения существуют. Мореплавание — не единственный вид деятельности, вызывающий впоследствии ложное ощущение движения. Пассажиры ночных поездов иногда рассказывают, что они ощущают в коленях стук колес, после того как выходят из вагона. И астронавты по возвращении на Землю обычно испытывают головокружение, тошноту, затруднения при ходьбе и состояние кажущейся невесомости. Чем дольше человек находится в непривычных условиях, тем более выраженными и продолжительными будут последствия.
Тимоти Хейн (факультет физиотерапии и исследований движений человеческого организма (Северо-Западного университета, Чикаго, США)
Чарльз Оуман (Лаборатория эргономики транспортных средств Массачусетского технологического института, Кембридж, США)
Сверхмощные взрывы
Несколько лет назад я посетил выставку «Titanic exhibition» в лондонском Научном музее. Ознакомившись с письменным материалом одной из экспозиций, я узнал, что необходимо соблюдать крайнюю осторожность при поднятии чугунных предметов с морского дна глубиной 4 км, потому что при выходе на поверхность воды они могут взорваться. Почему это происходит?Томас Тикстон (Уорлингем, Великобритания)
Взрыв возможен по нескольким причинам. Во-первых, внутри чугуна непременно есть газовые раковины или пузыри, образовавшиеся на значительном удалении от его поверхности. Во-вторых, чугун не очень пластичен и, как правило, трескается, а не деформируется. В-третьих, это неоднородный материал, содержащий около 4,5 % углерода, значительное количество кремния и марганца, а также фосфор и серу. Основные его включения — графит, аргентит и феррит. При погружении чугуна в такую электролитную среду, как морская вода, поверхность литья подвергается коррозии. Одним из продуктов этого процесса является водород в ионном или атомном состоянии. Ионы или атомы водорода проходят через ферритную решетку и проникают в газовые пузыри, где вновь формируются в молекулы водорода, отчего давление в полостях повышается. Поскольку данный процесс электролиза происходит на большой глубине, высокое давление, образовавшееся в газовых пузырях, становится равным значению давления воды извне. При поднятии чугунного предмета с глубины моря внешнее давление на металл уменьшается, а давление газа в полостях сильно возрастает. В лучшем случае чугун растрескается, в худшем — разлетится на куски.
К. К. Хансон (специалист по металлам, Фарнем-Сент-Мартин, Великобритания)
Старые ядра иногда взрываются после их поднятия со дна моря на поверхность. Это происходит в особых условиях, когда сульфатовосстанавливающие бактерии, обычно обитающие в осадочных отложениях на дне океана, заселяют мельчайшие трещины и щели в чугуне. Сульфаты, содержащиеся в морской воде, служат бактериям источником кислорода. Поглощая их, бактерии выделяют соединения серы с низкой степенью окисления. Растворимые аллотропные модификации серы вступают в реакцию с железом и образуют двусернистое железо (пирит) или минералы, содержащие односернистое железо. В восстановительных условиях морского дна сульфиды железа термодинамически стабильны, но, как только их поднимают на поверхность, они тут же начинают окисляться. В процессе этой экзотермической реакции образуется кислота, в результате чего металл может окислиться в считанные часы. В условиях ограниченного пространства хрупкие предметы, быстро и значительно увеличиваясь в объеме, могут взрываться.
Джефф Тейлор (специалист в областигеохимии окружающей среды, Кью, Австралия)
Да здравствует пиво!
