44. Надорванная полоска
Полоска бумаги с ладонь длиной и в палец шириной может представить материал для забавной задачи. Надрежьте или надорвите полоску в двух местах (см. рисунок) и спросите товарища, что сделается с ней, если тянуть ее за концы в разные стороны.
– Разорвется в местах, где надорвано, – ответит он.
– На сколько частей? – спросите.
Обычно отвечают, что на три части, конечно. Получив такой ответ, предложите товарищу проверить догадку на опыте. С удивлением убедится он в своей ошибке: полоска разорвется только на две части.
Можно сколько угодно раз проделывать этот опыт, беря полоски различной величины и делая надрывы различной глубины, и никогда не удастся получить больше двух кусков. Полоска рвется там, где она слабее, подтверждая пословицу: «Где тонко, там и рвется». Дело в том, что из двух надрывов или надрезов, как ни стараться их делать одинаковыми, один неизбежно будет хоть немного глубже другого – пусть незаметно для глаз, но все же глубже. Это место полоски, как самое слабое, начнет рваться первым. А раз начало рваться, дорвется до конца, потому что делается все слабее.
Вы, вероятно, с удовлетворением узнаете, что, проделывая этот пустячный опыт, вы побывали в области серьезной и важной для техники науки, которая называется «сопротивлением материалов».
45. Бумажные цепи
Нарежьте из бумаги, хотя бы газетной, узкие ленты. Вы можете склеить их концы, продев предварительно одно получающееся кольцо через другое. У вас составится бумажная цепь.
Помню, как я любил заниматься в детстве склеиванием подобных цепей, и вспоминаю замысловатую задачу, которую задал мне с этими цепями мой старший брат. Взяв пять таких цепей, каждая из трех колец, он предложил мне соединить их в одну длинную.
– Придется несколько колец разрезать, – сказал я.
– Разумеется, – ответил брат. – Но сколько колец ты собираешься разрезать?
Я стал соображать: пять цепей; соединить их надо в четырех местах; значит, разрезать понадобится четыре кольца.
– А меньше нельзя?
Я объяснил брату, почему меньшим числом колец никак невозможно обойтись: ведь нужно сделать четыре соединения, ясно, что необходимо четыре разрезанных кольца.
– А все-таки? – не унимался брат.
И так как я твердо стоял на четырех кольцах, не желая уступать ни одного, то брат взял у меня ножницы и принялся сам за соединение цепей.
Представьте, он разрезал всего только три кольца! И как просто у него это вышло: взял одну из пяти цепей, разрезал все три кольца и соединил ими остальные четыре цепи. А мне и в голову не приходило, что можно так сделать.
46. Звездчатые узоры
Не все, может быть, знают, что просто ножницами, без всяких чертежных принадлежностей, можно изготовить из бумаги очень красивые и разнообразные узоры. Возьмите лист газетной бумаги и сложите его последовательно, как показано на черт. А, В, С, D и Е. Дойдя до фигуры Е, обрежьте сложенную бумагу по затейливым линиям, вроде тех, которые изображены на чертеже. Развернув и расправив затем сложенную бумагу, вы получите красивый узор, который станет еще лучше, если наклеить его на темную бумагу.
47.Красноармейская звезда
Умеете ли вы вырезать из бумаги правильную красноармейскую звезду? Это не простое дело: в неумелых руках получается звезда с неравными зубцами. Существуют два способа вырезать хорошие, красивые звезды.
По первому способу начинают с того, что с помощью циркуля или даже просто чайного блюдца чертят на листе бумаги круг. Вырезают его, перегибают пополам и полученный полукруг перегибают затем четыре раза, как показано на рисунке (черт. А). Это самая трудная часть дела: здесь нужен глазомер, потому что полукруг должен сложиться в пять одинаковых долек.
Когда круг сложен, его обрезают ножницами у толстого конца по одной из пунктирных линий, обозначенных на черт. В. Развернув бумагу, получают правильную пятилучевую звезду с более или менее глубокими вырезами (черт. С и D), смотря по тому, насколько косо сделан был срез.
