Простые вопросы. Книга, похожая на энциклопедию

Антонец Владимир

Кроме глобальных ветров существуют и местные, дующие только в определенных местах земного шара и возникающие при изменении тепловых условий в течение некоторого времени или под влиянием рельефа местности.

Например, обычно море днем холоднее суши, а ночью — наоборот. От этого в прибрежной полосе шириной до нескольких десятков километров дует бриз — днем с моря, а ночью с суши.

Бризы бывают и на суше. Ночью у поверхности земли есть тяга воздуха с поля к лесу, а на высоте крон деревьев — из леса к полю. Это неплохо знать, растапливая печи и камины.

Местный

ветер бора образуется там, где горный хребет граничит с теплым морем. В холодный сезон за горами относительно быстро накапливаются массы холодного воздуха, а море еще остается теплым. Поэтому холодные массы, перевалив через хребет, с огромной скоростью устремляются вниз к теплому морю, легко вытесняя теплый воздух. Наиболее известная бора наблюдается в районе Новороссийска.

В некоторых горных местностях бора отмечается каждый день, когда при заходе солнца холодный воздух с вершин устремляется в не остывшие еще долины.

Существуют и сезонные ветры, называемые муссонами. Летом они дуют с моря на сушу, так как летом суша в среднем нагрета сильнее моря; зимой все наоборот: муссоны дуют с суши на море. Понятно, что в переходные сезоны муссонов не бывает.

Движение воздуха редко бывает однородным и устойчивым. При довольно больших скоростях и встрече холодных и теплых масс происходит завихривание. На местном уровне это случается при прохождении мощных кучевых облаков, образующих шквалы. При определенных условиях на суше или над морем появляются смерчи. На более масштабном уровне встречи холодных и теплых воздушных масс могут приводить к образованию гигантских вихрей — циклонов и антициклонов диаметром до 2000–3000 км. Полагаю, что смерчи, циклоны и антициклоны заслуживают отдельного рассказа. А пока будем твердо помнить, что ветер дует не оттого, что деревья качаются.

Отчего мячик скачет?

Мяч — одна из самых любимых игрушек человечества. Самые старые мячи найдены в Египте. Им примерно 4000 лет. Они были сделаны из дерева и не могли отскакивать от земли. Мячам американских индейцев около 3500 лет. Они выполнены из каучука, и именно эти игрушки могли отскакивать от твердой поверхности. И у египтян, и у индейцев игры часто носили ритуальный характер. Египтяне играли не за себя, а за представляемых командой богов. У индейцев проигравший приносился в жертву богам. Мяч с давних времен известен во множестве стран и везде имел сходное устройство — кожаная оболочка с упругим внутренним наполнением из тряпок, шерсти и т. п.

Надувной мяч изобрели древние греки. По-видимому, он не был прыгучим, но был легким. В Европу же упругие каучуковые мячи завез из Америки Христофор Колумб.

В начале XIX века был изобретен современный надувной резиновый мяч. Со временем он улучшался и специализировался для самых разнообразных игр — футбола, волейбола, баскетбола, тенниса.

Во всех этих играх очень важен отскок. От чего же зависит, каким он получится? Это очень сложный вопрос с точки зрения механики. Практика подтверждает это необыкновенно большим количеством мячей разного типа, технологий их изготовления, а также всевозможных конструкций покрытий. Поэтому можно

дать лишь качественный ответ.

Отскок характеризуется длительностью времени и высотой. Например, по этим параметрам теннисные травяные, земляные корты, корты с твердым и ковровым покрытиями отличаются настолько, что ни у кого из игроков не получается одинаково хорошо играть на всех.

Чтобы отскок мяча был высоким, необходимо, чтобы мяч не отдавал энергию при ударе о поверхность поля. Для этого он должен быть менее упругим, чем покрытие, и достаточно тяжелым. При этом чем больше отношение массы мяча к его упругости и чем мягче покрытие, тем медленнее отскок.

Упругость надувного мяча в основном зависит не от свойств материала оболочки, а от величины давления воздуха внутри него. В футбольном мяче внутреннее давление составляет 1,6–1,7 атмосферы. Для этого мяч подкачивают насосом, а судьи перед игрой проверяют давление манометром. В теннисном мяче внутреннее давление составляет 1,0–1,2 атмосферы. Такое давление в нем создается за счет того, что при изготовлении внутрь помещают таблетки нитрита натрия и хлорида аммония. Когда заготовку нагревают для вулканизации резины, эти вещества разлагаются с выделением азота, и давление внутри мяча повышается.

Упругость мяча для настольного тенниса в основном определяется упругостью оболочки, а не давлением воздуха внутри. Такой шарик может плохо отскакивать от тонкого стола, так как будет возбуждать в нем колебания. По этой причине проектировщики очень внимательно относятся к конструкции стола.

Конечно, когда мы смотрим футбол или теннис, вовсе не думаем о том, как отскакивает мяч, а получаем удовольствие от хорошей игры. Правда, когда мяч отскакивает плохо, хорошей игры не получается.

Почему вода мокрая?

Говорить про воду, что она мокрая, не совсем корректно. Правильнее говорить, что вода делает мокрым то, что смачивает или пропитывает. При этом бывают такие объекты, которые никак не намокают. Например, если вода попадает на поверхность, покрытую жиром или парафином, смачивания не происходит. Нельзя, скажем, смочить поверхность листа кувшинки или лотоса, хотя они и не покрыты никаким жиром. Как показали исследования, все дело в особой структуре их поверхности, поэтому к ним не липнет даже пыль и они всегда чистые. Сейчас пытаются создать такую автомобильную краску, которая давала бы поверхность с подобными свойствами, и тогда машины всегда будут чистыми.

Ну, да я отвлекся. Почему же вода в некоторых случаях смачивает поверхности, а в некоторых нет? Дело, оказывается, во взаимодействии молекул воды, воздуха и твердого вещества. Чтобы легче понять, что может произойти, сначала рассмотрим каплю воды в невесомости, когда взаимодействуют только вода и газ. В этих условиях капля примет форму шара. Дело в том, что среди всех тел одинакового объема наименьшую площадь поверхности имеет шар. Это обеспечивает то, что запас энергии в шарообразной капле оказывается меньшим, чем запас энергии в капле любой другой формы. А механические системы приходят в устойчивое равновесие именно при минимальной энергии.