Законы движения
Шрифт:
На коньках катаются не только взрослые и толстые люди, обладающие солидным весом. Это любимая забава малышей. Они прекрасно скользят на коньках, хотя давление на лед, оказываемое ими, совсем невелико.
Если бы лед под коньком действительно плавился от давления, то кататься на катке можно было бы только при температуре не свыше одного градуса мороза. В действительности же в оттепель кататься не так уж хорошо, на морозе куда лучше!
Дело не в давлении, а именно в том, что всякое движение в земных условиях всегда сопровождается трением, а всякое трение ведет к выделению теплоты. Трение между льдом и сталью конька порождает
Во время очень сильных морозов теплоты, развивающейся от трения, оказывается уже недостаточно, чтобы расплавить лед под коньком. Тогда кататься на катке неприятно — спортсмены говорят, что лед «сухой».
Польза трения
Однажды по шоссе шла автомашина, груженная трехметровыми рельсами. Рельсы высовывались через незакрытый задний борт.
Со стороны было заметно, что грузовик движется как-то неуверенно, рыская из стороны в сторону так, как будто шофер не в силах совладать с рулевым управлением. Вот машина внезапно перешла на левую сторону дороги, шофер схватился за тормоз, автомобиль выровнялся и вернулся на правую сторону. Но как только водитель снова увеличил скорость, машина опять начала вилять вправо, влево; шофер — за тормоз, но, видимо, не успел, и грузовик уткнулся в канаву. Канава была неглубока. Серьезной аварии не случилось.
Шофер включил заглохший двигатель и задним ходом выбрался на шоссе. Тут он остановил машину на обочине и стал осматриваться — почему машина перестала слушаться руля? Он проверил рулевое управление — все было в порядке; пошел осматривать груз…
Что случилось с машиной?
Вдруг, скинув куртку, стал перекладывать рельсы. Он догадался, в чем дело. От тряски рельсы сползли назад, и передок машины стал приподниматься. Еще немного — и машина стала бы «на дыбы». Передние колеса катились, еле задевая за землю. При каждом толчке они вовсе утрачивали сцепление с землей. Трение между передними колесами и дорогой стало ничтожно малым; именно поэтому машина потеряла управление.
Причина оказалась в недостатке трения. Она часто играет очень важную роль. Если у паровоза трение колес о рельсы будет мало, колеса начнут буксовать и паровоз не сможет сдвинуть поезд. С непривычки трудно бывает быстро ходить по гладкому, натертому воском паркету — ноги скользят и не дают необходимой опоры.
Значит, трение не всегда вредное явление. Часто оно бывает полезным, а иногда и просто необходимым.
Дорога поворачивает машину
Шофер, поворачивая штурвал автомобиля, тем самым заставляет повернуться его передние колеса. Они становятся уже не вдоль дороги, а слегка вкось. Машина по инерции стремится продолжать движение в прежнем направлении, но передние колеса повернулись и встречают значительное сопротивление дороги. Сила трения дороги поворачивает весь автомобиль в ту сторону, куда его поворачивает шофер.
Самолеты, пароходы и простые лодки также используют силу трения и силу сопротивления воды или воздуха, когда им необходимо изменить
Но как только руль поворачивает в сторону, на одну его плоскость начинают набегать водяные струи — возникает значительное сопротивление воды, и ее давление оттесняет руль, а вместе с ним и корму лодки в сторону, противоположную повороту руля. Нос же лодки направляется в ту же сторону, в какую повернут руль.
На больших кораблях силы, пробуждаемые поворотом руля, бывают настолько велики, что человек не в состоянии удержать в руках штурвальное колесо. На помощь приходит паровая машина или электрический двигатель. На крупных кораблях установлены особые рулевые машины, поворачивающие руль.
Поворот торможением
Иногда случается, что лодку надо повернуть круто и быстро. В таком случае действие руля оказывается недостаточным и раздается команда:
— Правая (или левая) табань!
Табанить на рыбачьем профессиональном языке означает примерно то же самое, что тормозить.
По этой команде гребцы опускают правые (или левые) весла в воду и ставят их лопасти поперек струй — тормозят движение лодки с одного борта, и лодка поворачивается в эту сторону.
Если же поворот надо выполнить еще быстрее и круче, дается команда:
— Правая табань, левая загребай!
Гребцы правыми веслами табанят, а левыми усиленно гребут. Такое сочетание гребли с торможением заставляет лодку повертываться почти на одном месте.
«Табань!»
Тем же приемом пользуется капитан большого парохода, если его корабль снабжен двумя винтами: рулю помогают работой машин. При повороте один винт работает как обычно, другой останавливается или дает задний ход. Соединенная работа руля и двух винтов дает возможность кораблям круто поворачиваться.
Трамваи, паровозы и вообще весь транспорт, движущийся по рельсам, не имеют рулевого управления: оно им не нужно. Его заменяют рельсы и реборды. Реборды, или гребни, — это выступающие края на ободьях колес. Когда колеса катятся по рельсам, гребни упираются сбоку в головку рельсов и не позволяют вагону или паровозу сходить с них. А для трамвайных путей иногда употребляют особые рельсы с желобком, в котором катятся гребни колес.
На закруглениях пути паровоз или трамвайный вагон стремится по инерции продолжать движение вперед по прямой линии, но гребни упираются в рельсы и заставляют поезд поворачивать.
Гусеничные машины — тракторы и танки — тоже не имеют рулевого управления, такого, как у их ближайших родственников — автомобилей. Тракторами и танками управляют при помощи тормозов. Правая и левая гусеницы имеют отдельные тормоза и отдельные тормозные рычаги. Подтянув правый тормозной рычаг, водитель замедляет ход правой гусеницы, тогда как левая продолжает движение с прежней скоростью, и машина, подтормаживаемая с одной стороны, поворачивается. Такое устройство позволяет гусеничным машинам делать то, что немыслимо для колесных, — они могут поворачиваться почти на одном месте.