Второй способ, пожалуй, проще, так как здесь исходят не из круга, а из квадрата. Начинают с того, что квадратный лист бумаги перегибают пополам. Затем делают еще три перегиба, последовательно показанных на черт. В, С и D. На черт. D пунктиром обозначена линия среза.
Получающаяся при развертывании звезда показана на черт. Е.
В заключение этого отдела рассмотрим несколько задач на разрезывание и складывание фигур.
48. Тремя прямыми линиями
Прилагаемый рисунок требуется разрезать тремя прямыми линиями на шесть участков так, чтобы на каждом участке было по целому животному.
49.Из пяти кусочков
Вырежьте из бумаги пять кусочков в форме тех, которые здесь нарисованы, и составьте из них фигуру креста.
50. Из других пяти кусочков
Из других пяти кусочков попробуйте составить квадрат.
51. На четыре части
Этот участок земли составлен из пяти квадратных участков одинаковой величины. Можете ли вы разрезать его не на пять, а только на четыре тоже одинаковых участка?
Начертите участок на отдельном листке бумаги и отыщите решение.
52. Деревьев не рубить
На этом чертеже квадрат обозначает пруд, а четыре кружочка за углами квадрата – деревья. Надо расширить пруд до размеров, вдвое больших по площади, но так, чтобы деревья не срубать.
Возможно ли это сделать?
53. Двумя взмахами ножниц
Двумя взмахами ножниц разрежьте этот крест на такие четыре части, чтобы из них можно было составить сплошной квадрат.
54. Из яблока – петушок
Изображенное здесь яблоко надо разрезать на такие четыре части, из которых можно было бы составить фигуру петушка. Как это сделать?
55. Сделать круг
Столяру принесли две продырявленных доски из редкой породы дерева и заказали сколотить из них совершенно круглую сплошную доску для стола, да так, чтобы никаких обрезков дорогого дерева не осталось. В дело должно пойти все дерево до последнего кусочка.
Столяр был мастер, каких мало, но и заказ был не из легких. Долго ломал себе столяр голову, прикидывал так и этак и наконец догадался, как исполнить заказ.
Может быть, и вы догадаетесь? Вырежьте из бумаги две точно такие фигуры, какие изображены на рисунке (только размерами побольше), и с их помощью попытайтесь доискаться решения.
ЗАНИМАТЕЛЬНЫЕ РИСУНКИ
56. Где лежит человек?
– Смотри-ка: человек лежит!
– Где? Никого не вижу…
А вы видите? Поищите хорошенько: на картинке в самом деле изображен лежащий человек. Найдите его!
57. Где укротитель?
Где укротитель этого тигра? Его портрет изображен на том же рисунке. Разыщите!
58.Что тут нарисовано?
Попробуйте сказать, что изображает рисунок на этой странице внизу.
Нелегко догадаться, хотя рисунок сделан вполне правильно.
Непривычный поворот придает изображениям этих предметов странный вид, затрудняющий отгадывание. Попытайтесь, однако, сообразить, что же это за вещи. Предупреждаю, что все это хорошо знакомые вам обиходные предметы.
59. Что тут написано?
В этом кружке что-то написано. Глядя на него прямо, вы, конечно, ничего не разберете. Однако, если взглянуть на кружок умеючи, можно прочесть два слова. Какие?
60.Как будто легко
Всмотритесь внимательно в этот узор; постарайтесь запомнить его хорошенько, чтобы потом нарисовать его по памяти. Запомнили? Ну, так принимайтесь рисовать. Сначала наметьте четыре конечные точки, к которым должны примыкать концы извилистых линий. Первую кривую линию вы, вероятно, нарисуете довольно уверенно. Прекрасно! Теперь выводите вторую. Но не тут-то было! Упрямая линия никак не получается. Легкое дело оказалось куда труднее, чем представлялось вам на первый взгляд.
61. Нельзя или можно?
Можете ли вы начертить квадрат с двумя диагоналями одним росчерком, не отрывая пера от бумаги и не проведя ни одной линии дважды?