В те времена, когда Индия находилась под властью Британии, пивовары изобрели особый вид пива — индийский светлый эль. Его варили в Британии и отправляли в Индию. Корабли с пивом дважды пересекали экватор, прежде чем доставляли его к месту назначения. При этом эль, как ни странно, сохранял свежесть. В ту пору пиво не пастеризовали и не разливали по бутылкам, поэтому, чтобы оно не испортилось, сусло сильно охмеляли. Какие свойства хмеля препятствуют скисанию пива?Б. Мандерс (Нортчерч, Великобритания)
В хмеле содержится группа соединений, называемых гумулонами (альфакислоты), которые не растворяются в воде, но в процессе варения сусла меняют свою химическую структуру, образуя изомерную группу растворимых в воде соединений, называемых изогумулонами. Аналоги гумулона (и изогумулона), также содержащиеся в хмеле, — когумулон, адгумулон и прегумулон — отличаются только числом атомов углерода в боковых цепочках. Именно эти изоальфакислоты придают пиву характерную горечь, а также оказывают бактериостатическое воздействие на большинство грамположительных бактерий. Иными словами, они не убивают бактерии, а предотвращают их размножение. До изобретения методов охлаждения и пастеризации существовал лишь один способ предотвращения порчи пива — добавление спирта и хмеля. Спирт создавал неблагоприятную среду для деятельности микробов, а содержащийся в хмеле изогумулон препятствовал размножению молочных бактерий (Lactobacillus). Таким образом, высокое содержание спирта (как в производимых на экспорт немецких сортах) и высокая степень охмеления (как в индийском светлом эле) спасали пиво от скисания во время долгого хранения. Индийский светлый эль «изобрел» в 1790-е годы Джордж Ходжсон — хозяин одной пивоварни в Лондоне. За основу он взял свой рецепт светлого эля, при изготовлении которого стал использовать намного больше хмеля и повысил содержание алкоголя путем добавления дополнительного количества сахара и хлебных злаков. Далее, если для вторичного брожения в пивное сусло обычно добавляют сахар, то Ходжсон добавлял в бочки сухой хмель и при процессе выдерживания использовал больше сахара, чем требуется для изготовления светлых сортов эля. Вероятно, благодаря высокому содержанию сахара в пиве на стадии дображивания дрожжи не погибали, пока бочки с пивом плыли к месту назначения. В результате получался горький крепкий пенистый светлый эль, который благополучно переживал длительные перевозки не в самых благоприятных условиях, да и в Индии хранился довольно долго.
Стефан Уинклер (вице-консул по науке и технике Генерального консульства Великобритании, Бостон, США)
Как вы думаете, какой вкус имело это пиво со столь высоким содержанием хмеля и спирта? Хмель — самый дорогой ингредиент в любом сорте пива, и, пожалуй, для современных пивоваренных заводов экономически было бы невыгодно изготавливать настоящий индийский светлый эль по старинному рецепту. Вкус молодого переохмеленного индийского светлого эля напоминал скорее всего растворитель. Но это пиво было товаром с длительным сроком поставки — не менее года. За то время, пока его везли к месту назначения, оно обычно дозревало, утрачивало жгучую хмелевую горечь и приобретало тонкий изысканный вкус, который некоторые писатели сравнивали с букетом французских белых вин. На мой взгляд, это несколько надуманное сравнение, но я провел несколько опытов с индийским светлым элем. Сорта пива, которые я варил, особенно те, что изготавливались по эдинбургским рецептам примерно 1840 года, через год выдержки по вкусу отличались от всех современных сортов пива. И уж, во всяком случае, эти сорта пива не были горькими. Хмель и алкоголь в сочетании создают надежную антибактериальную среду, но все же оставалась опасность того, что пиво может испортиться. Чтобы бочонки не взорвались во время долгого плавания, перед отправкой эль вентилировали, что было чревато проникновением бактерий. Бочонки требовалось стерилизовать перед разливом в них пиво, а это тоже была непростая задача. Тем не менее дело это было выгодное, потому что корабли из колоний возвращались пустыми и перевозка пива обходилась очень дешево.
Клайв Лапенси (автор книги «Homebrew Classics: IРА», Беверли, Великобритания)
Многие пивовары XIX века, экспортировавшие в Россию портер (черное пиво), увеличивали срок хранения напитка путем повышения в нем содержания хмеля и спирта. Это производимое в Англии темное пиво, пользовавшееся огромной популярностью у русской знати, отличали крепость, ароматность и непрозрачный цвет. Оно прекрасно переносило долгое путешествие из Британии к берегам Балтийского моря и затем по территории России. Сорта темного пива до сих пор популярны в государствах Балтии, где их варят и поныне. Прекрасный пример тому — пиво «Samuel Smith's of Yorkshire». В то же время, когда обретал популярность индийский светлый эль, быстро распространялось золотистое светлое пиво из Пльзеня (известное как «Pilsners») — благодаря появлению железных дорог и щедрым дозам саазского хмеля. Большинство сортов индийского светлого эля, которые сейчас продают в Великобритании, — это, как правило, горькое пиво со степенью охмеления выше нормы, хотя некоторые маленькие пивоварни («Burton Bridge», «Freeminer») варят и «исторические» сорта с содержанием спирта 6 % (что на 10 % меньше, чем в настоящем индийском светлом эле).
Лоран Муссон (Берн, Швейцария)
Беговая дорожка
Почему производители шин для автомобилей и мотоциклов постоянно придумывают разные рисунки протектора? Каждый раз, взглянув на шину, я, как мне кажется, вижу новый узор. Почему не существует стандартного испытанного рисунка?Д. Керлинг (Бристоль, Великобритания)
Существует всего два требования к рисунку протектора шины автомобиля. Он должен обеспечивать сцепление с дорожным покрытием при увеличении скорости и торможении и удалять воду из-под колес, чтобы шины касались дорожного покрытия, а не аквапланировали по нему, иначе автомобиль будет бесконтрольно скользить по мокрой дороге. Простой шашечный рисунок идеально подходит для езды по бездорожью, но передняя и задняя части шашечек быстро стираются на щебеночном покрытии. Рисунок протектора с продольными ребрами, окаймленными зубчатыми выступами, повышает сцепление шины с дорогой, но самой шине это не грозит быстрым изнашиванием. Правда, если поперечные канавки расположены на равном удалении друг от друга, шина производит сильный шум, поэтому используется несимметричный рисунок. При скорости 100 км/ч в дождь умеренной интенсивности автомобильная шина, чтобы сохранять контакт с дорожным покрытием, должна вытеснять каждую секунду 5 л воды. Поперечные прорези на протекторе зачерпывают воду на дороге, и вода стекает в стороны через канавки в боковых ребрах шины. Протекторы мотошин, имеющие овальный профиль, легко разрезают воду, поэтому перед мотоциклистами такая проблема, как аквапланирование, фактически не стоит. Не должен беспокоить водителя и возникающий при этом шум, так как он сливается с работой двигателя и прочими шумами. Главное, чтобы было сцепление. Совершенно очевидно, что этим требованиям могут удовлетворить множество разных рисунков протекторов, а их разнообразие, по сути, определяют специалисты по маркетингу производителей шин.
Рейнхардт Рединг (Уэндоувер, Великобритания)
В конце 1980-х годов по заказу крупной фирмы по производству шин я занимался разработкой трехмерной компьютерной программы для проектирования и управления. Данная программа позволила проектировщикам создавать почти фотографические изображения шин, основанные на двухмерных чертежах профиля шин и протекторов. Проектировщики признались мне, что программа экономила им массу времени. Они создавали ежегодно сотни рисунков, большинство из которых сотрудники коммерческого отдела браковали: их не устраивал внешний вид протекторов. Рисунки беговой, дорожки провозглашали «недостаточно сексуальными» или «недостаточно мужественными» и отправляли на доработку. И лишь после того как вид шины и рисунок протектора одобрял коммерческий отдел, изготавливались пробные образцы, причем вручную, так как изготовление формы стоило очень дорого. Опытные проектировщики знали, какой рисунок может подойти для того или иного типа шины, и вновь и вновь создавали поразительно разнообразные рисунки, удовлетворявшие желания коммерческого отдела, ратовавшего за выпуск новой продукции, и благополучно проходившие испытания.