Заранее могу сказать, что это вам не удастся, откуда бы вы ни начали рисовать и в каком бы порядке ни проводили линии.
Но стоит немного усложнить фигуру, добавив две дуги, и вам нетрудно будет начертить ее.
Попробуйте, и вы скоро убедитесь, что задача, прежде совсем неразрешимая, стала легко выполнимой.
Прибавьте еще две дуги по бокам, и задача снова станет неразрешимой: сколько ни бейтесь, а начертить одним росчерком такую фигуру вы не сможете.
В чем же дело? Как узнать заранее, взглянув на фигуру, можно ли ее начертить одним росчерком или нельзя?
Если вы хорошенько подумаете, то, вероятно, и сами догадаетесь, по какому признаку различаются подобные фигуры. Обратите внимание на те точки фигуры, где сходятся или пересекаются несколько линий. Чтобы фигуру можно было начертить одним росчерком, нужно к каждой точке пересечения подойти пером и затем отойти; если вы потом еще раз подойдете к той же точке пером, вы должны от нее и вторично отойти, иначе черчение оборвется. Значит, в каждой точке фигуры должно сходиться две, четыре, шесть, вообще четное число линий. Исключение составляют начальная и конечная точки, где, понятно, может сходиться и нечетное число линий.
Отсюда вывод: только те фигуры можно начертить одним росчерком пера, которые заключают не больше двух точек с нечетным числом сходящихся линий; во всех прочих точках должно сходиться четное число линий.
Рассмотрите теперь наши фигуры.
В первой в четырех углах квадрата сходится по 3 линии; здесь 4 точки с нечетным числом сходящихся линий, значит, фигуру эту начертить нельзя.
Во второй фигуре во всех точках пересечения сходится четное число линий; значит, эту фигуру можно начертить одним росчерком.
В третьей опять имеем 4 точки, где сходится нечетное число линий (5); понятно, что такую фигуру начертить одним росчерком нельзя.
Зная это, вы уже не станете бесполезно тратить время на отыскание способа вычерчивать одним росчерком такие фигуры, которые начертить невозможно. Внимательно вглядевшись в фигуру, вы заранее скажете, какую можно начертить и какую нельзя.
Если вы хорошо поняли сказанное, то решите, нельзя или можно начертить одним росчерком те три фигуры, которые здесь показаны.
62. Может ли это быть?
Перед вами морской вид. Не правда ли, художник очень странно изобразил на нем лунный серп: вместо того чтобы висеть на небе, серп плавает на воде, как лодка. Может ли это быть? Не ошибся ли художник?
63.Путешествие по островам
Здесь вы видите карту морского залива. Четыре островка соединены между собою и с берегами мостами. Вам дается задание: побывать на берегу и на всех островах, пройдя непременно через все мосты и притом только по одному разу.
Кто сообразит, какая связь между этой задачей и предыдущей, тот легко догадается, разрешима ли она.
Итак, укажите правильный маршрут, если вы думаете, что он существует. Откуда вы советуете начать путешествие?
64. Три острова
На озере три острова, которые отмечены на чертеже цифрами 1, 2 и 3. А на берегу расположено три рыбачьих поселка: I, II и III. Лодка отплывает из поселка I, посещает острова 1 и 2 и пристает к поселку II. Одновременно из поселка III отплывает другая лодка, пристающая к острову 3. Пути обеих лодок не пересекаются.
Можете ли вы начертить эти пути?
65. Что шире и что выше?
Какая из этих двух фигур шире и какая выше? Дайте ответ, не измеряя фигуру бумажкой, а прямо на глаз (как говорится, «по глазомеру»).
66.Три толстяка
Рассмотрите рисунок и сравните на глаз длину трех человеческих фигур.
Попробуйте сказать, насколько фигура человека, идущего впереди всех, разнится от фигуры идущего сзади.
Когда вы это сделаете, возьмите полоску бумаги и смерьте толстяков. Вы будете поражены: вы ожидали, что длиннее всех задняя фигура, между тем она-то и оказывается самой короткой. Перед вами один из обманов зрения.
67. На какой ноге?
На какой ноге стоит футболист – на правой или на левой?
По-видимому, он стоит на правой ноге; но с такой же уверенностью можно утверждать, что он стоит на левой ноге.
Сколько ни всматривайтесь в рисунок, вы этого вопроса не решите. Художник так искусно замел следы, что вам ни за что не установить, какую ногу поднял футболист и на какую он опирается – на правую или на левую.
Вы спросите: «На какую же, в конце концов?» Я и сам не знаю. Да и художник не знает – забыл. Так это и останется навеки неразрешимой тайной.
68. Одним росчерком
Вы, наверное, не подозреваете, что одним росчерком, не отрывая пера от бумаги, можно рисовать довольно сложные картинки. Взгляните, какие замысловатые рисунки изобразил этим манером иллюстратор книги на с. 93: тут и большой океанский пароход, и флаг, и парусник, и красноармеец на коне, и голубь, на крыле которого изобретательный художник ухитрился запечатлеть мою фамилию.
69.Много ли рыбы?
Здесь вы видите загадочный рисунок. Рыболов как будто еще ничего не выудил. Но, вглядевшись хорошенько в очертания рисунка, вы убедитесь, что улов довольно обилен: три большие рыбины уже пойманы. Где же они?
70. Фигурки-головоломки
Игра, о которой пойдет речь, имеет очень древнее происхождение. Она древнее, чем шахматы, хотя и не так хорошо известна. Ее родина – Китай; здесь она зародилась четыре тысячелетия назад. Впрочем, первоначально это была не игра, а способ обучения начаткам геометрии.
Сущность этой игры в том, что из семи определенных геометрических фигур складывают различные силуэты. Те семь кусочков, которые служат для складывания, вырезаются из плотного картона или выпиливаются из дерева. Все они составляют части квадрата; разрезают квадрат так, как показано белыми линиями (см. верхний рисунок на с. 96).
Получают:
2 больших треугольника,
1 треугольник средней величины,
2 малых треугольника,
1 квадратик,
1 параллелограмм (косой четырехугольник).
Первая задача состоит в том, чтобы из разрозненных кусочков вновь составить первоначальный квадрат. Это не так легко, как кажется, и удается далеко не сразу (если складывать, не глядя на чертеж).
Выполнив это, можно приступить к складыванию силуэтов. Как они составляются, показано на примере петушка и гуся (с. 96). Кусочки надо прикладывать один к другому вплотную, без промежутков; на рисунках промежутки оставлены лишь для наглядности.
Правила складывания таковы:
1) кусочки не должны хотя бы частью прикрывать друг друга;
2) в состав каждого силуэта должны входить все семь кусочков.
Итак, приступите к составлению тех силуэтов, которые собраны у нас. Вы найдете среди них довольно характерные, несмотря на простоту контуров. Недаром такими изображениями увлекались художники (например, Густав Доре), а Наполеон I в своем невольном уединении на острове Святой Елены, говорят, долгие часы проводил за этой «китайской головоломкой». Предметы живой природы (фиг. 3–9 и 23–30) так же хорошо поддаются изображению семью кусочками, как и произведения техники (например, фиг. 10–15).
Очень забавны человеческие фигуры, мужские и женские, в самых разнообразных положениях (фиг. 31–43).
Едва ли удастся вам самостоятельно составить все эти фигурки. Не спешите, однако, при первой же неудаче заглядывать в отдел решений. Настойчиво доискивайтесь разгадки сами. Иной раз вам покажется, вероятно, что заданную фигуру даже и вовсе невозможно составить из семи кусочков и что труды ваши поэтому напрасны. Таких неразрешимых случаев среди наших силуэтов нет: каждый из них можно сложить с соблюдением обоих правил игры.
Но вот вам еще задача: составьте из 7 долек квадрата фигуру сначала верблюда, а потом из них же фигуру льва. (Очертания их показаны на рисунке.) Вы должны помнить при этом, что части «китайской головоломки» нигде не должны налегать друг на друга и что в состав и верблюда, и льва должны входить все 7 частей.
Собирая любую из фигур, перевертывать части «головоломки» на левую сторону можно.