Андре де Брюэн (Сонома, США)
Дрейфующий корабль
Допустим, что большой корабль, например «QE2» (Queen Elizabeth 2), стоит у причала, и при этом на него не действуют никакие природные силы: ни ветер, ни морские течения. Если я, стоя на причале, толкну это судно в борт, сдвинется ли оно с места, пусть очень медленно и совсем чуть-чуть? Или существует некая сила трения покоя, возникающая в результате контакта корпуса корабля с молекулами воды, которую можно преодолеть только воздействием силы гораздо большей величины?Тревор Китсон (Университет Мэссей, Новая Зеландия)
Когда я служил в ВМС Великобритании при короле Георге V, мне несколько раз случалось сдвигать эсминец в условиях, описанных вашим корреспондентом. Например, однажды в безветренную погоду в период прилива я, находясь на палубе одного корабля в Харидже (Эссекс), прижался животом к пиллерсу, дотянулся руками до леерной стойки стоявшего рядом другого корабля и со всех сил потянул его на себя. Примерно с полминуты не наблюдалось никаких результатов, но потом расстояние между судами начало медленно сокращаться, и вскоре они бесшумно, не дергаясь, сошлись. После того как воздействие силы на корабли прекратилось, они продолжали спокойно стоять борт к борту. Потом я стал делать толкающее движение, и примерно за тот же период времени они вернулись на свои прежние места. Это было относительно просто. «QE2» лишь немного больше эсминца ВМС Великобритании, поэтому, как мне кажется, потребовалось бы несколько больше времени на то, чтобы заставить его сдвинуться с места, но это — единственное отличие. Если ваш корреспондент найдет возможность (что маловероятно) провести подобный эксперимент со столь большим лайнером, я посоветовал бы ему задержать дыхание во время толчка.
Кен Грин (Тинтаджел, Великобритания)
Не существует никакой силы трения покоя, которую следует преодолеть, чтобы сдвинуть с места корабль при отсутствии ветра и течения. В принципе один человек относительно легко может сдвинуть с места большое судно. Это можно объяснить, оперируя понятиями «кинетическая энергия» (Е) и «количество движения». Возьмем корабль массой 20 000 т (m = 2×107 кг) Если такому судну задать скорость 1 см/с (v = 10-2 м/с), тогда его кинетическая энергия составит совсем небольшое число: 1000. Столько энергии тратит человек весом 51 кг при подъеме по лестничному маршу длиной 2 м. При скорости 1 см/с количество движения судна (mv — масса, умноженная на скорость) составит 2×107×10-2 = 2×105 Н∙c. Такой импульс силы может сообщить судну человек весом в 51 кг, наваливаясь на него всей массой тела в течение 400 секунд: 51×g×400 = 2×105 Н∙c (g = 9,8 м/с2 — ускорение силы тяжести). Если этот человек будет толкать корабль, всем телом упершись в причальный трос, к тому времени, когда корабль начнет двигаться со скоростью 1 см/с, то он совершит такую же работу, как при спуске по лестничному маршу длиной 2 м. В сущности, когда корабль будет приведен в движение, с такой же скоростью начнет перемещаться и соответствующий объем воды. Получается, что значения кинетической энергии и количества движения, вычисленные выше, несколько занижены. Но главный вывод остается неизменным: один человек без посторонней помощи способен без особого труда сдвинуть корабль с места.
Джон Понсонби (Уилмслоу, Великобритания)
Корабль сдвинется с места. В текучей среде сила трения покоя не возникает. Силы трения, возникающие в текучей среде, прямо пропорциональны скорости движения судна. Если скорость движения судна близка к нулю, то и значение этих сил фактически равно нулю. Так что толкайте. Желаю удачи!
Марко Вентурини Аутьери (Пиза, Италия)
Стеклянная преграда
Два внешних стекла в иллюминаторах авиалайнера разделяет крошечный металлический цилиндр, который всегда находится не в центре, а в нижней части окна, и зачастую вокруг него скапливаются капли конденсата. Для чего он нужен и из какого материала он сделан?Рита Брейткопф (Вашингтон, США)
Иллюминаторы авиалайнера обычно состоят из трех или более стеклянных (или акриловых) панелей, изолирующих салон от сверхнизких температур за бортом самолета. Крошечный серебристый цилиндр — это на самом деле окантовка маленького отверстия, просверленного в средней панели, благодаря которому равномерно распределяется давление между панелями и до минимума снижается конвекция. Конденсация вокруг отверстия происходит за счет его внутреннего охлаждения. Там часто образуется лед. Отверстие специально располагают у нижнего края панели, чтобы конденсат не скапливался на просмотровой части окна, а также для того, чтобы снизить вероятность возникновения трещины между отверстием и краем окна и не допустить затекания капель избыточного конденсата в отверстие, где они могут превратиться в лед и блокировать его.
Фред Паркинсон (Сандиэйкр, Великобритания)
Пристегните ремни
Недавно я возвращался из отпуска на большом авиалайнере. Во время полета мы попали в зону сильной турбулентности. Еда и напитки полетели в разные стороны, дверцы верхних полок пооткрывались, пассажиры стали кричать и плакать, и даже бортпроводники были испуганы, чуть ли не ползком пробирались по проходу, пытаясь найти убежище. Примерно на протяжении 5 секунд самолет, казалось, падал вниз. Насколько велика была опасность? У нас создалось впечатление, что самолет вот-вот рухнет на землю. Известны ли такие случаи?Брайан Джексон (Бирмингем, Великобритания)
Ваш корреспондент испытал воздействие турбулентности ясного неба (ТЯН). Пилоты не видят зоны турбулентности, а ТЯН и в самом деле может стать причиной авиакатастрофы, особенно если воздушное судно попадает в зону турбулентности сразу же после взлета или перед самой посадкой. С 1981 года зарегистрировано 350 случаев попадания самолетов в зоны сильной турбулентности. Считается, что именно по причине ТЯН случаются травмы во время полета: в США ежегодно около 60 пассажиров получают травмы в результате ТЯН. Поэтому и советуют пассажирам сидеть в полете пристегнутыми ремнями безопасности. Существует пять главных причин, вызывающих ТЯН: реактивный поток, вихревой след другого самолета, воздушный поток над горами, восходящий поток теплого воздуха, микровзрыв — кратковременно действующий мощный нисходящий воздушный поток, связанный с дождем и грозовыми облаками, который растекается по земле и создает сдвиг ветра. «Болтанка», о которой идет речь в вопросе, судя по всему, была вызвана реактивной струей. Самолеты, выполняющие многочасовые рейсы, по возможности стараются лететь вдоль реактивного потока, но, поскольку струйные течения обычно встречаются на высоте более 12 000 м, самолеты часто пролетают под ними, а там возникают зоны турбулентности. Если самолет попадает в нисходящий воздушный поток, его крылья теряют подъемную силу, и он резко снижается. При этом пассажиры, не пристегнутые ремнями, или незакрепленные вещи с разной силой ударяются о потолок. В таких случаях, как правило, в первую очередь получают травмы бортпроводники. Когда самолет выбирается из нисходящего воздушного потока, его крылья вновь обретают подъемную силу, при этом раздается громкий шум. Крылья самолета сконструированы таким образом, что они способны выдерживать воздействие отрицательной подъемной силы в 1,5 g и положительной — в 2,5 g. При более высоких нагрузках самолет начнет разрушаться.5 марта 1966 года в результате ТЯН произошла крупная авиакатастрофа. В ясный день пилот британской авиакомпании решил сделать круг над горой Фудзи, чтобы пассажиры могли полюбоваться красивым видом. Подлетев слишком близко к горе, Боинг-707 попал в зону турбулентности и развалился в воздухе. Известны несколько случаев, когда самолеты разбивались при посадке и взлете зачастую в результате микровзрыва. У самой земли самолеты переворачивались, и, поскольку они находились на малой высоте, им не удавалось восстановить режим полета. По этой причине в США согласно Закону о гражданских воздушных судах все самолеты должны быть оснащены радиолокационной системой для обнаружения сдвига ветра. Такие радары обнаруживают и капли воды, обычно связанные с микровзрывами, и предупреждают пилота об опасности.
Теренс Холлингуорт (Бланьяк, Франция)